通过原位高温高能掠入射透射X射线衍射评估立方相AlCrN薄膜中的应力控制分解路径

摘要： 纳米晶过渡金属氮化物分解路径对内在微观结构与应力的依赖性尚未完全阐明。本研究采用原位同步辐射高温高能掠入射透射X射线衍射技术，对沉积态残余应力分别为?3510、?4660和?5930 MPa的三种Al0.7Cr0.3N薄膜在25–1100°C范围内进行原位表征，系统评估了相变演化、热膨胀系数、结构缺陷、织构以及残余应力、热应力和本征应力的温度变化规律。多参数实验数据表明：沉积温度以上发生的微观结构回复与相变过程共同调控着复杂的内在应力与相变行为。虽然亚稳态立方相Al0.7Cr0.3N的分解温度范围（698–914°C）与沉积温度呈反比关系，但三种薄膜的分解过程均在约?4300 MPa的相同应力水平启动。该现象揭示：特定压缩应力水平作为能量阈值，在获得足够温度时将触发扩散驱动的六方相Al(Cr)N形成。总之，独特的同步辐射实验装置证实残余应力对纳米晶过渡金属氮化物的分解路径起决定性作用。