Determination of the Effective Elastic Constants of a Superlattice Film by Measuring SAW Velocities

표면탄성파 전파속도 측정에 의한 초격자 다층박막의 유효탄성계수 결정

  • 김진오 (숭실대학교 공과대학 기계공학과)
  • Published : 2000.07.01

Abstract

The effective elastic constants of a single-crystal superlattice film have been determined by two methods based on the velocities of surface acoustic waves (SAW). One method uses formulas to calculate the effective elastic constants of a superlattice from the known elastic constants of the constituent layers. The calculated effective elastic constants are tested by comparing the corresponding SAW velocities calculated for thin-film/substrate systems with the corresponding SAW velocities measured by line-focus acoustic microscopy (LFAM). The other method determines the effective elastic constants of the superlattices by inverting the SAW velocity dispersion data measured by LFAM. The results of both methods applied to a TiN/NbN superlattice film are in good agreement.

단결정 초격자 다층박막의 유효탄성계수를 표면탄성파 전파속도에 근거하는 두 가지 방법에 의하여 결정하였다. 첫째 방법은 구성층의 탄성계수로부터 초격자의 유효탄성계수를 계산하는 공식을 사용한다. 계산된 유효탄성계수로 계산한 기판 위 박막의 표면탄성파 전파속도와 선집속 초음파현미경으로 측정한 표면탄성파 전파속도를 비교하여 그 유효탄성계수를 검증한다. 둘째 방법은 선집속 초음파현미경으로 측정한 표면탄성파 전파속도 분산 데이터로부터 역산하여 초격자 다층박막의 유효탄성계수를 결정한다. 두 가지 방법을 TiN/NbN 초격자 다층박막에 적용하여 서로 잘 일치하는 결과를 얻었다.

Keywords

References

  1. Applied Physics Letters v.64 "Effect of Superlattice Layer Elastic Moduli on Hardness" M.Shinn;S.A.Barnett
  2. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics v.32 "Material Characterization by Line-Focus-Beam Acoustic Microscope" J.Kushibiki;N.Chubachi
  3. Journal of Applied Physics v.72 no.5 "Elastic Constants of Single-Crystal Transition-Metal Nitride Films Measured by Line-Focus Acoustic Microscopy" J.O.Kim;J.D.Achenbach;P.B.Mirkarimi;M.Shinn;S.A.Barnett
  4. 대한기계학회지 v.34 no.7 "표면파속도와 역산법에 의한 박막탄성계수 산출" 김진오
  5. 한국정밀공학회지 v.14 no.10 "선 접속 초음파 현미경을 이용한 음탄성효과 측정에 의한 응력 평가" 김진오;李水春
  6. Journal of Materials Research v.7 "Growth, Structure, and Microhardness of Epitaxial TiN/NbN Superlattices" M.Shinn;L.Hultman;S.A.Barnett
  7. Acoustic Microscopy A.Briggs
  8. Advances in Acoustic Microscopy v.1 A.Briggs(editor)
  9. Physical Review v.31 "Effective Elastic Constants of Superlattices" M.Grimsditch
  10. Journal of Vacuum Science and Technology A v.4 "Material Selection for Hard Coatings" H.Holleck
  11. in Physical Acoustics v.3B "Determination and Some Uses of Isotropic Elastic Constants of Polycrystalline Aggregates Using Single-Crystal Data" O.L.Anderson;W.P.Mason(ed.)
  12. Computer Journal v.7 "A Simplex Method for Function Minimization" J.A.Nelder;R.Mead