Review Article: Stress in thin films and coatings: Current status, challenges, and prospects
Notice bibliographique
Résumé
The issue of stress in thin films and functional coatings is a persistent problem in materials science and technology that has congregated many efforts, both from experimental and fundamental points of view, to get a better understanding on how to deal with, how to tailor, and how to manage stress in many areas of applications. With the miniaturization of device components, the quest for increasingly complex film architectures and multiphase systems and the continuous demands for enhanced performance, there is a need toward the reliable assessment of stress on a submicron scale from spatially resolved techniques. Also, the stress evolution during film and coating synthesis using physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and related processes is the result of many interrelated factors and competing stress sources so that the task to provide a unified picture and a comprehensive model from the vast amount of stress data remains very challenging. This article summarizes the recent advances, challenges, and prospects of both fundamental and applied aspects of stress in thin films and engineering coatings and systems, based on recent achievements presented during the 2016 Stress Workshop entitled “Stress Evolution in Thin Films and Coatings: from Fundamental Understanding to Control.” Evaluation methods, implying wafer curvature, x-ray diffraction, or focused ion beam removal techniques, are reviewed. Selected examples of stress evolution in elemental and alloyed systems, graded layers, and multilayer-stacks as well as amorphous films deposited using a variety of PVD and PECVD techniques are highlighted. Based on mechanisms uncovered by in situ and real-time diagnostics, a kinetic model is outlined that is capable of reproducing the dependence of intrinsic (growth) stress on the grain size, growth rate, and deposited energy. The problems and solutions related to stress in the context of optical coatings, inorganic coatings on plastic substrates, and tribological coatings for aerospace applications are critically examined. This review also suggests strategies to mitigate excessive stress levels from novel coating synthesis perspectives to microstructural design approaches, including the ability to empower crack-based fabrication processes, pathways leading to stress relaxation and compensation, as well as management of the film and coating growth conditions with respect to energetic ion bombardment. Future opportunities and challenges for stress engineering and stress modeling are considered and outlined.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,005 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».