Détermination de l'état de contraintes résiduelles dans des couches auto-supportées de diamant-CVD par diffraction de rayons X

Résumé
Nous présentons une étude de la microstructure et de l'état de contraintes résiduelles dans des films auto-supportés épais de diamant CVD, de différentes qualités, par diffraction de rayons X. En particulier, nous avons mesuré par la méthode du " sin²Ψ" des contraintes résiduelles macroscopiques, soit en compression, soit en tension. Une méthode d'analyse de la forme des pics de diffraction nous a permis de déterminer des valeurs de fluctuations de contraintes atteignant plusieurs GPa à l'intérieur des grains. Les résultats obtenus sont cohérents avec l'hypothèse d'un état de contraintes dû à une incorporation hétérogène d'impuretés à l'intérieur du réseau cristallin de chaque grain. Lorsque les fluctuations de contraintes sont suffisamment élevées, elles favorisent l'apparition de microfissures qui se propagent à l'intérieur des grains.

Abstract
We present an analysis of the microstructure and the residual stress state, both macroscopic and microscopic, of different qualities of self-supported CVD diamond films by x-ray diffraction analyses. We have measured macroscopic residual stresses, either compressive or tensile, by the " sin²Ψ" method. A single line profile analysis of the x-ray diffraction peaks allowed the determination of stress fluctuations values, present inside the diamond grains, of several GPa. Results are consistent with the model involving a non-uniform distribution of impurities inside the grains, leading to non-uniform long range stresses. When the magnitude of the stress fluctuation is high, it facilitates the appearance of cracks which propagate inside the grains.