MICROSTRUCTURE OF CVD - Al₂O₃

Résumé
Les mécanismes de la réaction de CVD-Al₂O₃ sont brièvement examinés. Deux chemins de réaction indépendants existent, un, dont la limitation de vitesse dépend d'une réaction volumétrique et un dépendant d'une réaction superficielle. Al₂O₃ cristallise sous plusieurs formes différentes. Le corindon de α-Al₂O₃ est la phase stable à la température de dépôt normale (950-1050°C). La phase métastable ϰ est la seconde phase la plus commune. On montre que ϰ - et θ - Al₂O₃ se forment sur les facettes de TiC (111) pur avec une relation d'orientation de réseaux bien définie entre ceux de TiC et Al₂O₃. Au contraire, aucune relation épitaxiale existe entre TiC et α-Al₂O₃ et la région de contact entre ceux-ci est d'une très grande porosité. La différence de propriété de la région de contact est vue par l'adhésion entre TiC et Al₂O₃. On conclut que la formation résultant en α-Al₂O₃ ne se produit pas sur TiC mais sur une couche mince intermédiaire d'oxyde de titane, par exemple Ti₂O₃ ou Ti₃O₅, qui se décompose pendant la croissance de Al₂O₃.

Abstract
The reaction mechanisms of CVD-Al₂O₃ are briefly reviewed. Two independent reaction paths exist, one of which is rate limited by a volume reaction and the second one by a surface reaction. Al₂O₃ crystallizes in several different phases. The α-structure is the stable phase at normal deposition temperature (950-1050°C). The metastable ϰ-phase is the second most commonly occurring phase. It is shown that ϰ - and θ - Al₂O₃ nucleate on pure TiC (111) facets with well defined lattice orientation-relationships between TiC and Al₂O₃. In contrast, no epitaxial relationship between TiC and α-Al₂O₃ is found and the latter interface contains a considerable amount of porosity. The difference in the interface properties is reflected in the adhesion between TiC and Al₂O₃. It is concluded that the nucleation resulting in α-Al₂O₃ does not occur on TiC but on an intermediate thin layer of titanium oxide e.g. Ti₂O₃ or Ti₃O₅, which is dissolved during the subsequent Al₂O₃ growth.