Thin films of copper deposited on the (1120) plane of sapphire disintegrated into clusters when annealed at 650Β°C under nonoxidizing conditions. The breakdown was found to initiate at processing defects in the film; this is in contrast to earlier work with zirconia films on sapphire where cavities nucleated profusely at grain boundaries due to poor wetting between zirconia and alumina. A comparison between these two cases, as well as a theoretical model, suggest that processing defects are the source of instability when the contact angle is less than (a + n/2), where a is one half of the dihedral angle formed by a grain boundary with the free surface. The breakdown of the film eventually led to separated, single crystal beads of copper. The beads coarsened and changed their orientation by solid state diffusion, leading to a highly preferred orientation. The { 111) plane of copper was found to be parallel to the sapphire surface. But the texture was planar isotropic, that is, it was rotationally symmetric around the plane normal. This result is in agreement with other observations that copper forms { 111) planar isotropic texture on ( 0001) sapphire, and also on polycrystalline a-alumina.
Risum&Les
films minces de cuivre d&posts sur le plan (1120) du saphir se dtsintegrent en amas lorsqu'ils sont recuits a 650Β°C dans des conditions non oxydantes. Cette alteration demarre sur les dtfauts d'elaboration du film. Ce resultat est en d&accord avec un travail anterieur sur des films de zircone d&pods sur du saphir, cas ou des cavites germent en grand nombre sur les joints de grains a cause du faible coefficient de mouillage entre la zircone et l'alumine. La comparaison entre ces deux cas, ainsi qu'un modile thtorique, suggerent que les difauts d'tlaboration sont la source d'instabilitt quand l'angle de contact est inferieur a a + n/2, oti a est la moitie de Tangle dibdre form& par un joint de grains et la surface libre. La rupture du film conduit parfois a des gouttes de cuivre monocristallines distinctes. Ces gouttes grossissent et changent d'orientation par diffusion a l&t solide, ce qui provoque une orientation preferentielle marquee. Les plans { 111) du cuivre sont paralltles a la surface du saphir. Mais la texture est isotrope dans le plan, c'est-a-dire qu'elle a une symetrie de revolution autour de la normale au plan. Ce resultat est en accord avec d'autres observations concernant la formation de textures de revolution { 111) du cuivre sur le plan (0001) du saphir ainsi que sur l'alumine-a polycristalline. Zusammenfassung-Auf (1 lTO)-Ebenen von Saphir abgeschiedene diinne Kupferfilme zerfallen wlhrend des Ausheilens bei 650Β°C unter nicht-oxidierenden Bedingungen in kleine Haufen. Dieser ErozeB beginnt an Fehlern, die wahrend der Herstellung in den Film eingeftihrt werden. Dieser Befund steht im Gegensatz zu friiheren Untersuchungen an Zirkonoxidfilmen auf Saphir, bei denen sich Poren zuhauf an Komgrenzen wegen der schlechten Benetzung zwischen Zirkonoxid und Saphir bildeten. Der Vergleich beider Fllle und ein theoretisches Model1 legen nahe, daB Herstellfehler als Quelle der Instabilitlt in Frage kommen, wenn der Benetzungswinkel kleiner als (a + n/2) ist; hier ist die HHlfte des Winkels zwischen betrachteter Korngrenze und der freien Oberflkhe. Dieser Zerfall des Filmes ftihrt schlieBlich zu isolierten einkristallinen Kupferperlen. Diese vergriiBem sich und lndem ihre Orientierung durch Festkiirperdiffusion, welches zu stark bevorzugten Orientierungen fiihrt. Die {ill}-Ebene des Kupfers liegt hierbei parallel zur Saphiroberfllche, die Textur ist planar isotrop, d.h. sie ist rotationssymmetrisch urn die Ebenennormale. Dieses Ergebnis stimmt mit anderen Beobachtungen i&rein, daD Kupfer auf (OOOl)-Saphiroberflachen eine planar-isotrope { 11 I}-Textur bildet, ebenso auf polykristallinem a-Aluminiumoxid.