Measurments of elastic properties of oxide coatings

Brillouin spectroscopy is used as a nondestructive examination tool in this thesis to analyze Yttrium oxide (Y2O3) thin films produced using the PLD procedure (Pulsed Laser Deposition). By flashing a laser light, collecting the scattered light, and evaluating its spectrum, the velocity of the layered material's acoustic modes (supported film) is measured. Thermal agitation causes scattering, which tests the vibrational component at a certain wave vector. The elastic characteristics of the material, such as density and elastic constants, may be calculated from the observed velocity using Christoffel equations that define the relationship between these variables. The research focuses on Yttrium oxide thin films, a material that is investigated to increase the stiffness of the film, and the study of oxide films. Films were produced using a different method, and their elastic characteristics were studied. The scanning electron microscope (SEM) was utilized to examine the morphology of the films, with cross-sections used to accurately quantify thickness, resulting in non-uniform PLD deposition. It was feasible to acquire a thorough elastic characterization of some films and to establish particular correlations between the characteristics determined with the Brillouin technique and the microstructures of various films or different film thicknesses within the same sample.

La spettroscopia Brillouin viene utilizzata come strumento di esame non distruttivo in questa tesi per analizzare film sottili di ossido di ittrio (Y2O3) prodotti utilizzando la procedura PLD (Pulsed Laser Deposition). Facendo lampeggiare una luce laser, raccogliendo la luce diffusa e valutandone lo spettro, viene misurata la velocità delle modalità acustiche del materiale stratificato (pellicola supportata). L'agitazione termica provoca la dispersione, che verifica la componente vibrazionale in corrispondenza di un determinato vettore d'onda. Le caratteristiche elastiche del materiale, come la densità e le costanti elastiche, possono essere calcolate dalla velocità osservata utilizzando le equazioni di Christoffel che definiscono la relazione tra queste variabili. La ricerca si concentra sui film sottili di ossido di ittrio, un materiale studiato per aumentare la rigidità del film, e lo studio dei film di ossido. I film sono stati prodotti utilizzando un metodo diverso e sono state studiate le loro caratteristiche elastiche. Il microscopio elettronico a scansione (SEM) è stato utilizzato per esaminare la morfologia dei film, con sezioni trasversali utilizzate per quantificare accuratamente lo spessore, con conseguente deposizione di PLD non uniforme. È stato possibile acquisire un'accurata caratterizzazione elastica di alcuni film e stabilire particolari correlazioni tra le caratteristiche determinate con la tecnica Brillouin e le microstrutture di vari film o diversi spessori all'interno dello stesso campione.