Interprétation cohérente du coefficient de Poisson négatif rapporté dans des multicouches métalliques : rôle du paramètre libre de contrainte

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Abstract
Les propriétés élastiques dans certains systèmes multicouches de faible période présentent des anomalies qui sont généralement associées à des modifications des propriétés structurales de chacune des couches. Ainsi, plusieurs études ont mis en évidence par diffraction des rayons X des déformations de même signe dans le plan et selon la normale au plan des couches déposées. Certains auteurs ont alors proposé dans le cas de systèmes métalliques W/Ni et Nb/Cu l'utilisation d'un coefficient de Poisson négatif. Ce résultat est surprenant car la valeur de ce coefficient pour les métaux est généralement positive. Dans cet article, nous présentons une nouvelle interprétation reposant sur la détermination expérimentale par la méthode des sin2 Ψ de la référence (paramètre libre de contrainte) servant de base au calcul des déformations. Nous montrons alors que l'introduction du paramètre du matériau massif comme référence est une hypothèse irréaliste dans le cas des films minces et multicouches (W et Ag/Ni) qui peut conduire à des résultats erronés et en total désaccord avec ceux obtenus par d'autres techniques. Ainsi, l'anomalie élastique au niveau du coefficient de Poisson soulevée par certains auteurs dans la littérature n'est pas imputable à la structure elle-même mais à l'analyse qui est faite des données expérimentales obtenues par diffraction des rayons X. Elastic properties of multilayers with low period thickness show in some cases anomalies which are generally correlated with structural modifications in individual layers. In the recent past, several studies have evidenced using X-ray diffraction in-plane and out-of-plane strains with the same sign. Some authors have then proposed in the case of W/Ni and Nb/Cu metallic superlattices to use a negative Poisson's ratio. This result is surprising because the value of this coefficient in metals is generally positive. In this article, we introduce a novel interpretation mainly based on the experimental determination by sin2 Ψ method of the reference parameter (stress-free lattice parameter) used in strain calculations. Then, we show that the introduction of the bulk parameter instead of stress-free parameter for the reference parameter is an unrealistic assumption in the case of thin films and multilayers (W and Ag/Ni) and may thus lead to wrong results which are then in total disagreement with those obtained by other techniques. Therefore, the elastic anomaly concerning Poisson's ratio which has been reported by some authors in scientific literature do not result from real structure of multilayers but from experimental X-ray diffraction data analysis.

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