Benefits of HREM for the study of metal-ceramic interfaces

(Received 28 July 1994, accepted 2 August 1994)

Abstract
The aim of the present paper is to discuss the advantages of High Resolution Electron Microscopy (HREM) studies of metal-ceramic interfaces. A review of methods available for the production of interfaces suitable for observation in a transmission electron microscopy, together with a litterature survey of recent relevant studies will be presented first. A selection of examples will serve to illustrate the main points that HREM allows to be tackled : detection of nanometersize intermediate compounds (Ni/MgO, NiO/Pt, MgO/Nb systems), accomodation of steps at the ceramic surface (Fe/Al ₂O ₃, Au/MgO, Cu/MnO systems), characterization of misfit dislocations (e.g., Cu/MgO), effect of the image force on the exact position of the dislocation cores, lattice expansion due to elastic mismatch (e.g., Pd/MgO), determination of the chemical nature of the terminating atomic planes (e.g., Pd/Al ₂O ₃). An introductive discussion of specific problems in the interpretation of HREM images (i.e., numerical image analysis and computer simulations) will be conducted and illustrated with the case of incoherent Fe/Al ₂O ₃ interfaces.

Résumé
Cet article est consacré à la discussion de l'intérêt présenté par la Microscopie Electronique en Transmission à Haute Résolution (METHR) dans l'étude des interfaces métalcéramique. Une revue des méthodes d'obtention d'interfaces adaptées à l'observation au microscope électronique à transmission, ainsi que les résultats d'études récentes sur le sujet, seront d'abord présentés. Une sélection d'exemples ont ensuite été choisis afin d'illustrer les principaux points que la METHR peut aborder, à savoir : détection d'éventuels composés intermédiaires à l'échelle du nanomètre (cas des systèmes Ni/MgO, NiO/Pt, MgO/Nb), accommodation des marches présentes en surface de la céramique (systèmes Fe/Al ₂O ₃, Au/MgO, Cu/MnO), caractérisation des dislocations de cohérence (exemple du couple Cu/MgO), influence de la force image sur la position des dislocations, dilatation du réseau du métal causée par le désaccord paramétrique (exemple du couple Pd/MgO), détermination de la nature chimique des plans atomiques terminaux (Pd/Al ₂O ₃). Une discussion des problèmes spécifiques de l'interprétation des images de METHR (principalement, l'analyse numérique des images et les simulations) sera menée et illustrée par le cas des interfaces incohérentes dans le système Fe/Al ₂O ₃.