Přejít k obsahu


Pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline conductive M-B-C-N (M = Ti, Zr, Hf) films

Citace:
MAREŠ, P., VLČEK, J., ČAPEK, J., KOHOUT, J. Pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline conductive M-B-C-N (M = Ti, Zr, Hf) films. Lyngby, Dánsko, 2015.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline conductive M-B-C-N (M = Ti, Zr, Hf) films
Rok vydání: 2015
Autoři: Ing. Pavel Mareš , Prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc. , Ing. Jiří Čapek Ph.D. , Mgr. Jiří Kohout Ph.D.
Abstrakt CZ: Nanokrystalické vrstvy M-B-C-N (M = Ti, Zr, Hf) byly nanášeny na Si substráty použitím pulzního magnetronového rozprašování terče B4C-M (při 45% podílu M v erozní zóně terče) při opakovací frekvenci 10 kHz a délce pulzu 85 ?s. Teplota substrátu byla nastavena na 450 °C během depozice na substráty na plovoucím potenciálu. Celkový tlak plynné směsi (95 % Ar + 5 % N2) byl 0,5 Pa pro vrstvy Ti-B-C-N a Zr-B-C-N, ale musel být zvýšen až na 1,7 Pa pro vrstvy Hf-B-C-N, aby se snížilo velmi vysoké tlakové pnutí ve vrstvách vedoucí k jejich delaminaci. Hmotnostní spektroskopie s energiovým rozlišením byla použita ke korelaci energie Ar+ iontů bombardujících rostoucí vrstvy s vysokými kladnými napěťovými překmity následujícími po záporných napěťových pulzech a s energií Ar atomů zpětně odražených od rozprašovaných terčů. Bylo zjištěno, že kinetická energie zpětně odražených Ar atomů se výrazně zvyšuje s hmotností atomů M v terči. M-B-C-N vrstvy obsahující 41-46 at. % M, 25-31 at. % B, 7-10 at.% C a 12-22 at. % N vykazovaly vysokou tvrdost (18-37 GPa), vysokou elastickou vratnost (69-85 %), vysoký poměr H/E* (0,10-0,13) a nízký měrný elektrický odpor (1,7-2,7 ??m) při nízké hodnotě vnitřního pnutí (méně než 0,8 GPa).
Abstrakt EN: Nanocrystalline M-B-C-N (M = Ti, Zr, Hf) films were deposited onto Si substrates using pulsed magnetron cosputtering of a single B4C-M target (at a fixed 45% fraction of M in the target erosion area) at a repetition frequency of 10 kHz, voltage pulse duration of 85 ?s and a fixed target power. The substrate temperature was adjusted to 450 °C during the depositions on the substrates at a floating potential. The total pressure of 95% Ar + 5% N2 gas mixture was 0.5 Pa for Ti-B-C-N and Zr-B-C-N, but had to be increased up to 1.7 Pa for Hf-B-C-N to decrease very high compressive stress in the films resulting in their delamination from the substrate. Energy-resolved mass spectroscopy was used to correlate the energy of Ar+ ions bombarding the growing films with high positive voltage overshoots after the negative voltage pulses and with the energy of Ar atoms backscattered from the sputtered targets. It was found that the kinetic energy of the backscattered Ar atoms increases significantly with the mass of the M atoms in the target. The M-B-C-N films with 41-46 at.% of M, 25-31 at.% of B, 7-10 at.% of C and 12-22 at.% of N exhibited a high hardness (18-37 GPa), high elastic recovery (69-85%), high H/E* ratio (0.10-0.13) and low electrical resistivity (1.7-2.7 ??m) at a low internal stress (less than 0.8 GPa).
Klíčová slova

Zpět

Patička