Přejít k obsahu


Reactive high-power impulse magnetron sputtering of ZrO2 films with gradient ZrOx interlayers on pretreated steel substrates

Citace:
BELOSLUDTSEV, A., VLČEK, J., HOUŠKA, J., ČERSTVÝ, R. Reactive high-power impulse magnetron sputtering of ZrO2 films with gradient ZrOx interlayers on pretreated steel substrates. Journal of Vacuum Science and Technology A, 2017, roč. 35, č. 3, s. "031503-1"-"031503-9". ISSN: 0734-2101
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Reactive high-power impulse magnetron sputtering of ZrO2 films with gradient ZrOx interlayers on pretreated steel substrates
Rok vydání: 2017
Autoři: Alexandr Belosludtsev , Prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc. , Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Ing. Radomír Čerstvý
Abstrakt CZ: Vysokovýkonové pulzní magnetronové naprašování s pulzním řízením toku O2 bylo použito pro reaktivní depozice densifikovaných stechiometrických vrstev ZrO2 s gradientní mezivrstvou ZrOx na Si a ocelové substráty na plovoucím potenciálu při nízkých teplotách substrátů (pod 150 °C). Depozice byly provedeny s využitím vysoce nevyváženého magnetronu s planárním Zr terčem o průměru 100 mm ve směsích Ar+O2 o celkovém tlaku blízkém 2 Pa. Byly připraveny dva druhy gradientních mezivrstev ZrOx s různými hloubkovými profily stechiometrického koeficientu x s využitím zpětnovazební pulzní kontroly toku O2. Povrchy substrátů byly před depozicí modifikovány pomocí vysokovýkonového pulzního magnetronového naprašování Zr v čistém Ar při stejném tlaku 2 Pa, dc předpětí na substrátech mezi ?965 V a ?620 V a nízkých teplotách substrátů (pod 150 °C) po dobu 10 minut. Bylo ukázáno, že takováto předběžná úprava ocelových substrátů je nutná pro dobrou adhezi čistého ZrO2 i ZrO2 se ZrOx mezivrstvou, a že tato adheze je výrazně vyšší pokud je použita gradientní mezivrstva ZrOx. Densifikované stechiometrické vrstvy ZrO2 (index lomu 2,21 a extinkční koeficient 0,0004 při vlnové délce 550 nm) nadeponované na gradientní mezivrstvy ZrOx vykázaly vysokou tvrdost (15?16 GPa) a zvýšenou odolnost proti vzniku trhlin.
Abstrakt EN: High-power impulse magnetron sputtering with a pulsed O2 flow control was used for reactive depositions of densified stoichiometric ZrO2 films with gradient ZrOx interlayers onto floating Si and steel substrates at low substrate temperatures (less than 150 °C). The depositions were performed using a strongly unbalanced magnetron with a planar Zr target of 100 mm diameter in Ar+O2 gas mixtures at the total pressure close to 2 Pa. Two kinds of gradient ZrOx interlayers with different depth profiles of the stoichiometric coefficient x were deposited using the feed-back pulsed O2 flow control. Prior to deposition, a modification of the substrate surfaces was performed by high-power impulse magnetron sputtering of the Zr target in Ar gas at the same pressure of 2 Pa and a dc substrate bias from ?965 V to ?620 V in a target pulse and low substrate temperatures (less than 150 °C) for 10 min. It was shown that the pretreatment of the steel substrates is a necessary condition for good adhesion of the zirconium oxide (both pure ZrO2 and ZrO2+ZrOx interlayer) films and that the adhesion of the ZrO2 films is substantially higher when the gradient ZrOx interlayers are used. The densified stoichiometric ZrO2 films (refractive index of 2.21 and extinction coefficient of 0.0004 at the wavelength of 550 nm) deposited onto the gradient ZrOx interlayers exhibited a high hardness (15?16 GPa) and an enhanced resistance to cracking.
Klíčová slova

Zpět

Patička