Аналіз умов синтезу надтвердих плівок дибориду танталу у магнетронних розпилювальних системах

А. А. Гончаров, А. Н. Юнда, А. В. Зыков, В. И. Фареник, И. В. Шелест, В. В. Буранич

Анотація


У даній роботі проведено дослідження параметрів синтезу тонких плівок дибориду танталу, отриманих в системах ВЧ і ПТ-магнетронного розпилення. Зроблено порівняльний аналіз енергетичних умов синтезу цих плівок. Показано, що в залежності від методу, використовуваного для отримання плівки (ВЧ або ПТ), істотно змінюється кількість і енергія іонів та нейтральних частинок, які беруть участь в осадженні і формуванні плівки на поверхні підкладки, що призводить до формування покриттів в різних структурних станах від аморфноподібного до нанокристалічного з текстурою зростання перпендикулярною площині (00.1).

 


Ключові слова


магнетронні розпилювальні системи; плівки дибориду танталу; умови осадження; структура; потенціал зсуву

Повний текст:

PDF

Посилання


Musil J., Baroch P., Vlček J., Nam K. H., Han J. G. Reactive magnetron sputtering of thin films: present status and trends // Thin Solid Films. — 2005. — Vol. 475, No. 1–2. — P. 208–218.

Mattox D. M. Particle bombardment effects on thin-film deposition: A review // J. Vac. Sci. Technol. A. — 1989. — Vol. 7, No. 3. — P. 1105–1114.

Musil J., Vlček J., Baroch P. Magnetron Discharges for Thin Films Plasma Processing. Chapter 3 in Materials Surface Processing by Directed Energy Techniques, Y. Pauleau (Ed.). — Oxford: Elsevier, 2006. — P. 67–106.

Mayrhoffer Р. Н., Mitterer С., Wen J. G., Greene J. E., Petrov J. Self-organized nanocolumnar structure in superhard TiB2 thin films // App. Phys. Lett. — 2005. — Vol. 86, No. 13. — P. 131909–131923.

Mayrhofer P. H., Mitterer C., Clemens H. Selforganized Nanostructures in Hard Ceramic Coa tings // Adv. Eng. Mater. — 2005. — Vol. 7, No. 12. — P. 1071–1082.

Maurhofer P. H., Mitterer C., Wen J. G., Petrov J., Greene J. E. Thermal induced selfhardening of nanocrystalline Ti-B-N films // J. App. Phys. — 2006. — Vol. 100, No. 4. — P. 044301–044308.

Mayrhofer P. H., Stoiber M. Thermal Stability of Superhard Ti-B-N Coatings // Surf. Coat. Technol. — 2007. — Vol. 201, No. 13. — P. 6148–6153.

Bazhin A. I., Goncharov A. A., Pogrebnyak A. D., Stupak V. A., Goncharova S. A., Superhardness Effect in Transition Metal Diborides Films // Phys. Met. Metallogr. — 2016. — Vol. 117, No. 6. — P. 594–601.

Goncharov A. A., Dub S. N., Agulov A. V., Petukhov V. V. Structure, Composition, and Mechanical Properties of Thin Films of Transition Metals Diborides // J. Superhard Mater. — 2015. — Vol. 37, No. 6. — P. 422– 428.

Yakovin S., Zykov A., Dudin S., Farenik V., Goncharov A., Shelest I., Kuznetsov V. Plasma Assisted Deposition of TaB2 Coatings by Magnetron Sputtering System // Probl. At. Sci. Tech. — 2017. — Vol. 107, No. 1. — P. 187– 190.

Goncharov A. A., Volkova G. K., Kono valov V. A., Petukhov V. V. Effect of the substrate on the orientation and structure of thin films obtained by radio-frequency magnetron sputtering of tantalum diboride target //Metallofiz. Noveishie Tekhnol. — 2006. — Vol. 28, No. 12. — P. 1621–1628.

Goncharov A. A., Konovalov V. A., Dub S. N., Stupak V. A., Petukhov V. V. Structure, Composition and Physicomechanical Characteristics of Tantalum Diboride Films // Phys. Met. Metallogr. — 2009. — Vol. 107, No. 3. — P. 285–290.

Kunc F., Musil J., Mayrhofer P. H., Mitterer C. Low-stress superhard Ti-B films prepared by magnetron sputtering // Surf. Coat. Technol. — 2003. — Vol. 174–175. — P. 744–453.

Musil. J. Flexible Hard Nanocomposite Coa tings // RSC Adv. — 2015. — Vol. 5, No. 74. —P. 60482–60495.

Goncharov A. A., Dub S. N., Agulov A. V. Structure, Composition, and Physicomechanical Characteristics of HfB2 and Hf-B-N Films // Phys. Met. Metallogr. — 2013. — Vol. 114, No. 1. — P. 95–101.

Goncharov A. A. Physical Processes of the Formation of Structure and Properties of Films of Transition Metal Diborides // Phys. Met. Metallogr. — 2011. — Vol. 111, No. 3. — P. 314–324.

Mayrhofer P. H., Mitterer C., Hultman L., Clements Н. Microstructural design of hard coatings // Prog. Mater. Sci. — 2006. — Vol. 51, No. 8. — P. 1032–1114.

Lofaj F., Moskalewicz T., Cempura G., Mikula M., Dusza J., Czyrska-Filemonowicz A. Nanohardnes and tribiological properties of ncTiB2 coatings // J. Eur. Ceram. Soc. — 2013. — Vol. 33, No. 12. — P. 2347–2353.

Sanchez C. M. T., Rebollo Plata B., Maia da Costa M. E. H., Freire Jr. F. L. Titanium diboride thin films produced by dc-magnetron sputtering: Structural and mechanical properties // Surf. Coat. Technol. — 2011. — Vol. 205, No. 12. — P. 3698–3702.

Mockute A., Palisaitis J., Alling B., Berastegui P., Broitman E., Näslund L. -Å., Nedfors N., Lu J., Jensen J., Hultman L., Patscheider J., Jansson U., Persson P. O. Å., Rosen J. Age hardening in (Ti1-xAlx)B2 + Δ thin films // Scripta Mater. — 2017. — Vol. 127. — P. 122–126.

Sricharoenchai P., Panich N., Visuttipitukul P., Wangyao P. Effect of Substrate Temperature, Biasing and Sputter Cleaning on the Structure and Properties of Nanostructured TiB2 Coatings on High Speed Steel // Mater. Trans. — 2010. — Vol. 51, No. 2. — P. 246–252.

Lieberman M. A., Lichtenberg A. J. Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 2-nd edition. — Hoboken:Wiley & Son Inc., 2005. — 757 p.

Musil J., Kadlec S. Reactive sputtering of TiN films at large substrate to target distances // Vacuum. — 1990. — Vol. 40, No. 5. — P. 435– 444.

Ellmer K. Magnetron sputtering of transparent con ductive zinc oxide: relation between the sput tering parameters and the electronic properties // J. Phys. D: Appl. Phys. — 2000. — Vol. 33. — P. 17–32.

Petrov I., Hultman L., Sundgren J-E., Greene J. E. Polycrystalline TiN films deposited by reactive bias magnetron sputtering: Effects of ion bombardment on resputtering rates, film composition, and microstructure // J. Vac. Sci. Technol. A. — 1992. — Vol. 10, No. 2. — P. 265–272.

Petrov I., Barna P. B., Hultman L., Greene J. E. Microstructural evolution during film growth // J. Vac. Sci. Technol. A. — 2003. — Vol. 21, No. 5. — P. 117–128.

Jouan P-Y., Lemperier G. Study of a rf planar magnetron sputtering discharge: Discharge characteristics and plasma diagnostics // Vacuum. — 1994. — Vol. 45, No. 1. — P. 89– 95.

Dudin S. V., Farenik V. I., Dahov A. N., Walkowicz J. Development of arc suppression technique for reactive magnetron sputtering // Phys. Surf. Eng. — 2005. — Vol. 3, No. 3–4. — P. 211–215.

Walkowicz J., Zykov A., Dudin S., Yakovin S., Brudnias R. ICP enhanced reactive magnetron sputtering system for syntesis of alumina coating // Tribologia. — 2006. — No. 6. —P. 163–174.

Zykov A. V., Yakovin S. D., Dudin S. V. Syn thesis of dielectric compounds by DC magnetron // Phys. Surf. Eng. — 2009. — Vol. 7, No. 3. — P. 195–203.

Musil. J. Low-pressure magnetron sputtering // Vacuum. — 1998. — Vol. 50, No. 3–4. —

P. 363–372.

Arnell R. D., Kelly P. J. Recent advances in magnetron sputtering // Surf. Coat. Technol. —1999. — Vol. 112, No. 1–3. — P. 170– 176.

Safi I. Recent aspects concerning DC reactive magnetron sputtering of thin films: A review // Surf. Coat. Technol. — 2000. — Vol. 127, No. 2–3. — P. 203–218.

Kelly P. J., Arnell R. D. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications // Vacuum. — 2000. — Vol. 56, No 3. — P. 159–172.

Zykov A. V., Yakovin S. D., Dudin S. V. Synthesis of dielectric compounds by DC magnetron // Phys. Surf. Eng. — 2009. — Vol. 7, No 3. — P. 195–203.

Maishev Yu. P. Ion sources and ion-beam equipment for deposition and etching of materials // Vacuum Tech. Technol. — 1992. — Vol. 2, No. 3–4. — P. 53–58.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.