Přejít k obsahu


High-temperature Hf–B–Si–C–N films with controlled electrical conductivity and optical transparency prepared by pulsed magnetron sputtering

Citace:
ŠÍMOVÁ, V., VLČEK, J., ZUZJAKOVÁ, Š., ČERSTVÝ, R., HOUŠKA, J. High-temperature Hf–B–Si–C–N films with controlled electrical conductivity and optical transparency prepared by pulsed magnetron sputtering. Soluň, Řecko, 2017.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: High-temperature Hf–B–Si–C–N films with controlled electrical conductivity and optical transparency prepared by pulsed magnetron sputtering
Rok vydání: 2017
Autoři: Ing. Veronika Šímová , Prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc. , Ing. Šárka Zuzjaková Ph.D. , Ing. Radomír Čerstvý , Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D.
Abstrakt CZ: Práce je zaměřena na vliv přidání dusíku do tvrdých a elektricky vodivých vrstev Hf–B–Si–C za účelem výrazného zlepšení jejich tepelné stability ve vzduchu za velmi vysokých teplot (nad 1500 °C). Naší motivací je vývoj nových tvrdých tenkovrstvých materiálů s velmi nízkou elektrickou a tepelnou vodivostí a vysokou optickou transparencí nebo s dostatečně vysokou elektrickou vodivostí pro vysokoteplotní ochranné povlaky elektronických a optických prvků a pro sensory pro extrémní prostředí. Vrstvy Hf–B–Si–C–N byly deponovány na substráty Si(100) a SiC pulzním magnetronovým naprašováním ze složeného terče B4C–Hf–Si (při pevném 15% podílu Hf a 20% podílu Si v erozní zóně) ve směsi Ar + N2 při podílu dusíku v rozmezí od 0 % do 50 %. Planární nevyvážený (127×254 mm^2) magnetron byl napájen pulzním dc zdrojem s frekvencí 10 kHz, průměrným výkonem na terči 500 W a délkou pulzu 50 μs a 85 μs. Substráty byly na plovoucím potenciálu při teplotě 450 °C. Opticky netransparentní vrstva Hf7B23Si22C6N40 s 2 at. % Ar připravená při 15% podílu dusíku ve směsi a délce pulzu 50 μs vykazovala tvrdost 20 GPa a elektrickou rezistivitu 4 Ωm. Vysoce transparentní a elektricky nevodivá vrstva Hf6B21Si19C4N47 s 3 at. % Ar s tvrdostí 20 GPa byla připravena při 25% podílu dusíku ve směsi a délce pulzu 50 μs. Obě vrstvy vykazují velmi vysokou oxidační odolnost na vzduchu až do 1600 °C.
Abstrakt EN: The present work focuses on the effect of nitrogen addition into hard and electrically conductive Hf–B–Si–C films in order to significantly improve their thermal stability in air at very high temperatures (above 1500 °C). Our motivation has been to develop new hard thin-film materials with a very low electrical and thermal conductivity, and high optical transparency or with a sufficiently high electrical conductivity for high-temperature protective coatings of electronic and optical elements, and for harsh-environment sensors. Hf–B–Si–C–N films were deposited onto Si(100) and SiC substrates using pulsed magnetron co-sputtering of a single B4C–Hf–Si target (at a fixed 15% Hf fraction and a 20% Si fraction in the target erosion area) in Ar + N2 gas mixtures at the N2 fraction ranging from 0% to 50%. A planar unbalanced magnetron (127×254 mm2 target) was driven by a pulsed dc power supply operating at a repetition frequency of 10 kHz with an average target power of 500 W in a period and voltage pulse durations of 50 μs and 85 μs (duty cycles of 50% and 85%). The substrates were held at a floating potential and a temperature of 450 °C. The as-deposited, optically non-transparent Hf7B23Si22C6N40 film with 2 at.% of Ar possessing a hardness of 20 GPa and electrical resistivity of 4 Ωm, which was prepared with the 15% N2 fraction in the gas mixture at the voltage pulse duration of 50 μs, and the as-deposited, highly optically transparent and electrically insulating Hf6B21Si19C4N47 film with 3 at.% of Ar possessing a hardness of 20 GPa, which was prepared with the 25% N2 fraction in the gas mixture and at the same voltage pulse duration, exhibited a very high oxidation resistance in air even up to 1600 °C.
Klíčová slova

Zpět

Patička