Přejít k obsahu


Effect of energetic particles on pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline MBCN (M = Ti, Zr, Hf) films with high electrical conductivity

Citace:
MAREŠ, P., VLČEK, J., HOUŠKA, J., KOHOUT, J., ČAPEK, J. Effect of energetic particles on pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline MBCN (M = Ti, Zr, Hf) films with high electrical conductivity. Thin Solid Films, 2019, roč. 688, č. 31 OCT 2019, s. „137334-1“-„137334-7“. ISSN: 0040-6090
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Effect of energetic particles on pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline MBCN (M = Ti, Zr, Hf) films with high electrical conductivity
Rok vydání: 2019
Autoři: Ing. Pavel Mareš , prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc. , doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Mgr. Jiří Kohout Ph.D. , Ing. Jiří Čapek Ph.D.
Abstrakt CZ: Nanokrystalické vrstvy MBCN (M = Ti, Zr, Hf) byly deponovány na Si substráty pomocí pulzního magnetronového rozprašování terče B4C-M. Teplota substrátů na plovoucím potenciálu byla 450 °C. Tlak plynné směsi 95 % Ar + 5 % N2 byl 0,5 Pa pro TiBCN a ZrBCN, pro HfBCN musel být zvýšen na 1,7 Pa kvůli snížení kompresního pnutí. Hmotnostní spektroskopie s energiovým rozlišením umožnila propojit energii Ar+ iontů bombardujících rostoucí vrstvy s vysokými kladnými překmity napětí následujícími po negativních pulzech. Monte-Carlo simulace umožnily odhadnout energii a tok rozprášených atomů M a odražených atomů Ar na substrát. Ukázali jsme, že energie a tok odražených atomů Ar silně rostou s hmotností terčových atomů M. Vrstvy MBCN obsahující 41–46 at. % M, 25–31 at. % B, 7–10 at. % C a 14–22 at. % N mají vysokou tvrdost (18–37 GPa), vysokou elastickou vratnost (69–85 %), vysoký poměr H/E* (0,10–0,14) a nízkou elektrickou rezistivitu (1,7–2,7 µΩm) při nízkém kompresním pnutí (pod 0,8 GPa).
Abstrakt EN: Nanocrystalline MBCN (M = Ti, Zr, Hf) films were deposited onto Si substrates using pulsed magnetron co-sputtering of a single B4C-M target. 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 TiBCN and ZrBCN, but it had to be increased up to 1.7 Pa for HfBCN to decrease very high compressive stress in the films. 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. Monte-Carlo simulations were carried out to estimate the energy and flux of sputtered M atoms and backscattered Ar atoms at the substrate. It was found that the energy and flux of the backscattered Ar atoms increase significantly with the mass of the M atoms in the target. The MBCN films with 41–46 at.% of M, 25–31 at.% of B, 7–10 at.% of C and 14–22 at.% of N exhibit a high hardness (18–37 GPa), high elastic recovery (69–85%), high H/E* ratio (0.10–0.14) and low electrical resistivity (1.7–2.7 µΩm) at a low internal stress (less than 0.8 GPa).
Klíčová slova

Zpět

Patička