Titāna nitrīdu Films

Kaut ko nobuldurēja vai iztvaikojis, titāna ir ļoti reaktīvs metāla, kas viegli veido nitrides, oksīdu vai karbīdi. Titāna nitrīdu (NMIN) ir NaCl struktūra, kas ir stabils, ļaujot gan saskaņā ar plašu sastāvu intervālā-overstoichiometric posmu. At zemu slāpekļa saturu (piemēram, argonu) inertam nesējam arī Ti₂N fāze ir iespējama.

Titāna nitrīdu ir augsta cietība un augsta izturība pret koroziju un zema elektriskā pretestība nedaudz zemāki nekā tīra Ti. Turklāt plānā skārda filmas var eksponēt cietības pakāpe ir daudz lielāka nekā un pretestība ir daudz zemāka nekā līdzsvara lielāko vērtību. Viens no izplatītākajiem pieteikumu skārda filmas ir valkāt aizsardzības griešanas instrumenti, piemēram, treniņus un dzirnavas un rīku digitālos bitos, kas izgatavoti no instrumentu tērauda vai augsta ātruma tērauda. Par cieta metāla ievieto pagrieziena un malšanas skārda filmas bieži ir attālāko slānis vairākiem slāņiem pārklājums. Šai lietojumprogrammai CVD ir visvairāk izmantoto nogulsnēšanas metodi sakarā ar iespēju mētelis ļoti lielām partijām, tajā pašā laikā.

Mikroelektronika alvu izmanto vārti metāla konstrukcijās MOS, jo zema pretestība, bet arī kā difūzijas barjeru. Stehiometriskos (Ti/N = 1) alvas ļoti līdzinās zelta vizuāli, un tas padara populāru dekoratīvie pārklājumi pulksteņi un citi objekti. Titāna nitrīdu bioloģiski saderīgiem materiāliem un šis īpašums ir radījis lielu programmas medicīnas jomā, piemēram, ķirurģiskie implanti. Tipiskas komerciālas, tribological alvas pārklājumu (Balinit® A) īpašības ir 2300 HV cietību un termisko stabilitāti līdz 600 ° C. Lielās rūpniecības intereses un visdažādākās lietojumprogrammas skārda plānas filmas bieži bija populārs pētījumu objektiem, kur daudzas dažādas metodes PVD ir pārbaudītas un iegūtās plēves rekvizīti ir pētīta.

Daži vispārēji piemēri PVD bieži izmantotās metodes ir elektronu kūļa iztvaikošana, magnetronus sprauslāt un katoda loka nogulsnēšanos. Skārda nosēdumu Taivānas grupa ir izpētījis reaktīvs doba katoda izvades jonu pārklāšanas (HCD-IP) tehnika. Šajā metodē RF doba katoda tiek izmantots kā augsts tekošā zemsprieguma elektronstaru lielgabals elektronu kūļa iztvaicēšanas Ti tīģeli un vienlaicīgu jonizācijas metāla atomiem un gāzes (Ak un N₂) molekulām. Tipisks Nogulsnēšanas apstākļi ir RF jauda 6 kW, darba spiediens 0,29 Pa (2,2 mTorr) un lietišķās DC substrāta slīpo no - 40V.

Vēlamais orientāciju iegūst alvas filmas bija visvairāk nosēdumu nosacījumi īpaši filmsthicker par 1 m. Cietības filmas palielinājās, pieaugot skārda tekstūra koeficients, un tas bija piesātināts 28 GPa kā koeficientu tuvojās vienotību. Grupa arī pētīta jonu apšaudes par ieteicamo orientācija kristāliskā skārda filmas ietekmi, mainot aizspriedumiem spriegums, izkritumu jaudu un slāpekļa parciālais spiediens. Tika konstatēts, ka jonu apšaudes bojāt celma uzkrāšanās vai režģu un vēlamās orientācijas nogulsnēšanās zemā temperatūrā nosaka, kurš no šīs parādības, kas dominē. Vēlamās orientācijas attīstās celma uzkrāšanās un orientāciju uz režģu bojājumus. Thermodynamically labvēlīgs orientāciju notiek tad, ja nav jonu apšaudes. Grupa izvērtēja kā alvas filmas porainība diktēja nogulsnēšanas temperatūru, izkritumu laiku un jonu apšaudes. Viņi secina, ka ilgi nosēdumu reizes vai augstas temperatūras un augsta līmeņa jonu apšaudes samazināt porainība un ka jonu apšaudes ietekmē arī graudu lielums un vēlamās orientācijas. Blīvas filmas ir vai nu lielu graudu vai mazo graudu ar augstu tekstūra koeficientus.

Nogulsnēšanos skārda filmas bieži pieprasītas tirdzniecības metodes, reaktīvs magnetronus sprauslāt. Guruvenket et al studējis jonu apšaudes un substrāta orientācijas skārda filmas pārklātu substrātu Si DC planārs magnetronus sistēmā īpašumos ietekmi. Filmas, kas noguldīti pie kopējā spiediena 0,1 Pa ar negatīvo neobjektivitātes Si substrātos bija vēlamās orientācijas alvas, bet bija alvas filmām, kas nogulsnējies uz Si substrātiem. Grauda lielums samazinās, noslieces uz negatīvām vērtībām, ir samazinājies no 20 V, bet tad paliek gandrīz nemainīgs noslieces uz leju, lai V. -60. Negatīvo neobjektivitātes graudi bija mazāki, nekā Si, Si. Slāpekli parciālais spiediens ietekmē reaktīvs DC magnetronus rekvizīti brakšķēja alvas filmas ir izpētījis Meng et al filmas ar vēlamo orientācija bija pārklātu neapsildāmas stikla substrāta kopējā spiedienā 0,8 Pa savukārt slāpekļa parciālais spiediens bija svārstījās no 0,08 līdz 0,3 pa. Rezultāti bija skārda tekstūra koeficients samazinājās ar pieaugošo slāpekļa parciālais spiediens, kamēr grauda lielums palielinājās. Citas kopīgas metodes izkritumu titāna nitrīdu plānas filmas pamatā katoda loka nogulsnēšanos. Divas šādas metodes tika iepazīstināti ar Martin et al: filtrētā loka uzkrāšanās (IEDOMA) un jonu palīdz loka uzkrāšanās (IAAD). IEDOMA ir izmantota skārda nogulsnēšanās uz smagāk un tendenciozi Si un tērauda substrāta slāpekļa atmosfērā (350° C). Šis uzstādījums stresu un cietības varētu kontrolēt, mainot noslieces.

IAAD slāpekļa jonu avots, kas nodrošina N₂+ jonus ar fiksētu enerģijas 500 EV ir pievienots sistēmai IEDOMA. Šis iestatījums ļauj nogulsnēšanās uz neapsildāmas Si un oglekļa substrāti ar kontroli pār stoichiometry jonu staru kūļa pašreizējo. Izkritumu bija 100 nm/min (6 m/h), gan iestatījumiem. Nogulsnēšanas apstākļi ietekmē kristāla un mikrostruktūru ir diezgan plaši pētīta un iesniegti vairāki modeļi. Viens no šiem modeļiem iepazīstināja ar Zhao et al, un sauc par "Kopējo enerģijas modeli". Modeļa mērķis ir izskaidrot vēlamās orientācijas skārda filmas attīstība deponējusi neobjektīvus filtrēto loka nogulsnēšanas metodi un ir fo-cused jonu apšaudes filmu. Tas ir balstīts uz kopējo enerģiju, kas ir summa virsmas enerģiju, celma enerģijas un "bremzēšanas enerģija", kas definēta kā jonu kristāliskā noteiktā virzienā gar deponētas enerģijas blīvums samazināšana. Pie maza plēves biezums virsmas enerģija dominē pār celma enerģijas un būtu vēlamais skārda orientāciju. Ar pieaugošo filmēšanas biezumu vai palielinot aizspriedumiem celma enerģijas kļūst dominē, kas noved pie vēlamās orientācijas alvas. Pie ļoti augsta slīpo resputtering rodas bremzēšanas enerģiju kļūst dominējošās un skārda orientācija kļūst par pieņemamāko. Citi pētnieki ir pieteikušies Thornton konstrukcijas zonas modelis sākotnēji izstrādāja sprauslāt no tīra metāla filmas arī alvas filmu nogulsnēšanos. Visi šie atzinumi un pieejas ir ļoti svarīga izpratne par glabāšanā netradicionālo sistēmās, piemēram, ka filmas rekvizīti izmanto pašreizējās doktora darbu.