Títanítrítríð kvikmyndir

Þegar sputtered eða evaporated, títan er mjög viðbrögð málmur sem auðveldlega mynda nítríð, oxíð eða karbíð. Títantnítríð (TiN) hefur NaCl uppbyggingu sem er stöðugt á breiðan samsetningartíma sem leyfir bæði undir- og ofþéttniometrískum fasa. Við lítinn köfnunarefnisinnihald í óvirkum burðarefnis (td argon) er einnig Ti ₂ N-fasi mögulegt.

Títantnítríð hefur mikla hörku og mikla mótstöðu gegn tæringu og lágt rafsegulhitastig nokkuð lægra en hreint Ti. Ennfremur geta þunnt TiN-kvikmyndir sýnt hörku miklu hærra en og viðnám, sem er mun lægra en jafnvægisþyngdarmagn. Eitt af alþekktustu forritum TiN-kvikmynda er að vernda klippiefni eins og æfingar og möl og tólbitar úr tólastáli eða háhraða stáli. Á hörðum málmgjafa til að snúa og mala TiN-kvikmyndum er oftast ysta lagið í marglaga lagi. Í þessu forriti er CVD mest notaður afhendunaraðferð vegna möguleika á að hylja mjög stór hópur á sama tíma.

Í örveruleikanum er TiN notað sem hliðsmetall í MOS-mannvirki vegna lágs viðnáms, en einnig sem dreifingarhindrun. Stólsímetric (Ti / N = 1) TiN líkist mjög gulli með sjónrænum hætti og það gerir það vinsælt fyrir skreytingar húðun fyrir klukkur og aðra hluti. Títanítríð er líffræðilega samhæft efni og þessi eign hefur valdið mikilli notkunarsvið í læknisfræði, td skurðaðgerð. Dæmigert eiginleika auglýsinga, tribological TiN húðun (Balinit ® A) er hörku 2300 HV og varma stöðugleiki allt að 600 ° C. Mikil iðnaðarvöxtur og fjölbreytt úrval af forritum fyrir TiN-þunnt kvikmyndir hafa oft gert þær vinsælar rannsóknarhlutir þar sem mörg mismunandi PVD-aðferðir hafa verið prófaðar og kvikmyndareiginleikar hafa verið rannsökuð.

Sum algeng dæmi um oft notuð PVD aðferðir eru rafeind geisla uppgufun, magnetron sputtering og bakskauta boga afnám. A Taiwanbúi hópur hefur rannsakað TiN útfellingu með viðbrögðum holu bakskaut útskrift jón-plating (HCD-IP) tækni. Í þessari aðferð er RF holur bakskaut notað sem háhraða lágspennu rafeindatákn fyrir rafeinda geisla uppgufun Ti-deiglan og til samtímis jónunar á málm atóm og gas (Ar og N ₂ ) sameindir. Dæmigert skilyrðin um afhendingu eru RF-styrkur 6 kW, vinnuþrýstingur 0,29 Pa (2,2 mTorr) og beitt DC-hvarfefni á -40V.

Æskilegri stefnubreytingin á fengnum TiN kvikmyndum var að mestu fráhvarfsskilyrðum, sérstaklega fyrir filmsticker en 1 μm. Harkleiki kvikmyndanna jókst með vaxandi TiN áferð stuðlinum og það var mettuð við 28 GPa sem stuðullinn nálgaðist einingu. Hópurinn hefur einnig rannsakað áhrif jónabombardrunar á valinn stefnumörkun í kristölluðu TiN-kvikmyndum með því að breyta hlutdrægni spennu, útstreymisorku og köfnunarefnisþrýstingi. Jónasprengjuástandið komst að því að valda uppsöfnun álags eða grindarskemmda og ákjósanleg staðsetning við lágt hitastig við útblástur ákvarðast af hverri af þessum fyrirbæri sem ráða. Ákjósanleg stefna þróast við uppsöfnun álags og stefnumörkun við grindaskemmdir. Hitamyndandi hagkvæmni kemur fram þegar engin sprengjuástand er til staðar. Ennfremur rannsakað hópinn hvernig porosity TiN-kvikmyndanna var undir áhrifum af útblásturshitastiginu, frásogstíma og jónasprengju. Þeir álykta að langvarandi frásogstími eða hátt hitastig og mikla jónarbombardrun draga úr grófleika og að jónabombardement hefur einnig áhrif á kornastærð og forgangsröðun. Þéttar kvikmyndir hafa annaðhvort stóran korn eða smá korn með miklum áferðstuðlum.

Auglýsingatækni við hvarfgjarnan segulmagnaðir sprautun hefur oft verið beitt við afhendingu TiN-kvikmynda. Guruvenket et al. hafa rannsakað áhrif sprengjuástands á jörð og hvarfefni undirlags á eiginleikum TiN-kvikmynda sem er afhent á Si hvarfefni í DC planar segulmagnaðir kerfi. Kvikmyndir sem voru afhentar við heildarþrýsting á 0,1 Pa með neikvæða hlutdrægni á Si hvarfefni höfðu ákjósanlegt umhverfi TiN meðan það var TiN fyrir kvikmyndir sem var afhent á Si hvarfefni. Kornastærðin minnkar þegar hlutdrægni er lækkuð úr +20 V að neikvæðum gildum en þá er hún næstum stöðug fyrir hlutdrægni niður í -60 V. Í neikvæðu hlutdrægni voru kornin minni á Si en á Si. Áhrif þrýstings á hluta köfnunarefnis á eiginleika hvarfefna DC magnetron sputtered TiN kvikmyndir hefur verið rannsakað af Meng et al. Kvikmyndir með æskilegri stefnumörkun voru afhent á óhituðri gler hvarfefni við heildarþrýsting á 0,8 Pa meðan köfnunarefnisþrýstingur var breytileg frá 0,08 til 0,3 Pa. Niðurstöðurnar voru að TiN áferð stuðullinn minnkaði með aukinni köfnunarefnisþrýstingi á meðan kornastærðin jókst. Aðrar algengar aðferðir við útfellingu títannítríðþynna kvikmynda byggjast á botnfallsboga. Tveir slíkar aðferðir voru kynntar af Martin et al. : Síur frásog (FAD) og járnbjörgunarboga (IAAD). FAD hefur verið notað til að tæma TiN í upphitun og hlutdrægum Si og stál hvarfefni (350 ° C) í köfnunarefnislofti. Í þessari skipulagi gæti streitu og hörku stjórnað með því að breyta hlutdrægni.

Í IAAD köfnunarefni jón uppspretta, sem gefur N ₂ + jónir með fasta orku 500 eV, er bætt við FAD kerfi. Þessi uppsetning gerir kleift að afhenda óhituð Si og kolefnis hvarfefni með stjórn á stoichiometry með jón geisla núverandi. Upphæðin var 100 nm / mín (6 μm / klst.) Fyrir báðar uppsetningar. Áhrif útskilnaðarskilyrða á kristal og örbyggingu hafa verið rannsökuð ítarlega og nokkrir gerðir hafa verið kynntar. Ein af þessum líkönum var kynnt af Zhao et al. og kallað "heildarorka líkan". Líkanið miðar að því að útskýra þróun ákjósanlegrar stefnumörkunar í TiN-kvikmyndum sem er afhent með hlutdrægri síaðri bogaútgáfuaðferð og er fjallað um jónasprengju á myndinni. Það byggist á því að lágmarka heildarorka sem er summa yfirborðsorkunnar, stofnorkunnar og "stöðvunarorka" sem er skilgreind sem þéttleiki afkallaðrar orku jónar með ákveðnum kristöllum áttum. Við litla kvikmyndarþykkt yfirborðsorka ríkir yfir álagsorku og valinn TiN stefna ætti að vera. Við vaxandi kvikmyndaþykkt eða vaxandi hlutdrægni verður orkuorka ríkjandi og leiðir til ákjósanlegrar stefnu TiN. Við mjög mikilli hlutdrægni kemur upp ástungur og stöðvunin verður ríkjandi og TiN stefnan verður sú æskilegasta. Aðrir vísindamenn hafa beitt Thornton uppbyggingu líkanið sem upphaflega var þróað til að sprauta af hreinum málmfilmum einnig fyrir TiN filmuhúðun. Allar þessar niðurstöður og aðferðir eru mjög mikilvægar í skilningi á eiginleikum kvikmynda sem eru afhent í óhefðbundnum kerfum eins og það er notað í núverandi doktorsverkefni.