Фільми нітриду титану

Коли розпорошених або випарувалася, титану є дуже реактивні метал, який легко скласти Нітриди, оксиди або карбіду. Нітриду титану (TiN) має NaCl структурою, яка протягом широкі склад інтервал, що дозволяє за- та overstoichiometric етапи. AT низький вміст азоту в інертні носія (наприклад, аргон) також плитка голов₂N фази можливий.

Нітриду титану має високу твердість і високу стійкість проти корозії та низький Питомий трохи нижче, ніж чистий Ti. Крім того тонких плівок олово може виставку твердість набагато вище, ніж і опору набагато нижче, ніж рівноваги навалом значень. Одним з найбільш поширених додатків олово фільмів є у захисті від зносу ріжучий інструмент як і свердла фрези і інструмент бітів, виготовлені з сталі або висока швидкість сталі. На жорсткий металеві пластини для токарно-фрезерні олово фільми часто є зовнішній шар у багатошарового покриття. Для цього застосунку серцево-судинних Захворювань є найбільш використовуваних осадження методу за можливість пальто дуже великими партіями, в той же час.

В в мікроелектроніці використовується олово ворота металу в MOS структур з-низького опору, а також дифузії бар'єр. На стехіометричного (Ti/N = 1) олово дуже нагадує золото візуально, і це робить його популярним для декоративних покриттів на годинник та інші об'єкти. Нітриду титану біосумісних матеріалу і ця властивість породило поле великих додатків в медицині, наприклад хірургічні імплантати. Характерні властивості комерційних, трибологічній олово покриття (Balinit® A) є твердість 2300 HV та тепловій стійкості до 600 ° с. Великий промисловий зацікавленість і широкий спектр додатків для олов'яний тонких плівок часто зробили їх науково-популярне об'єктів, де багато різних методів PVD пройшли випробування і вивчені в результаті фільм властивості.

Деякі загальні приклади часто використовуваних методів PVD є електронний промінь випаровування магнетрон напилення та катодного дуговим осадженням. Тайванська Група вивчила олово відкладення за реактивну порожнисті катода розряду іонно покриття (HCD-IP) технікою. У цьому методі РФ порожнисті катода використовується в якості потужнострумових низької напруги електронна гармата для електронного пучка випаровування Ti Тиглі і для одночасного іонізації атоми металу і газу (Ar та N₂) молекул. Типовий осадження умови є РФ живлення 6 кВт, робочим тиском 0,29 ПА (2,2 mTorr) і прикладних DC субстрат упередженості з - 40V.

Бажаний орієнтації отриманих олово фільмів було для більшості умов осадження спеціально для filmsthicker ніж 1 µ м. Твердість фільмів, збільшилася зі збільшенням коефіцієнт олово текстури і вона була справді насиченою в 28 ГПД як коефіцієнт підійшов до єдності. Група також вивчав впливом ion бомбардування на бажаний орієнтації в кристалічних плівок олово варіюючи зміщення напруги, влада відкладення і азот парціального тиску. Іон бомбардування, було встановлено, пошкодити штам накопичення або решітки та бажаних орієнтації при низьких осадження температурах визначається за допомогою яких ці явища, яка домінує. Бажаний орієнтації розвивається в накопичення деформацій та орієнтації на пошкодження решітки. Thermodynamically сприятливі орієнтації відбувається, коли немає ion бомбардування присутня. Далі група розслідування, як пористість олово фільмів був під впливом осадження температури, відкладення часу і Іон бомбардування. Вони прийшли до висновку що довгий осадження разів або високих температур і високим ступенем ion бомбардування зменшити пористості і що Іон бомбардування також впливає на розмір зерна і привілейованих орієнтації. Щільні фільми мають великі зерна або малі зерна з високим текстури коефіцієнтами.

Комерційних методів для напилення реактивної магнетрон часто були застосовані для осадження олово фільмів. Guruvenket et Al. вивчили впливом ion бомбардування і підкладки орієнтації на властивості олово фільмів на зберігання на Сі підкладки в DC площинні магнетрон системи. Фільми відкладається на загальний тиск 0,1 ПА з негативної упередженості на Сі підкладки повинен був перевагу орієнтації олова хоча це був олово для фільмів, що осідає на Сі підкладки. Розмір зерна зменшується при зменшенні кількості шарів з + 20 V для від'ємних значень косій лінії, але потім залишається майже незмінним для упередженості вниз до-60 V. В негативної упередженості зерно були меншими на Сі, ніж на Сі. Вплив азоту парціального тиску на властивості реактивної DC магнетрон розпорошених олово фільмів було досліджено Менг фільмів та ін з кращим орієнтації були депоновані на неопалюваних скляних підкладок в загальний тиск 0,8 ПА при азоту парціального тиску Варіювалося від 0,08 до 0,3 ПА. Результати були олово текстури коефіцієнт знизилася з збільшення парціального тиску азоту хоча збільшено розмір зерна. Інші поширені методи для відкладення нітриду титану тонких плівок на основі катодний дуговим осадженням. Два такі методи були представлені за Мартін та ін.: відфільтрованих дуговим осадженням (Захоплення) та іонних допомагали дуговим осадженням (IAAD). FAD була використана для олов'яний відкладення на опалювальних і упередженим Si і сталевих субстратів (350° C) у атмосфері азоту. У цієї установки стрес і твердість можуть контролюватися шляхом різною косій лінії.

У IAAD азоту іонним джерелом, який поставляє N₂+ іонів з фіксованим енергії 500 eV, додається до FAD системи. Ця установка дозволяє відкладення на неопалюваних Si і вуглецю субстратів з контролю над стехіометрії ion промінь поточного. Відкладення ставки були 100 нм/хв (6 мкм, виключає ризик/год) для обох установок. Вплив осадження умови на кристал і мікроструктури вивчив досить широко і кілька моделей були представлені. Один з цих моделей був представлений, Чжао та ін. та під назвою "Модель загальної енергії". Ця модель покликана пояснити еволюція кращим орієнтації в олово фільмів на зберігання упереджений відфільтрованих дуги осадження методом і є fo-cused на іонні бомбардування фільму. Він заснований на мінімізацію загальної енергії, яка дорівнює сумі поверхнева енергія, штам енергії та "зупинка енергії", яка визначається як щільність осідають енергії іонів вздовж певного кристалічних напрямку. В невеликий Товщина покриття поверхні енергії домінує над штам енергії і повинна бути кращим олово орієнтації. На збільшення фільм товщину або збільшення упередженість штам енергії стає домінуючою, що призводить до бажаних орієнтації олова. На дуже високому упередженість на resputtering відбувається і зупинка енергії стає домінуючою і олово орієнтація стає кращим той. Інші дослідники звернулися Торнтон моделі структурної зони, розроблених для напилення чистого металу фільмів також для олов'яний фільм осадження. Всі ці висновки та підходів є дуже важливими у розумінні властивості фільмів, здані на зберігання в нетрадиційного систем як, що використовуються у даній статті PhD.