| Title: | Effect of energetic particles on pulsed magnetron sputtering of hard nanocrystalline MBCN (M = Ti, Zr, Hf) films with high electrical conductivity |
| Other Titles: | Vliv energetických částic na pulzní magnetronové naprašování tvrdých nanokrystalických vrstev MBCN (M = Ti, Zr, Hf) s vysokou elektrickou vodivostí |
| Authors: | Mareš, Pavel Vlček, Jaroslav Houška, Jiří Kohout, Jiří Čapek, Jiří |
| Citation: | 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. |
| Issue Date: | 2019 |
| Publisher: | Elsevier |
| Document type: | článek article |
| URI: | 2-s2.0-85066488771 http://hdl.handle.net/11025/35393 |
| ISSN: | 0040-6090 |
| Keywords: | MBCN vrstvy;Tvrdost;Elektrická vodivost;Pulzní magnetronové naprašování;Energetické částice |
| Keywords in different language: | MBCN films;Hardness;Electrical conductivity;Pulsed magnetron sputtering;Energetic particles |
| Abstract: | 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). |
| Abstract in different language: | 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). |
| Rights: | Plný text není přístupný. © Elsevier |
| Appears in Collections: | Články / Articles (KFY) OBD |
Files in This Item:
| File | Size | Format | |
|---|---|---|---|
| OBD19_Mares,Vlcek,Houska_clanek.pdf | 1,11 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11025/35393Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.