Микроструктура и фазовый состав многослойных покрытий ZrN/SiNx, сформированных методом реактивного магнетронного осаждения

  • Владимир Васильевич Углов Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Сергей Владимирович Злоцкий Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Игорь Анатольевич Солодухин Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Александр Анатольевич Малашевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-105-111

Аннотация

В работе исследованы микроструктура и фазовый состав многослойных наноразмерных покрытий ZrN/SiNx с различными толщинами отдельных слоев ZrN и SiNx. С помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения установлено, что исследуемые покрытия, сформированные методом реактивного магнетронного осаждения, представляют собой чередующиеся слои ZrN и SiNx. Метод рентгеновской рефлектометрии позволил определить плотность, толщину, а также шероховатость поверхности отдельных слоев ZrN и SiNx. Рентгеноструктурный анализ показал, что слои ZrN и SiNx обладают кристаллической и аморфной структурой соответственно. Фазовый состав мононитридных покрытий ZrN характеризуется наличием фазы ZrN с преимущественной ориентацией (111). Результаты исследований фазового состава указывают на изменение преимущественной ориентации от (111), наблюдаемой для мононитридной пленки ZrN, к (200), которая образуется при формировании многослойных покрытий ZrN/SiNx.

Биографии авторов

Владимир Васильевич Углов, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико­математических наук, профессор; заведующий кафедрой физики твердого тела физического факультета

Сергей Владимирович Злоцкий, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико­математических наук; старший научный сотрудник научно­ исследовательской лаборатории физики ионно­плазменной модификации твердых тел кафедры физики твердого тела физического факультета

Игорь Анатольевич Солодухин, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико­математических наук, доцент; заместитель декана физического факультета

Александр Анатольевич Малашевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирант кафедры физики твердого тела физического факультета. Научный руководитель – В. В. Углов

Литература

  1. Arias DF, Arango YC, Devia A. Study of TiN and ZrN thin films grown by cathodic arc technique. Applied Surface Science. 2006;253(4):1683–1690. DOI: 10.1016/j.apsusc.2006.03.017.
  2. Lin J, Moore JJ, Sproul WD, Brajendra M, Zhili W, Jun W. The structure and properties of chromium nitride coatings deposited using dc, pulsed dc and modulated pulse power magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology. 2010;204(14):2230 –2239. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2009.12.013.
  3. Klumdoung P, Chaiyakun S, Limsuwan P. Deposition of zirconium nitride thin films produced by reactive DC magnetron sputtering. Asian Journal on Energy and Environment. 2010;11(01):60 – 68.
  4. Ramana JV, Kumar S, David C, Ray AK, Raju VS. Characterization of zirconium nitride coatings prepared by DC magnetron sputtering. Materials Letter. 2000;43(1–2):73–76.
  5. Yang Q, Zhao LR, Patnaik PC, Zeng XT. Wear resistant TiMoN coatings deposited by magnetron sputtering. Wear. 2006;261(2):119 –125. DOI: 10.1016/j.wear.2005.07.008.
  6. Abadias G, Jaouen C, Martin F, Pacaud J, Djemia Ph, Ganot F. Experimental evidence for the role of supersaturated interfacial alloys on the shear elastic softening of Ni/Mo superlattices. Physical Review B. 2002;65:45–57. DOI: 10.1103/PhysRevB.65.212105.
  7. Bayle­Guillemaud P, Dressler C, Abadias G, Thibault J. Structural evolution of Au(001)/Ni MBE thin films and Au 1 – c Ni c solid solutions with temperature: a HREM study. Thin Solid Films. 1998;318(1–2):209 –214. DOI: 10.1016/S0040­6090(97)01167­X.
  8. Wan L, Thompson G. Influence of Fe underlayers on stress evolution of Ti in Ti/Fe multilayers. Journal of Vacuum Science and Technology A. 2016;34(6):061501­1–061501­7. DOI: 10.1116/1.4962291.
  9. Wan L, Yu X, Zhou X, Thompson G. Interrelationship of in situ growth stress evolution and phase transformations in Ti/W multilayered thin films. Journal of Applied Physics. 2016;119(24):245302. DOI: 10.1063/1.4954687.
  10. Maksakova OV, Pogrebnjak AD, Simoẽs S. Morphology, Structure and Thermal Properties of Multilayer ZrN/CrN Coatings. In: ELNANO. IEEE 38 th International Conference on Electronics and Nanotechnology; 2018 April 24 –26; Kiev, Ukraine. Kiev: IEEE; 2018. p. 106 –109. DOI: 10.1109/ELNANO.2018.8477488.
  11. Nordin M, Larsson M, Hogmark S. Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/CrN, TiN/MoN, TiN/NbN and TiN/TaN coatings on cemented carbide. Surface and Coatings Technology. 1998;106(2):234 –241. DOI: 10.1016/S0257­8972(98)00544­1.
  12. Panjan P, Navinsek B, Cvelbar A, Zalar A, Milošev I. Oxidation of TiN, ZrN, TiZrN, CrN, TiCrN and TiN/СrN multilayered hard coatings reactively sputtered at low temperature. Thin Solid Films. 1996;281–282:298–301. DOI: 10.1016/0040­6090(96)08663­4.
  13. Abadias G, Koutsokeras LE, Dub SN, Tolmachova GN, Debelle A, Sauvage T, et al. Reactive magnetron sputtering of hard and conductive ternary nitride thin films: Ti – Zr – N and Ti – Ta – N. Journal of Vacuum Science and Technology. 2010;28(4):541–551. DOI: 10.1116/1.3426296.
  14. Simonot L, Babonneau D, Camelio S, Lantiat D, Guérin P, Lamongie B, et al. In situ optical spectroscopy during deposition of Ag : Si 3 N 4 nanocomposite films by magnetron sputtering. Thin Solid Films. 2010;518:2637. DOI: 10.1016/j.tsf.2009.08.005.
  15. Dostanko AP, editor. Tekhnologicheskie protsessy i sistemy v mikroelektronike: plazmennye, elektronno-ionno-luchevye, ul’trazvukovye [Technological systems and processes in microelectronics: plasma, electron­ion­beam, ultrasonic]. Minsk: Bestprint; 2009.
  16. p. Co­published by the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics. Russian.
  17. Parratt LG. Surface studies of solids by total reflection of X­Rays. Physical Review. 1954;95(2):359–369. DOI: 10.1103/PhysRev.95.359.
  18. Abadias G, Uglov VV, Saladukhin IA, Zlotski SV, Tolmachova G, Dub SN, et al. Growth, structural and mechanical properties of magnetron­sputtered ZrN/SiN x nanolaminated coatings. Surface and Coatings Technology. 2016;308:158–167. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.06.099.
  19. Zhao JP, Wang X, Chen ZY, Yang SQ, Shi TS, Liu XH. Overall energy model for preferred growth of TiN films during filtered arc deposition. Journal of Physics D: Applied Physics. 1997;30(1):5–12.
Опубликован
2019-05-20
Ключевые слова: многослойные покрытия, микроструктура, фазовый состав, реактивное магнетронное осаждение
Как цитировать
Углов, В. В., Злоцкий, С. В., Солодухин, И. А., & Малашевич, А. А. (2019). Микроструктура и фазовый состав многослойных покрытий ZrN/SiNx, сформированных методом реактивного магнетронного осаждения. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 105-111. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-105-111
Выпуск
№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).