Cróimiam Films Agus Cróimiam Nitride Films
Jan 05, 2018| Scannáin Chromium
Tá cótaí crua cróimiam thart ar feadh i bhfad agus is féidir iad a úsáid chun cur le caitheamh agus friotaíocht creimeadh uirlisí agus comhpháirteanna innealra, m.sh. fáinní loine, sorcóirí hiodrálacha, agus múnlaí. Úsáidtear scannáin chróimiam an-tanaí go minic chun críocha maisithe i gcarr nó i dtrádáil. Is cineál eile cur i bhfeidhm cróimiam ná maisc chrome-ar-ghloine do photolithography sa tionscal micreictreonaic. Is é an modh taiscéalaíochta traidisiúnta do Cr ná plating cróimiam, modh leictrilíte fliuch. Úsáideann an modh seo, áfach, cróimiam hexavalent atá carcanaigineach agus dá bhrí sin is gá modhanna taiscí sláinte agus comhshaoil a chur ina ionad, mar shampla modh PVD. Ba é Cr, CrN, agus CrC a saothraítear stua sputtered nó cathodic, ach meastar gur féidir cótaí cróimiam saor in aisce cosúil le carbóin cosúil le Diamond (DLC) a bheith in ann le haghaidh cótaí crua cróimiam leictreaphlátáilte sna hiarratais tionsclaíocha ar scála mór.
Tá sputtering cróimiam mall go leor. I coatings ilchlósna maighnéadacha sputtered Cr / CrN agus Cr / Cr 2 N bhí na maighnéadáin φ150 mm ag luas na sraitheanna cróimiam ag ráta 10 μm / h (≈170 nm / min) ar fhoshraitheanna cruach claonta -20V ag sprioc reatha 4 A (≈ 23 mA / cm 2).
Pléitear forbairt ar uigeacht i scannáin scagthaireacha RF in obair ag Feng et al. áit a bhfuil molta bunaithe ar íoslaghdú na dromchla agus na bhfuinneamh interfacial molta. Rinneadh tástáil ar an tsamhail i dtaiscí Cr ar fhoshraitheanna gloine ag coinníollacha éagsúla. Bhí uigeacht Cr (110) i gcónaí ag na scannáin nuair a bhí siad á dtaisceadh ar fhoshraitheanna gloine ag teocht an tseomra ach nuair a chinneadh an uigeacht réamh-théiteáilte go 250 ° C (110) nó (002) trí mhéid an fhuinnimh a thaisceadh ó Arian nó Cróim. B'fhearr leis an treoshuíomh is fearr Cr (110) trí bhuamáil an tsubstráit ghloine. Tá sé ríthábhachtach rialú a dhéanamh ar an treoshuíomh is fearr, eg nuair a úsáidtear na scannáin Cr mar fhormhraith le haghaidh scannáin maighnéadacha atá bunaithe ar chóbalt, áit a bhfuil an uigeacht Cr (200) inmhianaithe.
Scannáin nítríde cróimiam
Taispeánann scannáin nítrít cróimiam airíonna creimeadh agus caitheamh den scoth agus cobhsaíocht teirmeach ard. Is féidir taiscí tiubha (roinnt 10 μm) a thaisceadh, a bhuíochas leis an struchtúr bréagach agus struis íseal. Tá an fíoras seo mar aon leis an CrN sin níos lú ná Tí, ach tá sé fós go leor crua, déanann CrN níos oiriúnaí do chosaint dromchla ag foshraitheanna réasúnta bog, mar shampla cóimhiotail alúmanam agus steels gan uaim. Is minic go bhfuil an greamaitheacht le cruach maith ach is féidir Cr-ciseal idirmheánach a fheabhsú. Tá struchtúir ciúbach NaCl ag cótaí stoichiometracha nó gar-stoichiometracha CrN. Le hábhar íseal nítrigine is féidir na céimeanna Cr 2 N níos déine seicseagánach a bheith le feiceáil. Is miotail nach lú imoibríoch é cróimiam ná tíotáiniam agus tá sé mar thoradh air sin ar PVD imoibríoch. Tá an brú páirteach nítrigin riachtanach chun scannáin CrN stoiciometracha a dhéanamh níos airde ná do thiotheictreach TiN. Tá crua de 1750 HV agus cobhsaíocht theirmeach suas le 700 ° C ar aigíonna tipiciúla sciath tráchtála .
Déanann an ardchobhsaíocht theirmeach cótaí CrN an-oiriúnach chun cosaint a chaitheamh agus a chreimeadh i bpróisis oibre ag teochtaí ardaithe, m.sh. i réitigh bás faoi bhrú. Is samplaí de na comhpháirteanna brataithe CrN iad múnlaí plaisteacha, bás easbhrúite, agus uirlisí le haghaidh meaisínithe agus fuar de mhiotail mar Cu agus Ti.
Is iad na modhanna taiscí coitianta le haghaidh scannáin CrN an sputtering imoibríoch maighnéadach agus an galú stua. Baineadh úsáid as sputtering an DC magnetron chun imscrúdú a dhéanamh ar thionchar treorach is fearr ar airíonna meicniúla de chótaí CrN. Cuireadh dhá chótaí ar aird ag brú iomlán de 0.27 Pa (2 mTorr), sprioc reatha 2.5 s, sreabhadh rialaithe OEM N 2 , agus ag voltas claonta difriúla DC a) 70 V agus b) 120 V. Bhí an ráta taiscí ~ 18 agus ~ 28 nm / min faoi seach. Ba iad seo a leanas na scannáin seo a leanas: CrN le treoshuíomh is fearr de (200), struchtúr columnar agus cruas de 2300 HV agus b) Cr 2 N le treoshuíomh is fearr (111), struchtúr dlúth agus cruas beagán níos airde (2400 HV) ach le greamaitheacht níos laige leis na foshraitheanna cruach (SKD11).
Rinne Nam et al staidéar ar thalamh ardráta de CrN x ag DC magnetron ag plé le claonadh DC srutha. Rinneadh na scannáin a ghlanadh le dlús cumhachta sprioc 13 W / cm 2 ag brú leanúnach argóin 0.24 Pa (1.8 mTorr) agus bhí sreabhadh nítrigin éagsúil ó 0 go 45 sccm agus voltas claonta éagsúil. D'éirigh leis seo go ndéanfaí micrestruchtúr agus comhdhéanamh céim na scannán CrN x a rialú. Ba é an ráta taiscí uasta ná 210 nm / nóiméad le haghaidh Cr 2 N (89% den ráta maidir le húsáid críon íon) agus ba é an cruas uasta 2250 kg / mm 2 (Knoop) le haghaidh céim mheasctha CrN + Cr. Rinne an grúpa céanna staidéar freisin ar airíonna na scannán CrN x a taisceadh ag rátaí éagsúla taiscí. Sa staidéar seo d'úsáid siad voltas claonta leanúnach -100V agus brú leanúnach argóint de 0.2 Pa (1.5 mTorr) agus d'úsáid sé na dlús chumhachta sprioc 5, 10, agus 13.2 W / cm 2 agus bhí an sreabhadh nítrigine éagsúil ó 0 go 160 sccm. Tháinig siad i gcrích gur mhéadaigh ráta taiscí CrN go líne leis an spriocdhlúis cumhachta (uasmhéid 430 nm / min ag 13.2 W / cm 2 ) agus gur athraíodh an strus scannáin ó theanntacht go comhbhrúiteach leis an ráta taisceachta a mhéadú. Fuarthas an cruas is airde agus an greamaitheacht is airde chun an scannán a cuireadh faoi deara ag an dlús chumhachta sprioc is airde mar gheall ar strus ard comhbhrúite agus soghluaisteacht adatoma ard.
Déantar tástáil ar uirlisí caola atá brataithe le cr x N y scannáin ag RF magnetron sputtering i meaisínithe adhmaid. Maidir le hanailís struchtúrtha agus ceimiceach, taiscíodh na scannáin ar fhoshraitheanna Si. Rinneadh taiscí ag cumhachtaí RF de 450 W agus 650 W agus brú iomlán éagsúil ó 0.1 go 1 Pa. Roghnaíodh amanna taiscí idir 15 agus 80 nóiméad le ráta taisce uasta de 4.4 μm / h (73 nm / min) le haghaidh Cr 2 N. Bhí struchtúr columnar ag na scannáin Cr 2 N agus bhí an chuma ar na scannáin CrN nach raibh gné acu le cruas uasta de 2100 HV. Fuarthas go raibh níos lú ná scannáin Cr 2 N níos deacra ach nach raibh níos lú ná na scannáin CrN.
Úsáideadh sputtering RF magnetron freisin chun staidéar a dhéanamh ar scannáin CrN x a taisceadh laistigh de raon brú páirteach nítrigin 0.005 - 30 Pa áit a ndearnadh anailís ar na hairíonna ceimiceacha agus meicniúla. Coinníodh an spriocchumhacht tairiseach ag 300 W (ba é an dlús cumhachta sprioc ná 6.8 W / cm 2 ) agus fuarthas an tairiseach ar bhrú páirteach ag 0.3 Pa. Stoichiometric Cr 2 N le haghaidh brú páirteach nítrigin idir 0.02 agus 0.04 Pa agus CrN stoichiometrach Fuarthas 0.3 Pa, agus le haghaidh brúnna eile measctha na céimeanna CrN agus Cr 2 N. Ba é an chonclúid gur féidir an t-ábhar nítrigine i scannáin CrN x a rialú trí athrú ar bhrú páirteach nítrigine, ach gan a bheith neamhspleách ar an ráta taiscéalaíochta agus ar an micreastruchtúr. Bhí na scannáin Cr 2 N an-deacair (27.1 GPa) agus stiff (E = 348 GPa), bhí crN aon chéim amháin chomh crua le Cr 2 N ach bhí níos mó leaisteacha (E = 300 GPa) agus an ráta taiscí níos ísle.
Odén et al. Rinne staidéar ar mhicreastruchtúr agus airíonna meicniúla scannáin nítríde cróimiam a thaisctear ar fhoshraitheanna crua ardluais trí ghaothú stua imoibríoch. Taiscíodh na scannáin tiubh 10 μm ar feadh 220 nóiméad ag brú páirteach nítrigine de 8 Pa agus claonta dromchla substráití diúltacha ó 20 go 400 V. Bhí micrestruchtúr na scannán dlúth agus colún, ba é CrN (220) an treoshuíomh is fearr agus an CrN (220) méadú ar chomhéifeacht uigeachta le claonadh diúltach ag méadú suas le 200V. Rinneadh uasghrádacht uasta 29 GPa a shroicheadh le haghaidh claonta substrate de -100 V.
Cuireadh coatings CrN le haghaidh iarratas tiomnaithe, uirlisí gearrtha le haghaidh meaisínithe copair, a tháirgeadh trí phléascadh ionsaí cathodic. Taiscíodh na scannáin seo ag brú páirteach nítrigine de 4 Pa agus claonta diúltacha substrate diúltacha, 0 - 200 V. Is é an treoshuíomh is fearr CrN (111) agus bhí an micrea-struchtúr dlúth agus colún. Laghdaigh méid na gráin le claonadh méadaitheach agus thángthas ar mhionchruas Vickers i gcás claonadh de 100 V chomh maith leis an strus iarmharach comhbhrúite is mó. Léirigh na tástálacha feidhmíochta gearrtha nach bhféadfaí cruas an scannáin agus an strus iarmharach a thomhas mar thomhas ar fheidhmíocht an mhuilleoireachta copair.
