Reaktivní magnetronové naprašování Zn-Sn-O vrstev a charakterizace jejich vlastností

Abstract

Práce se zabývá pulzním reaktivním magnetronovým naprašováním vrstev Zn-Sn-O. Byly připraveny tři série vrstev. Společnými depozičními parametry všech sérií byla: vzdálenost terčů od substrátů dS-T = 60 mm, opakovací frekvence fr = 20 kHz, výbojový proud v pulzu ID = 1,2 A a výbojová hustota na terči v pulzu Wt 20 Wcm-2. První a druhá série byly připraveny při konstantním tlaku v komoře pT = 1 Pa a při napětí na magnetronu (v periodě) UD 400 V. Proměnným parametrem první série byl parciální tlak kyslíku pO2. Substráty byly ohřívány na teplotu Ts = 500 °C a byly na plovoucím potenciálu. První série ukázala, že existuje velice úzký pás hodnot parciálního tlaku kyslíku (pO2 0,23 Pa), kde jsou vrstvy Zn-Sn-O zároveň vodivé ( 6,6210-2 cm) i transparentní (T = 550 nm 84 %), vrstvy ale nevykazovaly odolnost proti vzniku trhlin to se snažila vylepšit druhá série změnou energie bombardu iontů do vrstvy Ebi. Substráty byly při druhé sérii ohřívány na Ts = 60 °C a napětí na substrátu Us bylo měněno v rozsahu mezi -25 a -250 V. Parciální tlak kyslíku byl pO2 = 0,5 Pa. Bylo dokázáno, že depozice při pO2 = 0,5 Pa je stabilní a že rostoucí Ebi pozitivně ovlivňuje kritickou zatěžovací sílu Lkr a kritické prodloužení kr až do okamžiku, kdy dochází vlivem pnutí k delaminaci vrstvy; rostoucí Ebi také pozitivně ovlivňuje mechanické vlastnosti vrstev. Vlivem malé vodivosti vrstev může při depozici docházet k mikroobloukům na vrstvě, což vede ke snížení transmitance vrstev. Řešením nestability výboje se zabývá třetí série. Teplota na substrátu byla Ts = 60 °C, napětí na substrátu Us = -150 V, energie bombardu iontů do vrstvy Ebi 2,80 MJcm-3. Proměnnými parametry depozice byly napětí na magnetronu v periodě UD a parciální tlak kyslíku pO2. Výsledky třetí série ukázaly, že změnou řídícího parametru z výbojového proudu ID na napětí na magnetronu UD lze stabilně deponovat v přechodovém módu. Pomocí UD a pO2 lze ladit stechiometrii vrstev. Ta ovlivňuje mechanické vlastnosti, makropnutí, vodivost i transmitanci vrstev. Kvůli vysokému pnutí a nízké adhezi vrstvy k substrátu nevykazuje vrstva s H/E* > 0,1 zvýšenou odolnost proti vzniku trhlin. Ostatní vrstvy třetí série vykazují velkou odolnost proti vzniku trhlin díky dodané energii bombardu iontů Ebi. Vysoká hodnota negativního pnutí není tedy nutnou podmínkou pro vysokou odolnost proti vzniku trhlin při indentačním testu.