Dependence of the ZrO2 growth on the crystal orientation: growth simulations and magnetron sputtering

Abstract

Růst krystalického ZrO2 je studován pomocí kombinace modelování procesu růstu atom po atomu, vysokovýkonového pulzního magnetronového naprašování a konvenčního pulzního magnetronového naprašování. Soustředíme se na energii přilétajících atomů různých prvků a studujeme, jak ovlivňuje růst krystalů ZrO2 různých orientací. Výsledky jsou korelovány s veličinami, jako je povrchová energie nebo horizontální periodicita jednotlivých orientací. Simulace ukazují, že růst orientací charakterizovaných vysokou povrchovou energií a krátkou horizontální periodou, v první řadě (001), vyžaduje vyšší energii dodanou přilétajícími atomy, a že tato energie je efektivněji dodána těžkým Zr než lehkým O. Experimenty potvrzují, že relativní preference takovýchto orientací roste s rostoucím předpětím na substrátech, rostoucí koncentrací iontů, které jsou tímto předpětím urychleny, a synchronizací tohoto pulzního předpětí s příletem těžkých iontů Zr+.