Enhancement of high-temperature oxidation resistance and thermal stability of hard and optically transparent Hf–B–Si–C–N films by Y or Ho addition

Abstract

Byly připraveny tvrdé a opticky transparentní amorfní vrstvy Hf7B10Si32C2N44, Hf6B12Si29Y2C2N45 a Hf5B13Si25Ho3C2N48, u kterých byla následně vyšetřována oxidační odolnost ve vzduchu a teplotní stabilita v inertní atmosféře až do teploty 1600 °C. Byl studován také vývoj jejich struktury, tvrdosti a optických vlastností v závislosti na teplotě. Bylo zjištěno, že přidání Y nebo Ho (2–3 at.%) do vrstev Hf–B–Si–C–N vede ke stabilizaci tetragonální HfO2 fáze ve vrstvě povrchového oxidu. Tloušťka této povrchové oxidové vrstvy byla nejnižší v případě vrstvy s Y. Po žíhání v He nebyla u žádné vrstvy pozorována žádná hmotnostní změna až do 1315 °C a v případě vrstvy Hf6B12Si29Y2C2N45 dokonce až do 1350 °C. Tvrdost této vrstvy vzrostla po ohřevu na 1300 °C z původní hodnoty 22,2 GPa (měřeno po depozici) na 25,9 GPa a tato vrstva zůstala také opticky transparentní i po ohřevu na 1400 °C. Ke krystalizaci amorfní struktury pak došlo při teplotě kolem 1400 °C.