Extraordinary high-temperature behavior of electrically conductive Hf7B23Si22C6N40 ceramic film

Abstract

V této práci bylo systematicky vyšetřováno vysokoteplotní chování keramické vrstvy Hf7B23Si22C6N40 ve vzduchu do teploty 1700 °C a v inertních plynech do teploty 1600 °C. Vrstva je v nadeponovaném stavu elektricky vodivá, neprůhledná, tvrdá a vykazuje amorfní strukturu. Byla připravena pomocí reaktivního pulzního dc magnetronového naprašování ve směsi Ar+N2. Studie se soustředí na oxidační odolnost této vrstvy a na vývoj struktury, mikrostruktury a prvkového složení po ohřevu ve vzduchu a v argonu. Dále se soustředí na teplotní stabilitu tvrdosti a elektrické vodivosti po ohřevu v heliu. Vrstva vykazuje výbornou oxidační odolnost až do teploty 1600 °C díky kompaktní ochranné oxidové vrstvě, která se vytváří na povrchu během ohřevu a která vykazuje nankompozitní strukturu tvořenou z monoklinických a tetragonálních/orthorombických krystalitů HfO2 obklopených amorfní matricí na bázi SiO2. Z amorfní struktury vzniká během ohřevu několik fází, např. HfB2, HfC0.5N0.5 and α-Si3N4, avšak prvkové složení vrstvy zůstává nezměněné až do teploty 1600 °C. Teplotní stabilita tvrdosti i elektrické vodivosti této vrstvy je velmi vysoká.