Coating of overstoichiometric transition metal nitrides (TMNx (x > 1)) by magnetron sputtering

Abstract

Článek pojednává o přípravě silně nadstechiometrických povlaků ZrNx>1 a Ti(Al,V)Nx>1 reaktivním magnetronovým naprašováním. Jsou diskutovány problémy přípravy nadstechiometrických povlaků a možnosti, jak vytvořit silně nadstechiometrické TMNx>1 nitridové povlaky až s TMNx=2, TM jsou přechodové kovy jako Ti, Zr, Mo, Ta, Nb, W, atd. Stechiometrie povlaku x = N/TM silně ovlivňuje jeho elektrické a mechanické vlastnosti. Byla zkoumána příprava a vlastnosti reaktivně naprášených ZrNx povlaků. Bylo zjištěno, že (1) rezistivita ZrNx povlaků se mění s rostoucím x od velmi elektricky vodivých s x ≤ 1 přes polovodivé vrstvy s x mezi 1 a 1,26 na nevodivé s x ≥ 1,3, což potvrzuje, že stechiometrie x je důležitý parametr, který dovoluje kontrolovat elektrickou vodivost povlaku v širokém rozsahu, (2) elektricky vodivé povlaky s x ≤ 1 jsou tvrdší než polovodivé a elektricky nevodivé povlaky a (3) ZrN2 vrstvy nemohou být připraveny, protože vznikající Zr3N4 fáze má vyšší formovací entalpii než ZrN2 fáze. Dále je ukázáno, že hlavním problémem při přípravě silně nadstechiometrických povlaků TMNx>1 a dinitridů TMN2 je potřeba velkého zvýšení ionizace rozprašovacího plynu dusíku k dosažení nezbytného vysokého poměru N/TM > 1.