टाइटेनियम नाइट्राइड फिल्म्स

जब स्पटा या वाष्पीकरण किया जाता है, तो टाइटेनियम एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील धातु है जो आसानी से नाइट्राइड, आक्साइड या कार्बाइड्स बनाते हैं। टाइटेनियम नाइट्राइड (टीआईएन) में एक NaCl संरचना होती है जो एक व्यापक संरचना अंतराल पर स्थिर होती है, जो कि दोनों के तहत- और ओवरस्टोइसिओमेट्रिक चरण। एक निष्क्रिय वाहक (जैसे आर्गन) में कम नाइट्रोजन सामग्री पर भी टी ₂ एन चरण संभव है।

टाइटेनियम नाइट्राइड में एक उच्च कठोरता और जंग के खिलाफ एक उच्च प्रतिरोध और शुद्ध टी की तुलना में कुछ कम विद्युत प्रतिरोधकता है। इसके अलावा पतली टीआईएन फिल्में संतुलन के थोक मूल्यों की तुलना में काफी कम और प्रतिरोधकता से अधिक कठोरता प्रदर्शित कर सकती हैं। टीआईएन फिल्मों के सबसे व्यापक अनुप्रयोगों में से एक उपकरण और स्टील और उच्च गति स्टील से बने उपकरण बिट्स की ड्रिल और मिलों और उपकरण बिट्स जैसे काटने के उपकरण की सुरक्षा में है। टीन फिल्मों को मोड़ और मिलाने के लिए हार्ड मेटल आवेषण पर अक्सर बहुस्तरीय कोटिंग में सबसे बाहरी परत होती है। इस आवेदन के लिए एक ही समय में बहुत बड़े बैचों को कोट करने की संभावना के कारण सीवीडी सबसे ज्यादा इस्तेमाल किया जाने वाला तरीका है।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक टीआईएन में कम प्रतिरोधकता की वजह से एमओएस संरचनाओं में एक गेट धातु के रूप में उपयोग किया जाता है, लेकिन यह भी एक प्रसार बाधा के रूप में होता है। स्टोइकीओमेट्रिक (तिवारी / एन = 1) टीआईएन अत्यधिक नेत्रहीन सोना से मिलता है और यह घड़ियों और अन्य वस्तुओं के लिए सजावटी कोटिंग्स के लिए लोकप्रिय बनाता है। टाइटेनियम नाइट्राइड biocompatible सामग्री है और इस संपत्ति ने चिकित्सा में आवेदनों के एक बड़े क्षेत्र को जन्म दिया है, जैसे शल्य चिकित्सा प्रत्यारोपण एक वाणिज्यिक, ट्राइबोलिजिकल टिन कोटिंग (बालिनीट ए ए) के विशिष्ट गुणों में 2300 एचवी की कठोरता और 600 डिग्री सेल्सियस तक थर्मल स्थिरता है। बड़े औद्योगिक ब्याज और टीआईएन पतली फिल्मों के लिए कई तरह के अनुप्रयोगों ने उन्हें अक्सर लोकप्रिय शोध वस्तुएं बनायीं, जहां कई अलग-अलग पीवीडी-तरीके का परीक्षण किया गया और परिणामस्वरूप फिल्म गुणों का अध्ययन किया गया।

अक्सर इस्तेमाल किए गए पीवीडी विधियों के कुछ सामान्य उदाहरणों में इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण, मैग्नेट्रोन स्पुतरिंग और कैथोडिक चाप बयान हैं। एक ताइवानी समूह ने रिएक्टिव खोखले कैथोड डिस्चार्ज आयन-प्लेटिंग (एचसीडी-आईपी) तकनीक द्वारा टिन बयान का अध्ययन किया है। इस पद्धति में एक आरएफ खोखले कैथोड को टी-क्रूसिबल के इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण के लिए उच्च-वर्तमान कम वोल्टेज इलेक्ट्रॉन बंदूक के रूप में और धातु परमाणुओं और गैस (आर और एन ₂ ) अणुओं के साथ-साथ ionization के लिए उपयोग किया जाता है। ठेठ बयान की स्थिति 6 किलोवाट की आरएफ शक्ति होती है, जो 0.2 9 पै (2.2 माटर) का एक कामकाज दबाव और -40V के एक लागू डीसी सबस्टेट पूर्वाग्रह

प्राप्त टीआईएन फिल्मों की पसंदीदा ओरिएंटेशन विशेष रूप से 1 माइक्रोन से फिल्मस्टीकर के लिए सबसे बयान की स्थिति के लिए था। फिल्मों की कठोरता में टीएन बनावट गुणांक बढ़ने से वृद्धि हुई और यह 28 जीपीए में संतृप्त हुआ क्योंकि गुणांक ने एकता से संपर्क किया। इस समूह ने ईसाई बमबारी के प्रभाव का अध्ययन किया है जो क्रिस्टलीय टिएन फिल्मों में पूर्वाग्रह वोल्टेज, बयान शक्ति, और नाइट्रोजन आंशिक दबाव को बदलकर पसंदीदा अभिविन्यास पर आधारित है। आयन बमबारी को तनाव के संचय या जाली के नुकसान के कारण पाया गया था और कम बयान के तापमान पर पसंदीदा अभिविन्यास निर्धारित होता है कि इन घटनाओं में से किस पर प्रभाव पड़ा है। पसंदीदा अभिविन्यास तनाव संचय और जाली क्षति पर उन्मुखीकरण पर विकसित होता है। थर्मोडायनीमिकल अनुकूल अनुकूलन तब होता है जब कोई आयन बमबारी मौजूद नहीं है। इसके अलावा, समूह ने जांच की कि टीआईएन फिल्मों की चिपचिपापन को बयान के तापमान, बयान समय और आयन बमबारी से प्रभावित किया गया था। वे यह निष्कर्ष निकालते हैं कि लंबे बयान के समय या उच्च तापमान और आयन बमबारी की एक उच्च मात्रा में छिद्रपूर्णता कम हो जाती है और यह आयन बमबारी भी अनाज का आकार और पसंदीदा ओरिएंटेशन को प्रभावित करता है। घने फिल्मों में बड़े बनावट या छोटे अनाज होते हैं जिनमें उच्च बनावट गुणांक होते हैं

प्रतिक्रियाशील मैग्नेट्रोन स्पटरिंग के लिए वाणिज्यिक तकनीक अक्सर टीएन फिल्मों के बयान के लिए आवेदन किया गया है। गुरुवेनेट एट अल ने डीओ प्लानर मैग्नेट्रोन सिस्टम में सी सबस्ट्रेट्स पर जमा किए गए टीआईएन फिल्मों के गुणों पर आयन बमबारी और सब्सट्रेट अभिविन्यास के प्रभाव का अध्ययन किया है। सी। Substrates पर नकारात्मक पूर्वाग्रह के साथ 0.1 पी के कुल दबाव में जमा किए गए फिल्में टीआईएन की पसंदीदा ओरिएंटेशन थीं, जबकि यह सी substrates पर जमा फिल्मों के लिए TIN था। अनाज का आकार घटता है जब पूर्वाग्रह +20 वी से नकारात्मक मूल्यों में कमी आई है, लेकिन फिर पूर्वाग्रह के लिए लगभग स्थिर रहता है -60 वी। नकारात्मक पूर्वाग्रह पर अनाज सी पर सी से छोटा था। प्रतिक्रियाशील डीसी मैग्नेट्रोन स्पूटर टीन फिल्मों के गुणों पर नाइट्रोजन आंशिक दबाव का प्रभाव मंगल एट अल द्वारा किया गया है। नारियल का आंशिक दबाव 0.08 से 0.3 पी के लिए अलग-अलग थे, जबकि नतीजे का आंशिक दबाव बढ़ने से नाइट्रोजन आंशिक दबाव बढ़ गया जबकि अनाज का आकार बढ़ गया। टाइटेनियम नाइट्राइड पतली फिल्मों के बयान के लिए अन्य सामान्य तरीके कैथोडिक चाप जमाव पर आधारित हैं। मार्टिन एट अल द्वारा प्रस्तुत इस तरह के दो तरीके : फ़िल्टर्ड आर्क अश्वशक्ति (एफएडी) और आयन सहायताकर्त्ता बयान (आईएएडी)। एफएडी का प्रयोग नाइट्रोजन वातावरण में गर्म और पक्षपाती सी और स्टील सबस्ट्रेट्स (350 डिग्री सेल्सियस) पर टीआईएन जमाण के लिए किया गया है। इस सेटअप में पूर्वाग्रह को बदलकर तनाव और कठोरता को नियंत्रित किया जा सकता है।

आईएएडी में एक नाइट्रोजन आयन स्रोत होता है, जो 500 ईवी की एक निश्चित ऊर्जा के साथ एन ₂ + आयनों की आपूर्ति करता है, इसे FAD सिस्टम में जोड़ा जाता है। यह सेटअप आयन बीम वर्तमान द्वारा स्टोइचीओमेट्री पर नियंत्रण के साथ असिबद्ध सी और कार्बन सबस्ट्रेट्स पर बयान की अनुमति देता है। दोनों सेटों के लिए बयान दर 100 एनएम / मिन (6 माइक्रोग्राम / एच) थीं क्रिस्टल और माइक्रोस्ट्रक्चर पर बयान शर्तों का प्रभाव काफी व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और कई मॉडल प्रस्तुत किए गए हैं। इन मॉडलों में से एक झो एट अल द्वारा प्रस्तुत किया गया था और "संपूर्ण ऊर्जा मॉडल" कहा जाता है मॉडल का उद्देश्य पक्षपाती फ़िल्टर्ड चाप जमा पद्धति द्वारा जमा किए जाने वाले टिएन फिल्मों में पसंदीदा अभिविन्यास के विकास की व्याख्या करना है और फिल्म के आयन बमबारी पर इसके लिए उपयोग किया जाता है। यह कुल ऊर्जा का न्यूनतम स्तर पर आधारित है जो सतह ऊर्जा का योग है, तनाव की ऊर्जा और "अवरुद्ध ऊर्जा" को परिभाषित किया जाता है जिसे एक निश्चित क्रिस्टलीय दिशा के साथ आयनों की जमा ऊर्जा के घनत्व के रूप में परिभाषित किया जाता है। छोटी फिल्म मोटाई में सतह ऊर्जा तनाव ऊर्जा पर हावी होती है और पसंदीदा टीआईएन ओरिएंटेशन होना चाहिए। बढ़ती फिल्म की मोटाई या बढ़ती पूर्वाग्रह पर तनाव ऊर्जा हावी हो जाती है जिसके कारण तीन को पसंद किया जाता है। एक बहुत ही उच्च पूर्वाग्रह पर एक resputtering होता है और अवरुद्ध ऊर्जा हावी हो जाती है और TIN ओरिएंटेशन पसंदीदा स्थान बन जाता है अन्य शोधकर्ताओं ने थॉर्नटन स्ट्रक्चरल जोन मॉडल को मूल रूप से शुद्ध धातु फिल्मों के स्पुतरिंग के लिए विकसित किया है, जो कि टिएन फिल्म बयान के लिए भी है। इन सभी निष्कर्ष और दृष्टिकोण गैर-पारंपरिक प्रणालियों में जमा फिल्मों के गुणों की समझ में बहुत महत्वपूर्ण हैं जैसे वर्तमान पीएचडी कार्य में प्रयुक्त होता है।