ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Low energy IBAD: correlation between process parameters ans film properties for ion beam assisted evaporation and sputter depositionBinary nitride films with Al, Cr and Ti as metal components have been deposited with ion beam assisted evaporation and sputtering (IBAD) and the film properties are investigated in terms of the individual deposition parameters.In the case of ion beam assisted evaporation the flux ratio between the film forming metal atoms and the nitrogen ions from the ion source was shown to enable a quantitative control of the composition and the chemical phases of the films. Detailed studies for TiN reveal the possibilities to manipulate texture and stress, the average grain size and the morphology of the films. Such results are discussed with an extended structure zone model, introducing the energy input per film forming particle as the relevant parameter. Also, the structural film properties and the deposition parameters are quantitatively correlated with the hardness and the beginning of TiN deposition on stainless steel resulted in distinctly improved adhesion properties.For the deposition of TiN with a dual ion beam arrangement in which one beam bundle was directed onto a Ti-target and an other onto the substrate with the growing film, a strong influence of the particle energies and the incidence angles on the film texture and its directional orientation was found. Such effects are quantitatively related to the minimization of the free energy of the films and the influence of preferential re-sputtering effects. For ion beam sputter deposition without simultaneous ion bombardment of the growing film, the texture and the film stress are found to be controlled by energetic particles resulting from elastic backscattering at the target surface.
Notes:
Mittels ionenstrahlunterstütztem Aufdampfen und Aufsputtern (IBAD)wurden binäre Nitridschichten mit Al, Cr und Ti als Metallkomponente deponiert und hinsichtlich ihrer Eigenschaften in Abhängigkeit von den Depositionsparametern Charakterisiert.Beim ionenstrahlunterstützten Aufdampfen konnten durch Variation des Flußratenverhältnisses zwischen den schichtbildenden Metallatomen und den aus der Ionenquelle extrahierten Stickstoffionen die Schichtzusammensetzung und die chemischen Phasenverhältnisse kontrolliert eingestellt werden. Ausführliche Untersuchungen an den TiN-Schichten zeigen, daß auch Textur, Eigenspannungen, mittlere Korngröße und Morphologie der Schichten in weiten Grenzen manipuliert werden können. Ausgehend vom Energieeintrag pro schichtbildendem Teilchen werden die Ergebnisse anhand eines erweiterten Strukturzonenmodells diskutiert. Weiter lassen sich die strukturellen Schichteigenschaften und die Depositionsparameter mit der Härte und der Haftfestigkeit der Schichten quantitativ korrelieren. Durch dynamische Prozeßführung in der Anfangsphase des Schichtwachstums konnte eine deutliche Verbesserung der Haftung von TiN auf Werkzeugstahl erzielt werden.Für die Deposition von TiN mit einer Zweistrahlanordung, bei der ein Ionenstrahlbündel auf ein Ti-Target und ein weiteres auf das Substrat mit der aufwachsenden Schicht trifft, ergibt sich ein deutlicher Einfluß der Teilchenenergien und -auftreffwinkel auf die Schichttextur und deren Ausrichtung. Betrachtungen zur Minimierung der freien Energie in den Schichten und zum Einfluß von präferentiellen Rücksputtereffekten liefern ein quantitatives Verständnis der Effekte bei der Texturbildung. Bei der Ionenstrahl-Sputterdeposition ohne simultanem Substratbeschuß werden Textur und Schichtspannungen durch die vom Sputtertarget kommenden energiereichen Rückstreuteilchen bestimmt.
Additional Material:
14 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19980290905
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