Charakterystyka mikrostruktury cienkich warstw Al-Mg osadzanych laserem impulsowym z fazy gazowej

• Autorzy: Radziszewska A. , Moskalewicz T.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and properties characterization of Al-Mg thin films deposited using pulsed laser deposition technique

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań morfologii i składu chemicznego powierzchni cienkich warstw Al-Mg (SEM, EDS) oraz ich mikrostruktury (TEM) i składu fazowego (dyfrakcja elektronów, XRD). Jako tarczy użyto stopu b-Al2Mg2. Cienkie warstwy wytworzono poprzez osadzanie laserem impulsowym (Nd:YAG) z fazy gazowej (PLD) przy długości fali wiązki lasera l=1 064 nm, gęstości energii wiązki q=13,8 J/cm2 oraz stosując różną temperaturę podłoża (Ts=25 °C i 100 °C). Obserwacje powierzchni warstw, przeprowadzone za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, wykazały występowanie licznych kropel o wielkości 1÷25 mm. Natomiast badania EDS ujawniły zaburzenie stechiometrii warstw w stosunku do materiału tarczy. Warstwa osadzana przy temperaturze podłoża 25 °C miała grubość ok. 1 mm, natomiast podwyższenie tej temperatury do 100 °C pozwoliło uzyskać grubszą warstwę (ok. 1,6 mm). Warstwy charakteryzowały się występowaniem, w różnych ich obszarach, struktury nanokrystalicznej oraz kryształów kolumnowych aluminium. Identyfikacja fazowa warstw pozwoliła stwierdzić obecność następujących faz: Al30Mg23, Al65Mg35 i Al. Dodatkowo przy powierzchni warstwy osadzonej przy Ts=100 °C ujawniono występowanie tlenku Al26MgO49.

EN

This paper presented the microstructure (SEM, TEM), morphology and chemical composition (EDS) of the b-Al3Mg2 thin films deposited by pulsed laser deposition (PLD) technique under different substrate temperature Ts=25 °C and 100 °C, laser wavelength l=1 064 nm and laser fluence q=13,8 J/cm2. The SEM observations showed the occurrence of many droplets with diameters 1÷25 mm on the films surface. Whereas the EDS analysis revealed not congruent transfer of the chemical composition of the target to the thin films. The thickness of thin films was equal to 1 mm and 1,6 mm for substrate temperature of 25 °C and 100 °C, respectively. These thin films were characterized by nanocrystalline structure as well as also the columnar Al crystals occurred. It was found that in the different areas of the thin films the following phases were appeared: Al30Mg23, Al65Mg35 and Al. Additionally, near the film surface, deposited at Ts=100 °C, the Al26MgO49 oxide was visible.

Słowa kluczowe

PL

mikrostruktura; skład chemiczny i fazowy; cienkie warstwy; Al-Mg; PLD

EN

microstructure; chemical composition; thin films; Al-Mg; PLD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 79, nr 4
• Strony: 254--259
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Radziszewska A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Inżynierii Powierzchni i Analiz Materiałów, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Moskalewicz T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Inżynierii Powierzchni i Analiz Materiałów, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Pauling L.: The crystal structure of magnesium stannide, Journal of American Chemical Society, vol. 45, 1923, pp. 2777
• 2. Pauling L.: Crystalline and quasicrystalline phases in aluminum alloys, American Science, vol. 43, 1955, p. 285
• 3. Bergman G., Waugh JLT., Pauling L.: The crystal structure of the metallic phase Mg32(Al, Zn)49, Acta Crytallographica, vol. 10, 1957, p. 254
• 4. Kreiner G., Franzen HF.: The crystal structure of λ-Al4Mn, Journal of Alloys Compounds, vol. 261, 1997, p. 83
• 5. Samson S.: The crystal structure of the phase b-Mg2Al3, Acta Crystallorgaphica, vol. 19, 1965, p. 401
• 6. Riederer K.: Zeitschrift für Metallkunde, vol. 28, 1936, p. 312
• 7. Lipińska-Chwałek M.: Crystal growth and plastic properties of single-crystalline complex metallic alloys, Doctoral thesis, Wydawnictwo Naukowe Akapit, Kraków 2009
• 8. Feuerbacher M., Thomas C., Makongo J. P. A. et al.: The Samson phase, b-Mg2Al3, revisited, Zeitschrift für Kristallographie, vol. 222, 2007, p. 259
• 9. Urban K., Feuerbacher M.: Structurally complex alloy phases, Journal of Non-Crystalline Solids, 334&335, 2004, p. 143
• 10. Properties and applications of complex intermetallics, Book Series on Complex Metallic Alloys-cz. 2, wyd. Esther Belin- -Ferré, Word Scientific, Singapore 2010
• 11. Radziszewska A.: The AlMg thin films deposited by using PLD technique. Inżynieria Materiałowa, 2007, nr 3/4, s. 720÷723
• 12. Major B.: Ablacja i osadzanie laserem impulsowym, Wyd. Naukowe Akapit, Kraków 2002
• 13. Stadelmann P.: JEMS Java Electron Microscopy Software, 550, 2004, http://cimewww.epfl.ch
• 14. Willmott P.R., Huber J. R.: Pulsed laser vaporization and deposition, Reviews of Modern Physics, vol. 72, 2000, no. 1
• 15. Koren G., Gupta A., Baseman R.J., Lutwyche M.I., Laibowitz R.B.: Laser wavelength dependent properties of YBa2Cu3O7-d thin films deposited by laser ablation, Applied Physics Letters vol. 55 (23), 1989, p. 2450
• 16. Radziszewska A.: Structural and chemical composition studies of pulsed laser deposited B-Al-Mg thin films, Journal of Microscopy, vol. 237, 2010, p. 348
• 17. Radziszewska A.: Structure and morphology of thin films deposited by pulsed laser deposition technique, Trans Tech Publications, 2011, zaakceptowany do druku

Uwagi

PL

Praca finansowana w ramach projektu MNiSW nr N507 153 32/4162 oraz pracy statutowej AGH do umowy nr 11.11.110.936.