Reactive pulsed magnetron sputtering of titanium : influence of process parameters on resistivity and optical properties

• Autorzy: Tadaszak K.

Warianty tytułu

PL

Reaktywne impulsowe rozpylanie tytanu : wpływ parametrów procesu na rezystywność i właściwości optyczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Titanium nitride and titanium oxide thin films were deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. In this paper the influence of reactive gas partial pressure on the properties has been studied. The process control was realized by tracking the changes in the power supply parameter – circulating power. Presented technology enables free modification in the chemical composition, from titanium–rich to stoichiometric and overstoichiometric materials. The electrical and optical properties of titanium compounds were measured and then evaluated for possible electrode applications. Thanks to the special power supply and process control, it was possible to deposit low resistivity thin films without additional substrate heating and with high deposition rate. Presented technology is suitable for substrates with low temperature resistance.

PL

Cienkie warstwy azotku i tlenku tytanu osadzane były z procesie impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeanalizowano wpływ ciśnienia cząstkowego gazów reaktywnych na właściwości tych materiałów. Kontrola procesu oparta była na śledzeniu zmian parametru zasilacza – mocy krążącej. Zaprezentowana technologia umożliwia dowolne modyfikowanie składu chemicznego, od warstw z nadmiarową zawartością tytanu, przez składy stechiometryczne, po nadstechiometryczne, co jest powodem obserwowanych zmian w mierzonych charakterystykach związków tytanu. Zbadano elektryczne i optyczne właściwości warstw, a następnie oceniono je pod względem możliwych zastosowań. Dzięki specjalnemu źródłu zasilania i kontroli procesu, możliwe było nanoszenie materiałów o niskiej rezystywności, bez dodatkowego podgrzewania podłoża i z wysoką szybkością osadzania. Zaprezentowana technologia może zostać wykorzystana do pokrywania podłoży nieodpornych na wysokie temperatury.

Słowa kluczowe

EN

reactive magnetron sputtering; titanium nitride; titanium oxide

PL

reaktywne rozpylanie magnetronowe; azotek tytanu; tlenek tytanu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2013
• Tom: Z. 261
• Strony: 5--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tadaszak K.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• 1. Lim J-W, Park H-S, Park T-H, Lee J-J: Mechanical properties of titanium nitride coatings deposited by inductively coupled plasma assisted direct current magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science & Technology A, vol. 18, pp. 524-528, 2000.
• 2. Niyomsoan S., Grant W., Olson D.L., Mishra B.: Variation of color in titanium and zirconium nitride decorative thin films, Thin Solid Films, 415, pp. 187–194, 2002.
• 3. Guo S.Y., Shafarman W.N., Delahoy A.E.: TiN and TiO2 :Nb thin film preparation using hollow cathode sputtering with application to solar cells, Journal of Vacuum Science & Technology A, vol. 24, pp. 1524-1529, 2006.
• 4. Lima L.P.B., Moreira M.A., Diniz J.A., Doi I.: Titanium nitride as promising gate electrode for MOS technology, Physica Status Solidi C,vol. 9, pp. 1427–1430, 2012.
• 5. Serro A.P., Completo C., Colaço R., Santos F., Lobato da Silva C., Cabral J.M.S., Araújo H., Pires E., Saramago B.: A comparative study of titanium nitrides, TiN, TiNbN and TiCN, as coatings for biomedical applications, Surface and Coatings Technology, 203, pp. 3701- 3707, 2009.
• 6. Huang J.J., Lee Y.T.: Self-cleaning and antireflection properties of titanium oxide film by liquid phase deposition, Surface and Coatings Technology, in press, http://dx.doi.org/10.1016/, j.surfcoat.2012.04.078 , 2012.
• 7. Zhao L., Zhao X., Liu J., Wang D., Wei B.: Fabrications of Nb-doped TiO2 (TNO) transparent conductive oxide polycrystalline films on glass substrates by sol–gel method, Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 53, pp. 475–479, 2010.
• 8. Barhai P.K., Kumari N., Banerjee I., Pabi S.K., Mahapatra S.K.: Study of the effect of plasma current density on the formation of titanium nitride and titanium oxynitride thin films prepared by reactive DC magnetron sputtering, Vacuum, vol. 84, pp. 896–901, 2010.
• 9. Daviðsdóttir S., Canulescu S., Dirscherl K., Schou J., Ambat R.: Investigation of photocatalytic activity of titanium dioxide deposited on metallic substrates by DC magnetron sputtering, Surface & Coatings Technology, vol. 216,pp. 35–45, 2013.
• 10. Dora J., Patent Nr 313150, 1996.
• 11. Posadowski W.M., Wiatrowski A., Dora J., Radzimski Z.: Magnetron sputtering process control by medium-frequency power supply parameter, Thin Solid Films, vol. 516, 4478- 4482, 2008.
• 12. Depla D., Mahieu S., R De Gryse: Magnetron sputter deposition: linking discharge voltage with target properties, Thin Solid Films,vol. 517, pp. 2825–2839, 2009.
• 13. Mumtaz, A.: Color of titanium nitride prepared by reactive dc magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science and Technology, vol. 20, pp. 345-348, 1982.
• 14. Murray J.L.: Phase Diagrams in Binary Titanium Alloys, ASM International, Materials Park, OH, 1990.
• 15. Holland L: Vacuum Deposition of Thin Films, Chapman and Hall, London, 1961. Manuscript submitted