Synteza warstw Al2O3-C metodą MOCVD

• Autorzy: Sawka A. , Kwatera A.

Warianty tytułu

EN

Synthesis of Al2O3-C layers by the MOCVD method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warstwy tlenku glinu dotowane węglem syntezowano z acetyloacetonianu glinu metodą MOCVD (ang. Metal Organic Chemical Vapour Deposition) na podłożach w postaci rurek i płytek ze szkła kwarcowego w zakresie temperatur 700‒100 °C z dużą szybkością wzrostu (ok. 4 µm/h). Jako gaz nośny stosowano argon. Wstępnie wszystkie otrzymane próbki poddano ocenie wizualnej. Z uwagi na wysoką przeźroczystość szkła kwarcowego możliwe było łatwe i szybkie ustalenie, czy podczas syntezy warstw wystąpił proces nukleacji homogenicznej niepożądany przy syntezie gęstych warstw (jego wystąpienie powoduje zmętnienie warstw spowodowane powstawaniem proszków w fazie gazowej). Obecność barw interferencyjnych pozwoliła ustalić orientacyjnie grubość warstw oraz jej rozkład. Na wybranych próbkach przeprowadzono badania SEM i XRD. Badania te wykazały, że w zakresie temperatur do ok. 800 °C warstwy są amorficzne lub mogą zawierać niskotemperaturowe odmiany Al2O3. Synteza warstw w wyższych temperaturach powoduje ich krystalizację; im wyższa temperatura procesu, tym bardziej zaawansowana krystalizacja warstw.

EN

Aluminium oxide layers were synthesized by using aluminium acetyloacetonate as the precursor and the MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition) method. The layers were deposited on quartz glass tubes in the temperature range of 700‒1000 °C at their high growth rate. Argon was used as a carrier gas. Initially, the obtained samples were visually assessed. Considering high transparency of quartz glass, it was possible to verify whether the homogeneous nucleation process was present during the layer growth (the presence of this process significantly decreases of quartz glass transparency). The presence of interference colours enabled to establish approximately the thickness and thickness distribution of the obtained layers. Selected samples were examined by SEM and XRD. The performed tests have indicated that the layers synthesized at temperatures below 800 °C were amorphous or contained low temperature forms of Al2O3. The synthesis of layers at higher temperatures has caused their crystallization: the higher temperature of the synthesis process, the more advanced crystallization of the layers.

Słowa kluczowe

PL

metoda MOCVD; warstwy Al2O3

EN

MOCVD method; Al2O3 layers

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 65, nr 2
• Strony: 192--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Sawka A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCiMO, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Kwatera A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCiMO, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Fallqvist, M., Olsson, M., Ruppi, S.: Abrasive wear of multilayer kappa-Al2O3 – Ti(C, N) CVD coatings on cemented carbide, Wear, 263, (2007), 74.
• [2] Whitney, E.D.: Ceramic cutting tools, NP, New Jersey, 1994.
• [3] Dobrzański, E.A., Gołombek, K.: Structure and properties of cutting tools made from cemented carbides and cermets with TiN+mono, gradient or multi (Ti, Al, Si)N+TiN nanocrystalline coatings, J. Mater. Process. Tech., 164-165, (2005), 805.
• [4] Ruppi, S.: Deposition, microstructure and properties of texture controlled CVD Al2O3 coatings, Int. J. Ref. Met. Hard Mater., 23, (2005), 306.
• [5] Kwatera, A.: Carbon-doped alfa-Al2O3 films synthesized on cemented carbide tools by the Metal Organic LPCVD technique, Thin Solid Films, 200, (1991), 19-32.
• [6] Lux, B., Colombier, C., Altena, H., Stjernberg, K.G.: Preparation of alumina coatings by chemical vapour deposition, Thin Solid Films, 138, (1986), 50.
• [7] Funk, R., Schachner, H., Triquet, C., Kornmann, M., Lux, B.: Coating of cemented carbide cutting tools with alumina by chemical vapour deposition, J. Electrochem. Soc., 123, (1976), 285‒289.
• [8] Lindulf, N., Halversson, M., Norden, H., Vourinen, S.: Microstructural investigation of kappa-Al2O3→alfa-Al2O3 transformation in multilayer coatings of chemically vapour deposition kappa-Al2O3, Thin Solid Films, 253, (1994), 311.
• [9] Halversson, M., Vourinen, S.: Microstructure and performance of CVD kappa-Al2O3 multilayers, Mater. Sci. Eng. A, 209, (1996), 337.
• [10] Halvarsson, M., Trancik, J. E., Ruppi, S.: The microstructure of the CVD kappa-Al2O3 multilayers separated by thin intermediate TiN or TiC layers. International. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 24(2006)32.
• [11] Osada, A., Nakamura, E., Tomma, H., Hayashi, T., Oshika, T.: Wear mechanism of thermally transformed CVD Al2O3 layer, Int. J. Ref. Met. Hard Mater., 24, (2006), 387.
• [12] Fredrikson, E., Carlssson, J.O.: Chemical vapour deposition of Al2O3 on TiO, Thin Solid Films, 263, (1995), 28.
• [13] Kwatera, A.: Models of the processes at the substrate surface in the CVD method, Ceram. Int., 17, (1991), 11.
• [14] Dobrzański, L.A., Pakuła, D., Križ, A., Sekovič, M., Kopač, J.: Tribological properties of the PVD and CVD coatings deposited onto the nitride tool ceramics, J. Mater. Process. Tech., 175, (2006), 179.
• [15] Sawka, A., Kwatera, A., Juda, W.: Preparation of aluminium oxide layers on cemented carbides using MOCVD method, Powder Metallurgy Progress, 8, (2008), 3, 242.
• [16] Juda, W., Kwatera, A., Sawka, A.: Properties of aluminium oxide layers deposited on cemented carbides by MOCVD method. Powder Metallurgy Progress 8, 3, (2008), 248.
• [17] Dobrzański, L.A., Pakuła, D.: Comparison of the structure and properties of the PVD and CVD coatings deposited on nitride tool ceramics, J. Mater. Process. Tech., 165, (2005), 8112.
• [18] Kwatera, A.: Narzędzia skrawające o podwyższonej żywotności z węglików spiekanych pokrywanych warstwami ceramicznymi. Problemy Eksploatacji, Zeszyty Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji w Radomiu, 5, (1995), 149.