Development of [FeCoTaN/TaN]n multilayer films for the simultaneous provision of wear protection and soft magnetic properties

• Autorzy: Klever Ch. , Spitz S. , Leiste H. , Seemann K. , Stuber M. , Ulrich S.

Warianty tytułu

PL

Opracowanie wielowarstwowych powłok [FeCoTaN/TaN]n w celu rownoczesnego zapewnienia ochrony przed zużyciem i miękkich własności ferromagnetynych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study aims to combine the excellent soft ferromagnetic properties of FeCoTMN (TMN - transition metal nitride) nanogranular films with the mechanical hardness of TMNs. As a model system, [FeCoTaN/TaN]n multilayer films were grown using sequential reactive magnetron sputter deposition. The bilayer number n was increased, while the total thickness of the FeCoTaN layers was kept constant at 1000 nm in each film. Subsequent to the deposition, the films were annealed for 60 min at 400°C in order to induce a uniaxial magnetic anisotropy. The microstructure and magnetic properties, as well as the mechanical hardness of the multilayer films were investigated in the as-deposited and in the annealed state and compared to the respective single layer properties. After annealing, all multilayer films were shown to exhibit coercive fields lower than 0.52 mT. The hardness of all multilayer films was improved by 17÷24% compared to the reference single layer film after the annealing procedure.

PL

Praca ma na celu połączenie dobrych, miękkich własności ferromagnetycznych FeCoTMN (TMN - azotki metali przejściowych) nanokrystalicznych warstw z twardością TMN. Jako system modelowy wybrano wielowarstwową powłokę [FeCoTaN/TaN]n osadzoną z wykorzystaniem sekwencyjnego rozpylania magnetronowego. Zwiększając liczbę dwuwarstw n w każdej powłoce, grubość FeCoTaN utrzymywano na poziomie 1000 nm. Po osadzaniu, w celu uzyskania właściwej anizotropii magnetycznej, powłoki poddano wygrzewaniu w 400°C przez 60 min. Mikrostrukturę, własności magnetyczne, jak również twardość wielowarstw badano w stanie po osadzeniu oraz po wygrzewaniu oraz porównano je z tymi właściwymi powłokom jednowarstwowym. Po wygrzaniu wszystkie wielowarstwy wykazywały pole koercji poniżej 0,52 mT. Twardość wielowarstw wzrosła od 17 do 24% w porównaniu z powłokami jednowarstwowymi.

Słowa kluczowe

EN

multilayer films [FeCoTaN/TaN]n; magnetron sputter deposition; soft ferromagnetic properties

PL

wielowarstwowe powłoki [FeCoTaN/TaN]n; rozpylanie magnetronowe; miękkie własności ferromagnetyczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 442--444
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klever Ch.

autor

Spitz S.

autor

Leiste H.

autor

Seemann K.

autor

Stuber M.

autor

Ulrich S.

• Institute for Materials Research, Karlsruhe Institute of Technology,

Bibliografia

• [1] Klever C., Stüber M., Leiste H., Nold E., Seemann K., Ulrich S., Brunken H., Ludwig A., Thede C., Quandt E.: Multifunctional FeCo/TiN multilayer thin films with combined magnetic and protective properties. Adv. Eng. Mater. 11 (2009) 969-975.
• [2] Korenivski V.: GHz magnetic film inductors. J. Magn. Magn. Mater. 215- 216 (2000) 800-806.
• [3] Ludwig A., Tewes M., Glasmachers S., Löhndorf M., Quandt E.: Highfrequency magnetoelastic materials for remote-interrogated stress sensors. J. Magn. Magn. Mater. 242-245 (2002) 1126-1131.
• [4] Seemann K., Leiste H., Bekker V.: Uniaxial anisotropy and high-frequency permeability of novel soft magnetic FeCoTaN and FeCoAlN films field-annealed at CMOS temperatures. J. Magn. Magn. Mater. 283 (2004) 310-315.
• [5] Bekker V., Seemann K., Leiste H.: Development and optimisation of thin soft ferromagnetic Fe-Co-Ta-N and Fe-Co-Al-N films with in-plane uniaxial anisotropy for HF applications. J. Magn. Magn. Mater. 296 (2006) 37-45.
• [6] Radhakrishnan K., Geok Ing Ng, Gopalakrishnan R.: Reactive sputter deposition and characerization of tantalum nitride thin films. Mat. Sci. Eng. B 57 (1999) 224-227
• [7] Kim D., Lee H., Kim D., Kim Y. K.: Electrical and mechanical properties of tantalum nitride thin films deposited by reactive sputtering. J. Cryst. Growth 283 (2005) 404-408.
• [8] Kim S. K., Cha B. C.: Deposition of tantalum nitride thin films by D.C. magnetron sputtering. Thin Solid Films 475 (2005) 202-207.
• [9] Tsai M. H., Sun S. C., Lee C. P., Chiu H. T., Tsai C. E., Chuang S. H., Wu S. C.: Metal-organic chemical vapor deposition of tantalum nitride barrier layers for ULSI applications. Thin Solid Films 270 (1995) 531-536.
• [10] Data taken from JCPDF files #39-1485, #32-1283, #44-1433.