Wpływ parametrów osadzania laserem impulsowym na morfologię warstw azotkn boru

• Autorzy: Kosydar R. , Mróz W. , Jelinek M. , Prokopiuk A. , Nistor L. , Tendeloo G. , Major B.

Warianty tytułu

EN

Contribution of pulsed laser deposition parameters to morphology of boron nitride layers

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka Powierzchniowa" (VI; 20-23.09.2005; Kule k. Częstochowy, Polska
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cienkie warstwy azotku boru (BN) uzyskano metodą osadzania laserem impulsowym (PLD). Ablację heksagonalnego azotku boru (h-BN) prowadzono z wykorzystaniem lasera ekscimerowego KrF wspomaganego generatorem plazmy 0 częstości radiowej (RF). Warstwy osadzono w atmosferze azotu na podłożu Ti6Al4V z buforowq warstwą azotku tytanu wytworzoną na drodze azotowania jarzeniowego. W powłoce uzyskanej w 700°C, na podstawie badań HRTEM, zidentyfikowano fazy: w-BN, t-BN i h-BN. Morfologia powierzchni warstw uzyskanych na podłożu Ti6Al4V bez warstw buforowych zależy od parametrów procesu. Niższa prędkość osadzania sprzyjała tworzeniu sią większych i lepiej uksztaltowanych krystalitów. Warstwy zbudowane są z półsferycznych konglomeratów złożonych z szeregu krystalitów kolumnowych. Przy wzroscie ciśnienia obserwowany jest wzrost chropowatości i zmiany w morfologii powierzchni wynikające ze zróżnicowanego sposobu wzrostu warstwy. Krystality o kształcie płytek są ułożone prostopadle oraz równolegle do powierzchni.

EN

Boron nitride (BN) thin coatings were fabricated using pulsed laser deposition (PLD) technique. Ablation of hexagonal boron nitride (h-BN) target was performed by means of an KrF excimer laser. Radio frequency dischargo generator was additionalJy applied. The process was carried out in nitrogen atmosphere on Ti6Al4V titanium alloys with titanium nitride buffer layen obtained by glow discharge nitriding. HRTEM investigation revealed that coatings obtained at 700 °C were composed of w-BN, t-BN and h-BN phases, Surface morphology of layers deposited on Ti6Al4V substrates without any buffer layers depends on process parameters. Lower growth rate allows 10 obtain larger and better shaped crystallites. Layers consist of semi-spheriolll conglomerates were composed of columnar crystallites. Progressive increase of nitrogen pressure led to rise of surface roughness and change in the way ut layer growth. Plate-like crystallites are alligned normal and parallel to Iht substrate surface.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 5
• Strony: 346--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kosydar R.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie

autor

Mróz W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki

autor

Jelinek M.

• Academy of Sciences of the Czech Republic, Institute of Physics, Czech Republic

autor

Prokopiuk A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki

autor

Nistor L.

• National Institute for Materials Physics in Romania

autor

Tendeloo G.

• University of Antwerp in Belgium, EMAT

autor

Major B.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie

Bibliografia

• [1] Mirkarimi P.B., McCarty K.F., Medlin D.L.: Review of advances in cubic boron nitride film synthesis, Materials Science and Engineering, R21, 1997, 47.
• [2] Haubner R., Wilhelm M., Weissenbacher R., Lux B.: Boron nitrides properties synthesis and applications, Structure and Bonding, 102, 2002, 1.
• [3] Yap Y., Aoyama T., Wada Y., Yoshimura M., Mori Y., Sasaki T.: Growth of adhesive c-BN films on a tensile BN buffer layer, Diamonds and Related Materials, 9, 2000, 592.
• [4] Ronning C., Feldermann H., Hofsass H. Growth, doping and applications of cubic boron nitride thin films, Diamonds and Related Materials, 9, 2000, 1767.
• [5] Klett A., Freudenstein R., Plass M.F., Kulisch: W.: Stress of c-BN thin films: a parameter investigation, Surface and Coatings Technology, 116–119, 1999, 86.
• [6] Acquaviva S., Leggieri G., Luches A., Perrone A., Zocco A., Laidani N., Speranza G., Anderle M.: Cubic boron nitride deposition on silicon substrates at room temperature by KrF excimer laser ablation of h-BN, Applied Physics, A70, 197-201, 2000, 197.
• [7] Hu C., Kotake S., Suzuki Y., Senoo M.: Boron nitride thin films synthesized by reactive sputtering, Vacuum, 59, 2000, 748.
• [8] Weissmantel S., Reisse G.: Properties of ion-assisted PLD hBN/c-BN layer systems, Applied Surface Science, 154-155, 2000, 428.
• [9] Reisse G., Weissmantel S.: Characterization of pulsed laser deposited h-BN films and h-BN/c-BN layer systems, Thin Solid Films, 355-356, 1999, 105.
• [10] Kester D., Ailey K., Lichtenwalner D., Davis R.: Growth and characterization of cubic boron nitride thin films, Journal of Vacuum Technology, A12 (6), 1994, 3074.
• [11] Sekine T., Sato: Shock-induced mechanisms of phase transformations from rhombohedral BN to cubic BN, Journal of Applied Physics, 74 (4), 1993, 2440.
• [12] Jedyński M., Szymański Z., Mróz W., Prokopiuk A., Jelinek M., Kocourek T.: Spectroscopic measurements of plasma plume induced during the laser deposition of the hydroxyapatite, Czechoslovak Journal of Physics, 54, 2004, Suppl. C397.
• [13] Gilmer G.H., Huang H., Roland C.: Thin film deposition: fundamentals and modeling, Comp. Mat. Sc., 12, 1998, 354.
• [14] Greene J. E.: Physics of film growth from the vapor phase, in Multicomponent and Multilayered Thin Films for Advanced Microtechnologies: Techniques, Fundamentals and Devices, edited by Auciello O., Engemann J., Kluwer Academic Publishers, NATO ASI Series E: Applied Sciences, 234, 1993, 39.
• [15] Mróz W.: Physics of growth of thin films deposited by laser ablation, E-MRS 2003 Fall Meeting, Solid State Phenomena, 101-102, 2005, 187.