Optical properties of Ti-Al-C-N films: effects of deposition parameters and carbon content

• Autorzy: Klimovich I. , Komarov F. , Zaikov V. , Opielak M. , Kołtunowicz T. N.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.06.14

Warianty tytułu

PL

Właściwości optyczne warstw Ti-Al-C-N: wpływ parametrów osadzania i zawartości węgla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ti-Al-C-N films were obtained by reactive magnetron sputtering method under different deposition parameters (substrate temperature, bias voltage and relation between reactive gases partial pressure). Structure, elemental, phase and chemical compositiosn of the films were determined by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, X-ray diffraction and Raman scattering. It was found that the deposition parameters affect on the compositions and optical characteristics of Ti-Al-C-N coatings. The minimum absorptance and maximum reflectance correspond to Ti-Al-C-N film with carbon content of 36.44 at %.

PL

Warstwy Ti-Al-C-N uzyskano za pomocą metody reaktywnego napylania magnetronowego dla różnych parametrów osadzania (temperatura podłoża, napięcie odchylenia i zależność między ciśnieniem cząstkowym reaktywnych gazów). Struktura, faza oraz skład chemiczny warstw zostały określone za pośrednictwem skaningowej mikroskopii elektronowej, analizy rentgenowskiej dyspersji energii, dyfraktometrii rentgenowskiej i rozproszenia Ramana. Odkryto, że parametry napylania mają wpływ na kompozycję i charakterystyki optyczne powłok Ti-Al-C-N. Minimalna absorpcja i maksymalny współczynnik odbicia uzyskane zostały dla warstw Ti-Al-C-N o zawartości węgla wynoszącej 36.44%.

Słowa kluczowe

EN

Ti-Al-C-N film; reactive magnetron sputtering; X-ray diffraction; raman spectroscopy; reflectance; transmittance; absorptance

PL

warstwa Ti-Al-C-N; reaktywne rozpylanie magnetronowe; dyfrakcja promieniowania; spektroskopia ramanowska; współczynnik odbicia; przepuszczalność; absorpcja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 6
• Strony: 78--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klimovich I.

• Belarusian State University, 1, Kurchatova Str. Minsk, Belarus

autor

Komarov F.

• Belarusian State University, 1, Kurchatova Str. Minsk, Belarus,
• A.N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of Belarusian State University, 7, Kurchatova Str., Minsk, Belarus

autor

Zaikov V.

• Belarusian State University, 1, Kurchatova Str. Minsk, Belarus

autor

Opielak M.

• Institute of Transport, Combustion Engines and Ecology, Lublin University of Technology, 36 Nadbystrzycka Str., 20-618 Lublin, Poland

autor

Kołtunowicz T. N.

• Department of Electrical Devices and High Voltage Technology, Lublin University of Technology, 38a, Nadbystrzycka Str., 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Barshilia H.C., Selvakumar N., Rajam K.S., Biswas A., Optical properties and thermal stability of TiAlN/AlON tandem absorber prepared by reactive magnetron sputtering. Solar Energy Materials & Solar Cells, 92 (2008), 1425-1433
• [2] Lee Y.K., Latt K.M., Osipowicz T., Sher-Yi C., Study of diffusion barrier properties of ternary alloy (TixAlyNz) in Cu/TixAlyNz/SiO2/Si thin film structure, Materials Science in Semiconductor Processing, 3 (2000), 191-194
• [3] Jyothi J., Latha S., Bera Parthasarathi, Nagaraja H.S., Barshilia H.C., Optimization of process parameters to achieve spectrally selective TiAlC/TiAlCN/TiAlSiCN/TiAlSiCO/TiAlSiO high temperature solar absorber coating, Solar Energy, 139 (2016) 58-67
• [4] Stueber M. , Barna P.B., Simmonds M.C., Albers U., Leiste H., Ziebert C. , Holleck H., Kovacs A. , Hovsepian P., Gee I., Constitution and microstructure of magnetron sputtered nanocomposite coatings in the system Ti-Al-N-C, Thin Solid Films, 493 (2005), 104-112
• [5] Lackner J.M., Waldhauser W., Ebner R., Bakker R.J., Chemistry and microstructure of PLD (Ti,Al)CxN1-x coatings deposited at room temperature, Appl. Phys. A 79 (2004), 1469-1471
• [6] Choe H.J., Kwon S.-H., Lee J . - J ., Tribological properties and thermal stability of TiAlCN coatings deposited by ICP-assisted sputtering, Surface & Coatings Technology, 228 (2013), 282-285
• [7] Zhang X., Qiu Y., Tan Z., Lin J., Xu A., Zeng Y., Moore J.J., Jiang J., Effect of Al content on structure and properties of TiAlCN coatings prepared by magnetron sputtering, Journal of Alloys and Compounds, 617 (2014), 81-85
• [8] Shum P.W., Li K.Y., Zhou Z.F., Shen Y.G., Structural and mechanical properties of titanium–aluminium– nitride films deposited by reactive close-field unbalanced magnetron sputtering, Surface & Coatings Technology, 185 (2004), 245-253
• [9] Spengler W., Kaiser R., First and second order Raman scattering in transition metal compounds, Solid State Communications, 18 (1976), 881-884
• [10] Spengler W., Kaiser R., Bilz H., Resonant Raman scattering in a superconducting transition metal compound –TiN, Solid State Communications, 17 (1975), 19-22
• [11] Zhang X., Jiang J., Lin J., Moore J.J., Effect of N2 flow on low carbon TiAlNC coatings, Surface & Coatings Technology, 203 (2009), 3450-3453
• [12] Zeng Y., Qiu Y., Mao X., Tan S., Tan Z., Zhang X., Chen J., Jiang J., Superhard TiAlCN coatings prepared by radio frequency magnetron sputtering, Thin Solid Films, 584 (2015), 283-288
• [13] Gong D., Cheng X., Ye W., Zhang P., Luo G., The Effect of Annealing under Non-vacuum on the Optical Properties of TiAlN Non-vacuum Solar Selective Absorbing Coating Prepared by Cathodic Arc Evaporation, Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 28 (2013), No 2, 256-260
• [14] Bilokur M., Gentle A., Arnold M., Cortie M.B., Smith G.B., Optical properties of refractory TiN, AlN and (Ti,Al)N coatings, SPIE Micro+ Nano Materials, Devices, and Applications, 96685O-96685O-13

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).