Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Next level epitaxy (NLE) – a novel approach for the mass production of semiconductor layers

Dikme Yilmaz, Sinhoff Volker

Inżynieria Materiałowa

|

2023

|

Vol. 44, nr 3

12--15

EN

In this work data of thin aluminum nitride (AlN) layers grown by next level epitaxy (NLE) process on sapphire, GaN (gallium nitride) and glass are presented. The NLE layers are grown below 250°C surface temperature combining PVD (physical vapor deposition) and CVD (chemical vapor deposition). The NLE growth process is in principle following the MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) growth standard, including substrate cleaning, start layer and main layer. All steps use different plasma sources in various combinations. In total four different plasma sources have been used. On sapphire epitaxial AlN with a smooth surface could be demonstrated which have been further overgrown by MOCVD. In further experiments MOCVD AlN and GaN layers have been overgrown with NLE AlN demonstrating the epitaxial growth character of the NLE process. The AlN on glass resulted in smooth surfaces and highly c-plane oriented AlN where even the 105-peak could be detected. The NLE process has the capability for the mass production of various semiconductor layer and thin films.

PL

W pracy przedstawiono dane dotyczące cienkich warstw azotku glinu (AlN) wytworzonych w procesie epitaksji następnego poziomu (NLE) na szafirze, azotku galu (GaN) i szkle. Warstwy NLE hodowano poniżej temperatury powierzchni 250°C, łącząc fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) i chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD). Proces wzrostu NLE był zasadniczo zgodny ze standardem wzrostu w procesie osadzania metali organicznych z fazy gazowej (MOCVD), w tym czyszczenie podłoża, warstwa początkowa i warstwa główna. Wszystkie etapy wykorzystywały różne źródła plazmy w różnych kombinacjach. W sumie zastosowano cztery różne źródła plazmy. Na szafirze można było wykazać epitaksjalny AlN o gładkiej powierzchni, który został dodatkowo porośnięty przez MOCVD. W dalszych eksperymentach warstwy MOCVD AlN i GaN zostały porośnięte NLE AlN, co świadczy o epitaksjalnym charakterze wzrostu procesu NLE. AlN na szkle dał gładkie powierzchnie i AlN zorientowany w płaszczyźnie c, gdzie można było wykryć nawet pik 105. Proces NLE umożliwia masową produkcję różnych warstw półprzewodników i cienkich warstw.

2

Possibilities of using aluminide coating modifications by nickel galvanizing with introduction of additional elements: CR, SI and ZR

Góral M., Nieużyła Ł., Pytel M., Simka W., Kubaszek T.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2018

|

Vol. 42, nr 1-4

87--96

EN

The basic method of surface protection for aviation engine components manufactured from nickel super alloys is diffusion aluminization. There are four methods of forming aluminide coatings: pack cementation, above the pack, slurry, and chemical vapor deposition (CVD). The aluminide coatings are modified with various elements, e.g. Pt, Pd, Hf, Zr, Si, Cr, Y, etc. The paper show results of experiments on the use of electrochemical processes in which the modifying elements are introduced in the form of powder for galvanic bath. These processes have been combined with low-activity and high-activity aluminization, as well as zircon doping in the CVD process. It has been shown that the aluminide coatings formed in the high-activity process are characterized by Al>50% at. content. The aluminide coatings formed in the low-activity process were composed of an outer zone composed of a NiAl phase with an aluminum content <50% at. and the diffusion zone. The aluminide coatings formed during low-activity zircon doping have similar structure. The content of elements introduced with nickel was low (up to several %), which does provide for a desired increase in heat resistance of the modified coatings.

PL

Aluminiowanie dyfuzyjne jest podstawowym procesem wprowadzonym do ochrony powierzchni elementów części gorącej silników lotniczych wytwarzanych z nadstopów niklu. Warstwy aluminidkowe wytwarzane są w procesach: kontaktowo-gazowym (ang. pack cementation), gazowym bezkontaktowa (ang. above the pack), zawiesinowowym (ang. slurry) i chemicznym osadzaniu z fazy gazowej CVD (ang. Chemical Vapour Deposition). Warstwy aluminidkowe dla zwiększenia ich żaroodporności modyfikowane są pierwiastkami m.in. Pt, Pd, Hf, Zr, Si, Cr, Y. W artykule przedstawiono analizę wyników badań warstw aluminidkowych, w których pierwiastki modyfikujące wprowadzono w postaci proszku do kąpieli galwanicznej w trakcie procesu niklowania. Procesy te połączono z aluminiowaniem nisko- i wysokoaktywnym, a także cyrkono-aluminiowaniem w procesie CVD. Wykazano, że warstwy aluminidkowe wytworzone w procesie wysokoaktywnym charakteryzują się zawartością Al >50% at. W warstwie aluminidkowej wytworzonej w procesie niskoaktywnym wyodrębniono strefę zewnętrzną - kryształów fazy NiAl o zawartości Al <50% at. oraz strefę dyfuzyjną. Zbliżoną budowę miały warstwy aluminidkowe wytworzone w trakcie cyrkono-aluminiowania niskoaktywnego. Stwierdzono małe zawartości pierwiastków wprowadzanych wraz z niklem (do kilku %).

3

Spektralnie rozdzielcza termoluminescencja diamentów CVD jako detektorów promieniowania jonizującego

Mandowska E., Mandowski A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 8

81--84

PL

Diamenty otrzymywane metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) wykazują długożyciową luminescencję, która może być obserwowana podczas pomiarów termoluminescencji (TL). Materiały te mają podobną czułość TL do standardowych detektorów promieniowania jonizującego LiF:Mg,Ti. Charakteryzują się brakiem zaniku sygnału TL co najmniej do dwóch tygodni od napromieniowania oraz liniową odpowiedzią dawkową. Dlatego też diamenty znalazły zastosowanie w dozymetrii promieniowania jonizującego i detekcji UV. W artykule przedstawiono wyniki badań radiacyjnie indukowanej termoluminescencji w kryształach diamentu uzyskanych metodą CVD. Badania wykonano metodą spektralnie rozdzielczej termoluminescencji (SR-TL - spectrally resolved thermoluminescence) wyznaczając krzywą jarzenia, poziomy pułapkowe oraz pasma emisji badanego materiału.

EN

Diamonds obtained by chemical vapour deposition (CVD) method exhibit long-lived luminescence that could be observed during thermoluminescence (TL) measurements. These materials have similar TL sensitivity as standard LiF:Mg,Ti detectors. There is no TL fading in CVD diamonds for at least two weeks after irradiation. The material exhibits linear dose response. For these reasons diamonds have found use in dosimetry of ionizing radiation and UV detection. The paper presents results of radiation-induced thermoluminescence in diamond crystals obtained by CVD method. The research was performed by spectral resolved thermoluminescence (SR-TL) to determine the glow curve, trap levels and emission bands of investigated samples.

4

Influence of hydrogen volumetric flow rate on temperature distribution in CVD reactor based on epi-growth of SiC

Skibinski J., Wejrzanowski T., Teklinska D., Kurzydlowski K. J.

Journal of Power Technologies

|

2015

|

Vol. 95, nr 2

119--125

EN

In the present paper the quantitative relationship between the heat and mass transfer in the Aixtron VP508 hot wall CVD reactor and the epitaxial growth of silicon carbide is determined. The aim of this study was to estimate optimal process conditions for obtaining monocrystalline silicon carbide epi-layers with the most homogenous thickness. Since there are many parameters influencing reactions on the crystal area, such as temperature, pressure, gas flow and reactor geometry, it is difficult to design an optimal process. Detailed 3D modeling was used to gain insight into the process conditions, as it is problematic to experimentally determine the exact distribution of heat and mass transfer inside the reactor during epitaxial growth. Numerical simulations allow one to understand the process by calculating the heat and mass transfer distribution during the epitaxial growth of silicon carbide. The present approach was applied to enhance the performance of the Aixtron VP508 reactor.

5

Ocena powłoki diamentopodobnej wytworzonej na podłożu nadstopu niklu IN 718 w procesach CVD wspomaganych plazmą wyładowania jarzeniowego

Poręba M., Richert M., Sieniawski J., Zawadzka P.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 4

295--298

PL

Opracowano warunki wytwarzania warstw diamentopodobnych na stopie niklu IN 718 z zastosowaniem aparatury PACVD. Prowadzono procesy w temperaturze 550°C i 600°C przez 6 godzin. Jako gazów reakcyjnych użyto metanu i wodoru. Proporcja metanu do wodoru wynosiła 1 do 200. Wykonano analizy składu fazowego powłok, badania twardości oraz przyczepności. Otrzymane powłoki diamentopodobne mają dobrą przyczepność do podłoża oraz dużą twardość (ok. 1500 HV).

EN

The aim of the study was development of the conditions for manufacturing diamond-like carbon (DLC) coatings on the IN 718 nickel based alloy using the PACVD method. The CVD processes were carried out at the temperature of 550 and 600°C during 6 hours. Methane and hydrogen in the proportion of 1:200 were used as the reaction gases. The phase composition, hardness and adhesion of the coatings were examined. The hardness of the DLC coatings was found to be about 1500 HV and they showed good adhesion to the substrate.

6

CVD synthesis of MWCNTs using Fe catalyst

Dobrzańska-Danikiewicz A. D., Pawlyta M., Łukowiec D., Cichocki D., Wolany W.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2014

|

Vol. 65, nr 2

58--65

EN

Purpose: The primary aim of the article is to present the method of chemical vapour deposition (CVD) employed for fabrication of multi-walled carbon nanotubes in the presence of a catalyst. The basic growth mechanisms of carbon nanotubes are described and the nanostructural carbon materials are presented and characterised, obtained using the CVD method and an Fe catalyst deposited on a silicon substrate. Design/methodology/approach: Scanning and transmission electron microscopy was applied for illustrating the structure and morphology of the synthesised multi-walled carbon nanotubes. Findings: The microscopic examinations conducted with scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy have confirmed the achievement of an ordered layer of multi-walled carbon nanotubes on a silicon substrate containing an Fe catalyst. Practical implications: Carbon nanotubes, due to their unique properties, can be applied in various fields of technology, especially in medicine, optics, photovoltaics and electronic engineering. CNTs are also utilised as an active layer of chemical and biochemical sensors, especially when their outer surface is decorated with nanoparticles of precious metals. Carbon nanotubes are also used as a reinforcing phase in nanocomposite materials. Originality/value: The characterisation of the chemical vapour deposition method used for synthesis of multi-walled nanotubes with a metallic catalyst with application of the EasyTube® 2000 device by FirstNano.

7

Trwałość warstwy wierzchniej po procesie aluminiowania nadstopu niklu René 77 stosowanego na elementy turbin o dużej żaroodporności

Poręba M., Ziaja W., Sieniawski J., Raga K.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

605--608

PL

Celem pracy było opracowanie warunków procesu nisko i wysokoaktywnego aluminiowania nadstopu niklu René77 z zastosowaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej. Wytworzono dyfuzyjne warstwy żaroodporne na osnowie aluminidków niklu. Określono wpływ czasu procesu prowadzonego w temperaturze 1050°C na głębokość wytworzonych warstw. Celem zwiększenia grubości warstwy ochronnej zastosowano dodatkowe wyżarzanie po procesie wysokoaktywnym. Wykonano badania odporności na utlenianie wytworzonych warstw oraz analizę składu fazowego warstwy. Stwierdzono, że wytworzone warstwy aluminidkowe zwiększają odporność na utlenianie podłoża – stopu René 77.

EN

The aim of the study was development of aluminizing process of the René 77 superalloy by the CVD method. Heat resistant diffusion layers based on nickel aluminides were produced. The influence of time of CVD process carried out at 1050°C on the thickness of the coatings was determined. Additional annealing was also applied after high activity process to increase the thickness of the protective coating. Phase composition of the aluminide coatings was examined. On the basis of the oxidation tests results it was found that applied coatings improved oxidation resistance of René 77 superalloy.

8

Nanometale : wybrane technologie wytwarzania

Marzec A., Pulit J., Kwaśny J., Banach M.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2012

|

R. 109, z. 1-Ch

95--107

PL

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące nanotechnologii i nanomateriałów. Główną uwagę skupiono na omówieniu najczęściej stosowanych technologii wytwarzania nanometali metodami bottom-up (z pojedynczych atomów lub cząstek). Szczegółowo przedstawiono otrzymywanie nanometali w wyniku osadzania z fazy gazowej (zarówno fizyczne osadzanie z fazy gazowej PVD, jak i chemiczne osadzanie z fazy gazowej CVD) i ciekłej (osadzanie elektrolityczne, metody zol-żel).

EN

This paper presents selected topics on nanotechnology and nanomaterials. The main attention is focused on the discussion of the most common methods of nanometals manufacturing technology using methods called bottom-up (from single atoms or molecules). Fabrication of nanometals by vapor deposition was presented in detail (both physical vapor deposition PVD and chemical vapor deposition CVD) and liquid (electrolytic deposition, sol-gel methods).

9

Chosen properties of Titanium biomaterials with modified surface

Januś M., Kyzioł K., Jonas S.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 4-5

214-219

EN

In this work modifications of technical Titanium CP ASTM Grade2 and Titanium alloy Ti6Al4V with a-C:N:H and i a-SiCxNy(H) layers were studied. The layers were plasmachemically deposited in RF CVD - MW-CVD system with application of CH4, N2, SiH4 as gaseous reagents. Morphology, chemical composition and structure of the modified surfaces were analyzed. Furthermore, the corrosion resistance, tribological properties and biocompatibility were investigated. A comparison of operational panectus of unmodified samplesand the samples after surface treatment was made. Chemical composition and surface structure (before and after modification, and after exposition in Ringer solution) were investigated with SEM, XPS, FT IR methods. The of corrosion resistance was studied with application of polarization techniques, potential dynamic and DC measurements, all made in Ringer solution. The quantities of the components scoured off the alloy into the solution were evaluated with AAS method. Tribological parameters were measured with Micro-Combi-Tester and ball-on- disc tribotester. Biocompatibility of the deposited layers was analysed in the test of the growth of bone cells on the surface. The present studies allowed explaining an influence of the chemical composition and structure of the a-C:N:H and i a-SiCxNy(H) layers on the corrosion of titanium and its Ti6Al4V alloy in physiological liquids. Furthermore, it was possible, on the basis of the obtained result, to indicate directions the surface modifications ensuring optimization on their usable properties as biomaterials.

PL

W tej pracy były badane materiały takie jak tytan CP ASTM Grade2 i stop tytanu Ti6Al4V pokryte warstwami a-C:N:H i a-SiCxNy(H). Warstwy te zostały nałożone technikami plazmo chemicznymi przy zastosowaniu systemu RF CVD - MW-CVD. Jako odczynniki gazowe wprowadzano: CH4, N2, SiH4 oraz obojętny nośnik Ar. Poddano analizie morfologię, skład chemiczny i strukturę zmodyfi kowanych powierzchni. Ponadto zbadano odporność na korozję, właściwości tribologiczne i biokompatybilność. Następnym krokiem było porównanie tak zmodyfikowanych materiałów z próbkami wyjściowymi. Skład chemiczny i struktura powierzchni (przed i po modyfikacji oraz po ekspozycji w roztworze Ringera) zostały zbadane przy użyciu metod: SEM, XPS, metody FT IR. Odporność korozyjną materiałów oceniono na podstawie przyspieszonych technik polaryzacyjnych w roztworze Ringera oraz na podstawie analizy tego roztworu po ekspozycji próbek badanych materiałów metodą AAS. Właściwości mechaniczne badano przy użyciu urządzenia Mikro-Combi-Tester oraz tribotesteru typu kula-tarcza. Biokompatybilność zdeponowanych warstw była analizowana w badaniu wzrostu komórek kostnych na powierzchni. Tak przeprowadzone badania pozwoliły na wyjaśnienie wpływu składu chemicznego i struktury warstw a-C:N:H i i a-SiCxNy(H) na korozję tytanu i jego stopu Ti6Al4V w płynach fizjologicznych. Ponadto można, w oparciu o otrzymane wyniki wskazać kierunki modyfikacji powierzchni zapewniające optymalne właściwości pozwalające na zastosowanie tych metali jako biomateriałów.

10

Wpływ głębokości warstwy aluminidkowej na żarowytrzymałość i żaroodporność nadstopu René77

Poręba M., Ziaja W., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1173-1176

PL

Prowadzono badania oceny wpływu żaroodpornej warstwy aluminidkowej uzyskanej w niskoaktywnym procesie aluminiowania CVD na żarowytrzymałość nadstopu niklu Rene77. Opracowano warunki procesu aluminiowania i wytworzono warstwę aluminidkową o głębokości ok. 20 um i 35 um. Wykonano badania odporności warstwy na utlenianie izotermiczne w temperaturze 982°C (1800 F), czas wygrzewania - 1000 h. Prowadzono próby przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C (1800 F) przy naprężeniu 151,7 MPa (przed i po aluminiowaniu). Wykonano analizy składu chemicznego i fazowego warstwy na powierzchni po procesie aluminiowania. Stwierdzono, że wytworzona warstwa zwiększa odporność na utlenienie podłoża - Rene77 przy zachowaniu jego właściwości mechanicznych.

EN

The influence of aluminide coating developed on Rene77 superalloy in low activity CVD process on oxidation resistance and mechanical properties of the alloy was examined. After selection of process parameters aluminide coatings with the depth of 20 and 35 um were formed. The oxidation tests were carried out at 982°C (1800 F) for 1000 h. Stress rupture tests at 982°C (1800 F) were accomplished at the stress level of 151.7 MPa for the alloy before and after aluminizing. Chemical and phase composition on the surface of the aluminide coating was examined. It was found that applied coating improved oxidation resistance of Rene77 superalloy without deterioration of mechanical properties.

11

Selection of heat treatment and aluminizing conditions for Rene 77 superalloy

Poręba M., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

598-601

EN

The influence of the CVD aluminizing of the Rene 77 superalloy carried out before and after solution treatment on the microstructure of the aluminide coating and alloy properties was studied. Depth of the diffusion type aluminide layer obtained in aluminizing process (1050°C/8 h) was about 35 um. In both cases ageing at 760°C for 4 hours was conducted in the last stage of treatment. Chemical composition and microstructure of aluminide coatings were characterized. Cyclic oxidation tests at 1100°C were performed in total time of 500 h and the creep rupture tests were carried out at 982°C for two stress levels: 124.0 and 151.7 MPa. It was found that the alloy aluminized after solution treatment exhibits better resistance to high temperature oxidation and higher creep properties comparing to the alloy aluminized before heat treatment.

PL

Prowadzono badania wpływu aluminiowania metodą CVD stopu Rene 77, wykonanego przed i po procesie przesycania, na mikrostrukturę warstwy aluminidkowej i właściwości stopu. Przyjęto schemat procesu aluminiowania i wytworzono warstwę aluminidkową o głębokości 35 um. Starzenie przeprowadzono po zakończeniu obróbki cieplno-chemicznej dla obydwu wariantów. Scharakteryzowano skład chemiczny oraz mikrostrukturę warstw aluminidkowych. Dla obu wykonanych wariantów obróbki cieplno-chemicznej przeprowadzono próbę utleniania cyklicznego w temperaturze 1100°C w łącznym czasie 500 h oraz próbę przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C dla dwóch poziomów naprężenia: 124,0 MPa i 151,7 MPa. Stwierdzono, że przeprowadzenie procesu aluminiowania po procesie przesycania pozwala na uzyskanie większej odporności na utlenianie stopu oraz lepszych właściwości w warunkach pełzania w porównaniu ze stopem aluminiowanym przed przesycaniem.

12

Preparation and characterization of catalyst mix Fe-Co/MgO for carbon nanotubes growth

Steplewska A., Jędrzejewski R., Borowiak-Palen E.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2008

|

Vol. 10, nr 3

1-3

EN

Fe-Co/MgO is one of the most common catalyst mix applied to carbon nanotubes (CNTs) growth in chemical vapor deposition process. Therefore, here we present detailed study on the preparation and characterization of Fe-Co/MgO. The precursors of Fe and Co are iron (II) acetate and cobalt acetates, correspondingly. The molar ratio of the catalyst mix is Fe:Co:MgO=1:1:100. Initially, thermogravimetric analysis (TGA) of the mixture was performed. TGA analysis of it indicated the stepwise mass losses which pointed out the crucial thermal conditions for the changes in the elemental composition, morphology, crystallographic structure and vibrational properties. In current state of the art the lowest growth temperature for singlewalled carbon nanotubes is 550°C in CVD technique and here the characterization of the catalyst mix strongly suggest that this temperature can be decreased what would enhance the compatibility of CNT growth with current complementary metal-oxide-silicon (CMOS) technology for CNTs-based nanoelectronics. The morphology, crystallographic structure, elemental composition of the samples and its spectroscopic properties were performed via high resolution transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and Infrared spectroscopy (IR), respectively.

13

Poprawa właściwości użytkowych stopu Ti6A14V poprzez modyfikację powierzchni

Januś M., Stypuła B.

Advances in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, nr 4(14)

18-25

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją powierzchni stopu Ti--6A1-4V warstwami typu C:N:H i SiCxNy(H). Warstwy te otrzymano w procesie, odpowiednio, RFCVD (13,56MHz, 60W) oraz MWCVD (2,45GHz, 800W), przy użyciu reaktywnych mieszanin gazowych zawierających CH4, N2, SiH4, H2 wprowadzanych do reaktorów w różnych proporcjach. Morfologie powierzchni i skład chemiczny próbek badano przy pomocy analizy SEM, EDS, FTIR i XPS. Ponadto przeprowadzono badania właściwości tribologicznych i badania odporności korozyjnej. Odporność korozyjną próbek oceniono na podstawie krzywych polaryzacji anodowej w płynie Ringera. Spośród badanych warstw modyfikujących powierzchnię stopu Ti-6A1-4V najlepsze właściwości użytkowe ( twardość, odporność na ścieranie i odporność na korozję) uzyskano w przypadku warstwy SiCx Ny (H).

EN

This work contains results concerning modification of surface of Ti-6A1-4V alloy with C:N:H and SiCxNY(H) layers. The layers were grown with application of plasma assisted chemical vapour deposition: RFCVD (13,56MHz, 60W) and MWCVD (2,45GHz, 800W). In the synthesis a mixture of CH4, N2, SiH4 and H2 gases introduced to the reactor at various proportions was used. The chemical composition and morphology of the layers were investigated using EDS, SEM, XPS and FTIR techniques. Additionally, tribological properties were analyzed. Then the samples were polarized in the Ringer's solution. The obtained results confirm that the best usable properties (hardness, wear and corrosion resistance) have SiCxNy(H) layers. They are promising coatings for applications to modify Ti - 6A1 - 4V surfaces.