Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Trwałość temperaturowa układów wielowarstwowych Cu/Ni i Cu/stal

Olejnik E., Kucharska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

497--500

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań wpływu temperatury na zachowanie periodyczności oraz zmian tekstury wielowarstw Cu/Ni oraz Cu/X8CrNi-Si25-21. Wielowarstwy wykonane techniką osadzania magnetronowego na krzemowym podłożu zróżnicowano ilością biwarstw (50÷150) i grubością podwarstw i i stali (2÷6 nm), przy stałej grubości podwarstwy Cu. Wielowarstwy wygrzewano w atmosferze powietrza w coraz to wyższej temperaturze, aż do momentu, w którym nastąpiło ich uszkodzenie na skutek różnicy współczynników rozszerzalności cieplnej składników wielowarstwy i krzemowego podłoża. Ciągłość i strukturę wielowarstw kontrolowano przy użyciu mikroskopu skaningowego (SEM) oraz w badaniach rentgenowskich (XRD). Dodatkowo wielowarstwy przed i po wygrzewaniu zbadano pod kątem tekstury. Wykazano, że wielowarstwy Cu/X8CrNi25-21 zachowały adhezję z podłożem do temperatury 400°C - wyższej w porównaniu do wielowarstwy Cu/Ni (300°C). Na podstawie analizy natężenia refleksów dyfrakcyjnych zasugerowano, że pomimo zachowania adhezji, podczas wygrzewania w wielowarstwach dochodziło do dyfuzji wzajemnej składników podwarstw. Pomiary figur biegunowych wykazały, że wygrzewanie spowodowało w wielowarstwach osłabienie tekstury przy zachowaniu jej składowych.

EN

The paper presents the results of effect of heating on retention period structure and change texture Cu/Ni and Cu/X8CrNiSi25-21 multilayer. The multilayers was fabricated on a Si(100) nano-crystalline silicon substrate by the magnetron sputtering method. The multilayers were differentiated by the number of periods (50÷150) and by the thickness of Ni and X8CrNiSi25-21 steel sublayer (2÷6nm), while maintaining a constant thickness of the Cu. The multilayers were annealed in air at increasingly higher temperatures up to the cracks and multilayer delamination were observated. The control of the continous state of multilayers and their structure were done by scanning microscope (SEM) and by X-ray diffraction (XRD). Moreover, before and after annealing the multilayers were subjected to texture measurements. It was found that the Cu/X8CrNi25-21 multilayers retained adhesion to the substrate up to temperature of 400°C - higher temperature in compared to Cu/Ni multilayer (300°C). The analysis of the intensity of diffraction reflections was suggested that, despite the retention of adhesion during annealing the multilayers occurred to interdiffusion components sublayers. Measurements of mutilayers pole figures show that the annealing resulted in a weakening of the texture while maintaining its components.

2

Transmission in aperiodic Severin superlattices

Szota M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

211--214

EN

Multilayer structure, whose thickness of the layers is of the same order as the length of the electromagnetic wave incident, have characteristic properties of a transmission. A special feature of these materials is the presence in them of the photonic band gap – which means that the electromagnetic waves of given wavelengths do not propagate in them. Understanding the characteristics of the different types of superlattices allows you to design systems with application specific properties. The study analyzed aperiodic supergrid Severin built with materials lossless and non-dispersive. The study used a matrix method. Transmission were tested according to the number of generations of the superlattice, the type of material used (right-handed and left-handed), the thickness of the layers and type of surrounding material. Studies have demonstrated a link between increasing number of superlattice generation, and increase of the number of transmission bands and a decrease in their width. Has been shown that change the shape of transmission band in dependence on the type of material used. A change of environment caused a shift of the transmission bands towards lower angles and observe the phenomenon of electromagnetic wave tunneling through the structure.

PL

Struktury wielowarstwowe, których grubość warstw jest tego samego rzędu co długość elektromagnetycznej fali padającej, mają charakterystyczne własności transmisyjne. Cechą szczególną tych materiałów jest występowanie w nich fotonicznej przerwy wzbronionej – co oznacza, że fale elektromagnetyczne o danych długościach fali nie propagują w nich. Poznanie charakterystyk różnych typów supersieci pozwala na projektowanie układów o konkretnych własnościach aplikacyjnych. W pracy analizowano aperiodyczną supersieć Severina zbudowaną z materiałów bezstratnych i bezdyspersyjnych. Do badań wykorzystano metodę macierzową. Badano transmisję w zależności od numeru pokolenia supersieci, typu użytego materiału (prawoskrętnych i lewoskrętnych), od grubości warstw oraz materiału otoczenia struktury. Badania pozwoliły wykazać związek między zwiększeniem numeru pokolenia supersieci, a powiększeniem liczby pasm transmisji oraz zmniejszeniem ich szerokości. Wykazano zmianę kształtu pasm transmisji w zależności od typu użytego materiału. Zmiana materiału otoczenia spowodowała przesunięcie pasm transmisji w stronę mniejszych kątów oraz zaobserwowanie zjawiska tunelowania fali elektromagnetycznej przez strukturę.

3

Transmission in 3-layered system

Szota M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

215--218

EN

The thickness of the layers order of hundreds of nanometers in the multilayer structure causes that light of a given frequency does not propagate in the material. Forbidden frequency range for a given structure is called a photonic band gap. Current technologies allows for the construction of a given superlattice structure. The study analyzed transmission over the three-layer filter ABA-type in the P and S polarization. The base materials were A – NaCl, and B is GaAs. Transmission maps were tested for various materials B when B belonged to right-handed and left-handed materials. The influence of surrounding material and the relationship between the thickness of the layer B, and the properties of the filter. The study demonstrated the existence of differences in the transmission for different polarization. The three-layer structure material showed a transmission band. Using material LHM instead of RHM changed filtration properties of the system. A change of surrounding material has shifted transmission bands towards smaller angles, and there was the phenomenon of electromagnetic wave tunneling.

PL

Grubość warstw rzędu setek nanometrów w strukturze wielowarstwowej powoduje, że fala światła o danej częstotliwości nie propaguje się w materiale. Zakres częstotliwości wzbronionych dla danej struktury nazywany jest fotonicznym pasmem wzbronionym. Obecne technologie pozwalają na budowę supersieci o zadanej strukturze. W pracy analizowano transmisję przez trójwarstwowy filtr ABA dla polaryzacji typu P i S. Materiałami bazowymi były A – NaCl, natomiast B to GaAs. Badano mapy transmisji dla różnych materiałów B, gdy B należało do materiałów prawoskrętnych i lewoskrętnych. Analizowano wpływ materiału otoczenia oraz związek między grubością warstwy B a własnościami filtracyjnymi układu. W pracy wykazano występowanie różnic w transmisji dla różnych polaryzacji. Trójwarstwowy materiał wykazał pasmową strukturę transmisji. Użycie materiału LHM zamiast RHM zmieniło własności filtracyjne układu. Zmiana materiału otoczenia przesunęła pasma transmisji w stronę mniejszych kątów oraz wystąpiło zjawisko tunelowania fali elektromagnetycznej.

4

The creation and shifts of band gaps in binary superlattices

Garus J., Garus S., Gruszka K., Błoch K., Nabiałek M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

113--116

EN

Multilayers are characterized by the presence of the photonic band gap, so that electromagnetic waves (EMW) at the specific frequencies does not propagate them. Using emulation properties of multilayer systems allows pre-testing of the structure and the design to get the specific characteristics of the electromagnetic wave transmission bands. This reduces the number of samples performed and reduces the cost of examinations. In this study the behaviour of the electromagnetic wave passing through the superlattice ABABAB binary structure composed of lossless materials whose properties do not depend on the frequency of the electromagnetic wave, using the matrix method and the FDTD algorithm. Due to the use multilayers as a filters of visible light the calculation performed for the wavelength range of 300 to 700 nm. In order to examine the behaviour of a monochromatic electromagnetic wave having a wavelength equal to the wavelength of the band gap analysis was performed using the FDTD algorithm, during which were determined by FFT (Fast Fourier Transform) wavelength characteristics. EMW penetrating the superlattice structure, for each boundary layer is partially reflected and partially passes. Another part of the electromagnetic wave reflected inside the structure interfere with each other, which involves a change in the output wavelength and causes the formation of superlattice band gaps. Based on the study, it can be concluded that the matrix method and FDTD very well complement the study of photonic properties of multilayer structures. It has been found that the presence of the photonic band gap depends strongly on the number of superlattice layers. The environment of the multilayer structure does not affect the existence of band gaps, but it strongly influences the interband areas. Increasing the thickness of the superlattice layers shifts in a linear photonic band gaps toward the higher wavelength and the influences of their size. The use of the FDTD method has allowed to illustrate the behaviour of electromagnetic waves in areas of high and low transmission.

PL

Układy wielowarstwowe charakteryzują się występowaniem fotonicznej przerwy wzbronionej, przez co fale elektromagnetyczne (FEM) o pewnych częstotliwościach nie rozchodzą się w nich. Użycie emulacji właściwości układów wielowarstwowych pozwala na wstępne testowanie struktury i taki jej projekt, aby uzyskać konkretną charakterystykę pasm transmisji fali elektromagnetycznej. Pozwala to na ograniczenie liczby wykonywanych próbek i wpływa na zmniejszenie kosztów przeprowadzonych badań. W pracy badano zachowanie się fali elektromagnetycznej przechodzącej przez supersieć o strukturze binarnej ABABAB zbudowaną z materiałów bezstratnych, których własności nie zależą od częstości fali elektromagnetycznej, za pomocą metody macierzowej oraz algorytmu FDTD. Ze względu na zastosowanie sieci wielowarstwowych jako filtrów promieniowania widzialnego obliczenia przeprowadzono dla długości fali z zakresu 300÷700 nm. W celu zbadania zachowania monochromatycznej fali elektromagnetycznej o długości fali równej długości fali pasma wzbronionego przeprowadzono analizę za pomocą algorytmu FDTD, w trakcie której wykonano metodą FFT (Fast Fourier Transform) charakterystyki długości fali. FEM, wnikając w strukturę supersieci, na każdej granicy warstw częściowo się odbija, a częściowo przechodzi. Kolejne odbite części fali elektromagnetycznej wewnątrz struktury interferują ze sobą, co wiąże się ze zmianą długości fali na wyjściu supersieci i powoduje powstawanie pasm wzbronionych. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że metoda macierzowa i FDTD bardzo dobrze się uzupełniają przy badaniu własności fotonicznych struktur wielowarstwowych. Stwierdzono, że występowanie fotonicznej przerwy wzbronionej silnie zależy od liczby warstw supersieci. Otoczenie struktury wielowarstwowej nie wpływa na występowanie pasm wzbronionych, ale silnie oddziałuje na obszary międzypasmowe. Zwiększenie grubości warstw supersieci przesuwa w sposób liniowy fotoniczne przerwy wzbronione w stronę wiekszych długości fali oraz wpływa na ich rozmiar. Wykorzystanie metody FDTD pozwoliło zobrazować zachowanie fali elektromagnetycznej w obszarach o wysokiej i niskiej transmisji.

5

Transmission in combination of structures

Garus S., Garus J., Szota M., Nabiałek M., Gruszka K., Błoch K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 64, nr 2

110--117

EN

Purpose: The paper investigated the effect of the combination of two structures on the transmission of electromagnetic waves as a multilayer filter. Examined how the combination of two structures affect the properties of the filter. As a component materials of structures used both right-handed material (RHM) and left-handed (LHM). Design/methodology/approach: Analysis was performed using a matrix method for calculating the superlattice transmission. The influence of combination of two types of multilayer systems: periodic (binary superlattice) and aperiodic (Severin’s and Thue-Morse’s superlattices). Findings: Studies have shown the structure of the transmission band of the structures, which is dependent on the polarization of the incident wave. Combination of various structures are not commutative, and therefore their transmission maps are not equal. Research limitations/implications: The structures analyzed in the work consisted of a lossless material, isotropic and non-dispersive. An important analysis would be lossy dispersive materials. You should also examine the impact would have a separating layer structure and the influence of defects on transmission properties of superlattices. Practical implications: The test structures may be used as filters of electromagnetic radiation. Placing the filter characteristics of the two structures allows pre-filtering an electromagnetic wave, in order to obtain a structure suitable for applications. Originality/value: The paper shows how combination of two periodic and aperiodic structures affect the propagation of electromagnetic waves in a multi-layered system. The analysis was based on the determination of unpolarized transmission maps for complex structures.

6

Multiscaled analysis of wear mechanism of titanium and carbon basis multilayer coatings

Major Ł., Lackner J. M., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

553--555

EN

The effect of damage on microstructure of multilayer coatings (TiN/Ti/a- C:H) has been analyzed. They were deposited through Pulsed Laser Deposition technique (PLD). The coatings microstructure was characterized using Tecnai F20 (200 kV) FEG. The chemical and phase composition were described by EDS and electron diffraction patterns, respectively. Coatings damage resistance was tested by pushing diamond ball with 1 N of the applied load (static test). Thin foils were prepared directly from the wear track by focused ion beam method (FIB) using Quanta 200 3D DualBeam. The multilayer coatings were characterized by strongly dislocated microstructure in TiN layers (like in single layered TiN), while a-C:H were amorphous. After mechanical test the multilayer TiN/Ti/a-C:H coating was strongly deformed. Ceramic TiN and a-C:H layers showed brittle cracking, while very thin metallic Ti layers (presented at each interface) were deformed plastically. Deformation lines were propagating in 45° to crystalline growth direction. The wear of crystalline TiN layers caused cracks along {111} planes. The presence of metallic phase led to the cracking resistance and increased an energetic cost of propagating cracks.

PL

Przeprowadzono wieloskalową analizę mikrostruktury z wykorzystaniem SEM i TEM w zakresie wpływu zużycia na efekty zniszczenia wielowarstwowych powłok typu TiN/Ti/a-C:H. Powłoki wytworzono za pomocą metody osadzania laserem impulsowym (PLD – Pulsed Laser Deposition). Mikrostrukturę charakteryzowano w zróżnicowanej skali z zastosowaniem mikroskopu elektronowego skaningowego SEM oraz transmisyjnego Tecnai F20 (200 kV) FEG. Analizę składu chemicznego i fazowego wykonano, stosując odpowiednio metodę EDS oraz obrazy dyfrakcji elektronowych. Odporność powłok na zniszczenie testowano przez wciskanie kulki diamentowej pod obciążeniem 1 N (próba statyczna). Cienkie folie do badań TEM uzyskiwano bezpośrednio ze ścieżki zużycia z wykorzystaniem metody FIB (Focused Ion Beam), stosując aparaturę Quanta 200 3D DualBeam. Wielowarstwowe powłoki charakteryzowały się strukturą z licznymi dyslokacjami w warstwach TiN, podobną jak pojedyncze warstwy TiN, natomiast powłoki na bazie węgla a-C:H były amorficzne. Po próbach mechanicznych wielowarstwowe powłoki TiN/Ti/a-C:H były silnie odkształcone. Ceramiczne warstwy na bazie TiN oraz a-C:H ujawniały kruche pęknięcia, a w cienkich metalicznych warstwach Ti występujących jako granica fazowa stwierdzono odkształcenia plastyczne. Linie odkształcenia propagowały pod kątem 45° do kierunku wzrostu warstw. Proces zużycia warstw krystalicznych powodował pęknięcia wzdłuż płaszczyzn typu {111}. Obecność w powłoce warstwy z fazą metaliczną prowadziła do wzrostu odporności na pękanie oraz podnosiła barierę energetyczną propagacji pękania.

7

Research on the texture of Cu/Ni multilayers with a diversified period thickness

Kucharska B., Kulej E., Witkowska M., Nitkiewicz Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

439-441

EN

Cu/Ni multilayers obtained by magnetron deposition technique were researched. The multilayers consist of a hundred Cu/Ni double layers. The thickness of the Cu sublayer equalled 2 nm and thickness of the Ni sublayer differed (from 1 to 6 nm). X-ray research of the texture was conducted for reflections originated from the planes (111) and (200), using concentrated X-ray radiation of a wavelength &Cu = 0.154 nm. Analysis of pole figures was conducted using Analyze/Texture programme. It was found that all the researched multilayers had texture. The texturing of multilayers with the 1 and 6 nm thick Ni sublayer was similar. Texture of multilayers was described by three main orientation fibres {015}, {511} and near {111}. Additionally, research using the GXRD method at variable angles of X-ray incidence ranging from 0.5 to 21.0° showed that the layers closer to the base of the multilayer were stronger textured.

PL

Badaniom poddano wielowarstwy Cu/Ni otrzymane techniką osadzania magnetronowego. Wielowarstwy złożone ze stu biwarstw zrożnicowano grubością podwarstw Ni (od 1 do 6 nm) przy stałej grubości podwarstw Cu równej 2 nm. Wykonano rentgenowskie badania tekstury dla refleksow pochodzących od płaszczyzn (111) i (200) za pomocą skolimowanego promieniowania rentgenowskiego o długości &Cu = 0,154 nm. Analizy figur biegunowych dokonano za pomocą programu Analyze/Texture . Stwierdzono, że wszystkie wielowarstwy posiadały teksturę. Tekstury wielowarstw o grubościach podwarstw Ni 1 i 6 nm były podobne. Tekstury wielowarstw opisują trzy włokna orientacji {015}, {511} i ~{111}. Badania GXRD z użyciem stałych kątów padania w zakresie od 0,5 do 21° wykazały dodatkowo silniejsze steksturowanie warstw znajdujących się bliżej podłoża.

8

Mechanism of the intermetallic phase / compound growth on the substrate

Wołczyński W., Guzik E., Kopyciński D., Senderowski C.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 24, nr 1

324-327

EN

Purpose: An analytical model is provided in order to reveal the mechanism of the intermetallic multi-layer formation on a substrate. Thus, formations of the Al3Ni2 - Al3Ni intermetallic multi-layer on the Ni - substrate and Fe3Zn10 - FeZn10 - FeZn13 intermetallic multi-layer on the Fe (armco) multi-layer are considered. Design/methodology/approach: The intermetallic multi-layers are the products of the undercooled peritectic reactions as this results from the model. Back-diffusion and partitioning as the phenomena accompanying the peritectic reactions are employed to describe the sub-layers growth. Research limitations/implications: The model could be modified to describe the multi-layers formation under the metastable conditions. Practical implications: The modelled descriptions of the mechanism of multi-layer formation seems to be a good tool to control the technologies like: diffusion soldering / brazing or hot dip galvanizing into zinc bath. Originality/value: This is quite new model revealing the mechanism of the intermetallic multi-layer formation based on the original theory of solute redistribution after back-diffusion.

9

The influence of the roughness on the Curie temperature and magnetisation in the multilayers

Staniucha A, Urbaniak-Kucharczyk A.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

701--705

EN

A system of three magnetic (M) layers divided by nonmagnetic (N) spacers is considered. The existence of roughness on the interfaces, described by the model proposed by Bruno and Chappert, leads to a modification of interlayer exchange coupling (IEC). The Curie temperature and magnetisation are calculated using the Green function formalism for the system of layers with Fe standing for M and Cu or Au standing for N. The parameters characterising this system are taken into account for the GaAs substrate. The results obtained show a decreasing Curie temperature with the increasing roughness parameter as compared to the Curie temperature of the sample with an ideal interface. The magnetisation curves are shifted as a result of roughness in the interface region.

10

An influence of the effective mass on magnetoresistance in ultrathin Fe/Cr/Fe films

Warda K., Wojtczak L., Baldomir D., Pereiro M., Arias J.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

731--735

EN

The transport properties of ultrathin metallic sandwich structures of Fe/Cr/Fe are studied as a function of magnetic layers thickness for the current in plane geometry (CIP). Taking into account the band structure obtained from the density functional theory (DFT), we determine the basic physical properties like Fermi energy and relaxation time calculated for each magnetic and spacer layer. Next, using the Boltzmann formalism in its extended form we obtain the results for the magnetoresistance (MR). In particular, we analyze an influence of the effective mass parametrization.