Wpływ parametrów procesu MWCVD na strukturę i właściwości warstw typu a-SiCxNy:H

• Autorzy: Kluska, S. , Jonas, S. , Kozak, Ł.

Warianty tytułu

EN

Influence of the process parameters of MWCVD on the structure and properties of the a-SiCxNy:H type layers

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja "Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni" (III; 3-6.10.2006; Łódź-Spała, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy zostały przedstawione wyniki badań wpływu parametrów procesu na strukturę i właściwości tribologiczne warstw a-SiCxNy:H. Warstwy te otrzymano na podłożu Si(001) metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganej mikrofalami MWCVD (2,45 GHz, 2 kW) z mieszanin reakcyjnych zawierających silan, metan, azot i wodór w różnych temperaturach i zmiennych wartościach mocy generatora MW (400 W--l kW). Badania struktury otrzymanych warstw przeprowadzono wykorzystując spektroskopię w podczerwieni (FTIR), skaningowy mikroskop elektronowy współpracujący ze spektrometrem promieniowania rentgenowskiego z dyspersją energii (EDS). Widma FTIR szczegółowo zanalizowano. W warstwach wyróżniono ugrupowania typu Si-C-N, Si-N, CH2, CH3, C-N, C=ON, NH2, NHn. Niektóre z pasm zanikają lub też ulegają przesunięciu wraz ze zmianą parametrów procesu, co dowodzi zmian struktury warstwy. Przeprowadzono badania właściwości tribologicznych otrzymanych warstw. Zużycie i współczynnik tarcia wyznaczono przy udziale tribotestera typu kula-tarcza. Uzyskane rezultaty wskazują, że warstwy zwiększają około dwukrotnie odporność podłoża na zużycie w badanym układzie.

EN

The results concerning an influence of the microwave chemical vapour deposition processing parameters on the structure and tribological properties of the silicon carbonitride layers are reported in this work. The a-SiCxNy:H layers have been deposited with MWCVD (2,45 GHz, 2 kW) method on Si(OOl) substrate using gas mixture of SiH4, CH4, N2,H2. The series of the layers have been obtained for various power of MW generator (400 W-l kW) and at the temperatures 800 °C and 1000 °C respectively. The structure and compositions of layers have been characterized with typical tools: Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, energy dispersion spectroscopy (EDS) and scanning microscopy (SEM). FTIR analysis indicates that Si-C-N, Si-N, CH2, CH3, C-N, C=N, NH2, NHn groups are present in the samples. It is indicated that the structure may change in accordance to the conditions of the synthesis. The bands assigned to some of the groups decay or dislocate for the samples deposited using various process parameters. The obtained layers have been subjected to the analysis of tribological properties. Wear and friction coefficient have been measured using tribotester type ball-disk. The layers improve (about twice) the wear resistance of the substrate in the applied laboratory conditions.

Słowa kluczowe

PL

wpływ parametrów procesu MWCVD; właściwości tribologiczne warstw a-SiCxNy:H; badania struktury warstw

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 5
• Strony: 1057-1060
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Kluska, S.

autor

Jonas, S.

autor

Kozak, Ł.

• Kluska, S. - Katedra Materiałów Ogniotrwałych i Procesów Wysokotemperaturowych, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie,

Bibliografia

• [1] Xie E., Ma Z., Liu H.; Preparation and chamkterization ofSiCN fdms, Opt. Mater. 23 (2003) 151-156
• [2] Chen L.C., Chen K.H., Wei S.L.; Crystalline SiCN: a hard material rivals to cubic BN, Thin Solid Films 355-356 (1999)112-116
• [3] Chan L.C., Chen C.K., Wei S.L., Bhusari D.M., Chen K.H., Chen Y.F.; Crystalline silicon carbon nitride: A wide band gap semiconductor, Appl. Phys.Lett. 72 (1998) 2463-2465
• [4] Bendedduche at all, Surface and Coatings Technology 111(1999), 184-190
• [5] Chang H.L., Kuo Ch.T.; Characteristics of Si-C-N fdms deposited by microwave plasma CVD on Si wafers with various bufferlayermaterials, Diam.Rel. Mater. 10 (2001) 1910-1915
• [6] Chen L.C., Yang C.Y., Bhusari D.M., Chen K.H.; Formation of crystalline silicon carbon nitride films by microwave plasmaenhanced chemical vapor deposition, Diam.Relat. Mater. 5 (1996)514-518
• [7] Fernandez-Ramos C., Sanchez-Lopez J.C., Belin M., Donnet C., Pascaretti F., Fernandez A.;Tribological and mechanical properties of CN^ and SiCNx-TiN/Ti multilayered systems growth onto steel, Yacuum 67 (2002) 551-558
• [8] Wu X.C., Cai R.Q., Yan P.X., Liu W.M., Tian J.; SiCN thinfilm prepared at room temperaturę by r.f. reactive sputtering, Appl. Surf. Sci. 185 (2002) 262-266
• [9] C.W.Chen at all, Thin Solid Films 447-448(2004) 632-637