تهیه لایه های نازک tin به روش کندوپاش مگنوترونی واکنشی و بررسی خواص الکتریکی و ساختاری آنها

مفید بودن خصوصیات لایه های نازک باعث شده است که چه از نظر علمی و چه از نظر تکنولوژی به لایه های نازک توجه ویژه ای مبذول شود. تهیه لایه های نازک مستلزم استفاده از مقدار کمی ماده می باشد که این به نوبه ی خود صرفه جویی در هزینه و مقدار ماده است . در سال های اخیر مطالعه روی لایه های نازک نیترید تیتانیوم بسیار گسترده شده است. به دلیل خصوصیات مکانیکی مناسب و سختی زیاد و پایداری شیمیایی و حرارتی بالا این لایه ها در صنعت به عنوان پوشش های حفاظتی و مقاوم در برابر سایش برای استفاده بر روی ابزارهای برشی و دیگر قطعات صنعتی کاربردهای ویژه ای دارند. لایه های نازک tin با داشتن مقاومت الکتریکی پایین در صنایع میکروالکترونیک نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. رسانایی گرمایی لایه های نازک tin به طور قابل ملاحظه ای از رسانایی گرمایی ماده حجمی کمتر است که این خاصیت از نظر تکنولوژیکی مهم است و این لایه ها را برای پوشش های مقاوم در برابر حرارت مناسب می کند. در این پایاننامه از روش کندوپاش مگنوترونی واکنشی برای تهیه لایه های نازک نیترید تیتانیوم استفاده شده است. هدف (کاتد) مورد استفاده یک دیسک تیتانیومی با خلوص بالا است که بر روی مگنوترون تخت دستگاه کندوپاش قرار می گیرد. گازهای کندوپاشی و واکنشی به ترتیب آرگون و نیتروژن هستند که با تخلیه الکتریکی در آنها پلاسما تشکیل می شود. لایه های نازک tin بر روی زیرلایه هایی از جنس شیشه و سرامیک نهشته شدند. چهار گروه از لایه ها با تغییر دادن شرایط مختلف لایه نشانی تهیه شدند. در این لایه ها، متغیری که تاثیر تغییرات آن بر روی خواص ساختاری، الکتریکی و مکانیکی لایه ها مورد بررسی قرار گرفت، به ترتیب عبارتند از نرخ شارش گاز نیتروژن، توان منبع تغذیه، دمای زیرلایه و دمای بازپخت لایه ها. خصوصیات ساختاری لایه ها توسط تحلیل طیف پراش پرتو ایکس (xrd) بررسی شده اند. مقاومت الکتریکی ویژه آنها توسط دستگاه چهارسوزنی و سختی آنها نیز توسط دستگاه سختی سنج ویکرز اندازه گیری شده است. نتایج نشان دهنده آن است که با افزایش نرخ شارش نیتروژن، اندازه دانه و بلورینگی لایه ها کاهش می یابد که موجب کاهش سختی و افزایش مقاومت الکتریکی لایه ها می شود. با افزایش توان منبع تغذیه، نرخ نهشت لایه ها و اندازه دانه ی آنها افزایش می یابد. افزایش اندازه دانه موجب بهبود خواص فیزیکی لایه ها (افزایش سختی و کاهش مقاومت الکتریکی ویژه آنها) می شود. با افزایش دمای زیرلایه، بلورینگی و اندازه دانه ی لایه ها افزایش می یابد. در نتیجه ی افزایش اندازه دانه، مقاومت الکتریکی و سختی لایه ها به ترتیب کاهش و افزایش می یابند. بازپخت لایه ها به مدت 2 ساعت در دمای c°400 موجب افزایش اندازه دانه و سختی آنها می گردد.