Структура и свойства пленок Zr-Ti-B-C и Nb-Ti-B-C с улучшенными термической стабильностью и электрофизическими свойствами
Кирюханцев-Корнеев Ф. В., Чертова А. Д., Левашов Е. А., Башкиров Е. А.
Ключевые слова: РЕЗИСТИВНЫЕ ПЛЁНКИ, МАГНЕТРОННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ, ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ
Аннотация
Материалы в системе Me-B-C (Me – Zr, Ti, Nb и т.д.), благодаря высокой термической стабильности и относительно низкому электросопротивлению в широком температурном диапазоне, имеют высокий потенциал применения в качестве резистивных тонких плёнок. Целью данной работы являлось исследование влияния параметров импульсного магнетронного распыления на структуру, механические, оптические и электрофизические характеристики покрытий Zr-Ti-B-C и Nb-Ti-B-C.Покрытия Zr-Ti-B-C-N и Nb-Ti-B-C-N были получены методом магнетронного распыления на постоянном токе, а также в импульсном и высокомощном импульсном режимах с использованием керамических мишеней на основе околоэвтектических композиций (Ti,Zr)B2+40%(Ti,Zr)C и (Ti,Nb)B2+40%(Ti,Nb)C. В качестве подложек использовались пластины из Al2O3 и Si/SiO2. Покрытия осаждались в среде Ar при рабочем давлении 0,1-0,2 Па. Структура покрытий была исследована методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), рентгенофазового анализа и оптической эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда. Механические и электрофизические свойства определялись методом наноиндентирования и 4-х зондовым методом, соответственно. Исследование термической стабильности проводилось при нагреве в колонне ПЭМ и с использованием вакуумного отжига.
Результаты показали, что покрытия Zr-Ti-B-C и Nb-Ti-B-C обладали плотной малодефектной структурой с высокой долей аморфной фазы. Твёрдость, модуль упругости и упругое восстановление для покрытий находились в пределах 25-30 ГПа, 280-310 ГПа и 60-70%, соответственно. Покрытия обладали удельным электрическим сопротивлением в диапазоне 200-450 мкОм∙см и низким температурным коэффициентом сопротивления порядка 1×10-5 1/К. Результаты in situ нагрева в ПЭМ и вакуумных отжигов показали, что все покрытия характеризовались стабильностью структуры до 600°С. Высокая термическая стабильность покрытий обеспечивает постоянство удельного электросопротивления при температурах 20-600°С.
Structure and properties of Zr-Ti-B-C and Nb-Ti-B-C films with improved thermal stability and electrophysical properties
Ph.V. Kiryukhantsev-Korneev, A.D. Chertova, E.A. Levashov, E.A. Bashkirov
Keywords: RESISTIVE FILMS, MAGNETRON SPUTTERING, ELECTRICAL RESISTANCE, THERMAL STABILITY
