氪/三甲基硼气氛下钨靶的反应磁控溅射
材料科学
2019-09-17 v1
摘要
通过在 Kr/三甲基硼（TMB）等离子体中以 W 靶反应溅射，在升温的 Si(100) 衬底上沉积了 W-B-C 薄膜。X 射线光电子能谱（XPS）定量分析表明，薄膜富 W，W 含量在约 73 至约 93 at.% 之间。在 1 sccm TMB 下沉积的薄膜中检测到最高的金属含量。C 和 B 浓度随 TMB 流量增加而升高，最大值分别约为 18 和约 7 at.%，而 O 含量几乎恒定在 2–3 at.%。样品溅射清洗后的化学键结构分析揭示了 C-W 与 B-W 键合，未检测到 W-O 键。在 5 sccm TMB 与 500 °C 或 10 sccm TMB 与 300–600 °C 下薄膜生长过程中，薄膜 X 射线衍射显示形成了立方 100 取向的 WC1-x，并可能存在 B 的固溶体。较低的流量与较低的生长温度分别有利于 W 与 W2C 的生长。在 700 和 800 °C 下沉积因与衬底反应形成 WSi2。在 900 °C 时，XPS 分析显示薄膜中约 96 at.% 为 Si，源于 Si 互扩散。扫描电子显微镜图像显示所沉积 WC1-x 薄膜为细晶微结构。纳米压痕测得在低于 600 °C 沉积的薄膜硬度约为 23 至 31 GPa，折合弹性模量为约 220 至 280 GPa。在更高生长温度下，随着 700–800 °C 形成 WSi2 与 900 °C 富 Si 表面，硬度下降 3 至 4 倍。
引用
@article{arxiv.1909.07197,
title = {Reactive magnetron sputtering of tungsten target in krypton/trimethylboron atmosphere},
author = {Martin Magnuson and Lina Tengdelius and Fredrik Eriksson and Mattias Samuelsson and Esteban Broitman and Grzegorz Greczynski and Lars Hultman and Hans Högberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.07197},
year = {2019}
}
备注
14 pages, 8 figures