ผลของเวลาการเคลือบที่มีต่อโครงสร้างและสมบัติของฟิล์มบางโครเมียมไนโตรด์ที่ถูกสปัตเตอร์ด้วยวิธีรีแอคตีฟดีซีแมกนีตรอน

Abstract

บทคัดย่อ ฟิล์มบางโครเมียมไนไตรด์ที่มีโครงสร้างระดับนาโนในงานวิจัยนี้จะเคลือบลงบนวัสดุรองรับที่เป็นแผ่นซิลิกอนด้วยวิธีรีแอคตีฟแมกนีตรอนสปัตเตอริงจากเป้าสารเคลือบโลหะโครเมียม ที่เวลาในการเคลือบแตกต่างกัน โดยแปรค่าเวลาการเคลือบจาก 60 นาที จนถึง 180 นาที ในงานวิจัยนี้จะศึกษาผลของเวลาในการเคลือบที่มีต่อโครงสร้างผลึก ลักษณะพื้นผิว ความหนา และ องค์ประกอบทางเคมี ฟิล์มบางที่เคลือบได้นำไปวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะด้วยเทคนิค X-ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM) และ Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) ผลการทดลองพบว่าโครงสร้างผลึก ลักษณะพื้นผิว ความหนา และ องค์ประกอบทางเคมีสัมพันธ์กับเวลาในการเคลือบ โดยพบการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ระนาบ (111) (200) และ (220) ของโครงสร้างโครเมียมไนไตรด์ เมื่อเวลาในการเคลือบมากขึ้นฟิล์มบางมีความเป็นผลึกมากขึ้นและมีขนาดผลึกเพิ่มขึ้น โดยขนาดผลึกมีค่าแปรตาม เวลาในการเคลือบ ค่าคงที่แลตทิซสอดคล้องกับค่ามาตรฐาน JCPDS ทั้งนี้พบว่าเกรนมีขนาดใหญ่ขึ้น ค่า RMS roughness และ ความหนามีค่าเพิ่มขึ้นจาก 9 เป็น 42 nm และ 832 เป็น 2342 nm ตามลำดับ เมื่อเพิ่มเวลาในการเคลือบสุดท้ายปริมาณธาตุโครเมียมและไนโตรเจนมีค่าอยู่ระหว่าง 42.58 ถึง 46.26 at.% และ 53.74 ถึง 57.42 at.% ตามลำดับ- - -  Effect of Deposition Time on Crystal Structure and Properties of Reactive DC Magnetron Sputtered CrN Thin Films ABSTRACT Nanocrystalline CrN thin films have been deposited on unheated silicon substrates by reactive dc magnetron sputtering from a metallic Cr target, using different deposition time varied from 60 to 180 min. The effect of deposition time on the crystal structure, surface morphologies, thickness and chemical composition of the sputtered thin films has been established. Overall characterization of the samples has been performed by X-ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Results from the experiments show that the crystal structure, surface morphology, thickness and chemical composition were found to depend directly on the deposition time. The polycrystalline CrN with (111), (200) and (220) planes were investigated. The longer deposition time enhances the crystallinity and crystal size of the films. The crystal size depended on the deposition time. The lattice constant was in good agreement with JCPDS standard. The grain aggregation with increasing of RMS roughness and thickness from 9 - 42 nm and 832 - 2342 nm, respectively, through the longer deposition time was observed. The Cr and N contents in the films were varied from 42.58 to 46.26 at.% and 53.74 to 57.42 at.%, respectively.