ผลของอัตราการไหลของแก๊สไนโตรเจนต่อสมบัติของฟิล์ม (Cr-Al-Nb-Si-V)N ที่เคลือบด้วยวิธีสปัตเตอริง
คำสำคัญ:
ฟิล์มไนไตรด์, ฟิล์มโลหะแก้ว, สปัตเตอริงบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติทางเคมีและกายภาพฟิล์ม (Cr-Al-Nb-Si-V)N ที่เคลือบด้วยอัตรา การไหลของแก๊สไนโตรเจนต่างกัน ตั้งแต่ 0-5 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อนาทีมาตรฐาน (Standard cubic centimeters per minute; sccm) ด้วยวิธีสปัตเตอริง โดยผลของอัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนที่ 0 sccm ผิวฟิล์มที่ได้มีลักษณะที่เรียบ และมีโครงสร้างผลึกเป็นแบบอสันฐาน ต่อมาเมื่อเพิ่มอัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนเป็น 1-5 sccm ลักษณะผิวของฟิล์ม จะเห็นเกรนได้อย่างชัดเจน โดยมีขนาด 16.6±2.9 ถึง 42.0±5.1 นาโนเมตร ตามลำดับ และมีโครงสร้างผลึกเป็นแบบโพลีคริสตัลไลน์ที่อัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนเป็น 5 sccm ซึ่งฟิล์มทั้งหมดมีองค์ประกอบธาตุซึ่งมีธาตุ Cr มากที่สุด ส่วนสมบัติด้านความแข็งและมอดูลัสได้รับผลจากการเปลี่ยนอัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนอย่างชัดเจน โดยที่อัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนระหว่าง 0-3 sccm ฟิล์มจะมีค่าความแข็งเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 10.4±0.8 ถึง 11.8±0.4 จิกะปาสคาล และค่ามอดูลัสเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 145.7±13.7 ถึง 157.3±5.8 จิกะปาสคาล ซึ่งต่ำกว่าฟิล์มที่เคลือบโดยใช้อัตราการไหลของก๊าซไนโตรเจนที่ 5 sccm ซึ่งมีค่าความแข็งเฉลี่ยที่ 14.7±0.8 จิกะปาสคาล และค่ามอดูลัสเฉลี่ยที่ 181.1±4.2 จิกะปาสคาล อันแสดงให้เห็นว่าเมื่อฟิล์มเปลี่ยนโครงสร้างผลึกจากแบบอสัณฐานเป็นแบบโพลีคริสตัลไลน์ จะทำให้ค่าความแข็งและค่ามอดูลัสเพิ่มขึ้น
References
Aissani, L., Alhussein, A., Zia, A.W., Mamba, G., & Rtimi, S. (2022). Magnetron Sputtering of Transition Metal Nitride Thin Films for Environmental Remediation. Coatings, 12, 1746
Chao, R., Cai, H., Li, H., & Xue, Y. (2022). Effect of Nitrogen Flow Rate on Microstructure and Optical Properties of Ta2 O5 Coatings. Coatings, 12, 1745.
Feng, C., Feng, X., Guan, Z., Song, H., Wang, T., Liao, W., Lu, Y., & Zhang, F. (2022). Nanocrystalline (AlTiVCr)N Multi-Component Nitride Thin Films with Superior Mechanical Performance. Nanomaterials, 12, 2722.
Kowong, R., Denchitcharoen, S., Lertvanithphol, T., Triamnak, N., Chananonnawathorn, C., Lohwong Watana, B., Chaiprapa, J., Songsiriritthigul, C., Treetong, A., Klamchuen, A., Songsiriritthigul, P., Muthitamongkol, P., Chia, J.Y., Jaruwongrungsee, K., Nuntawong, N., & Horprathum, M. (2023). Structural and mechanical behavior of Zr-W-Ti thin film metallic glasses prepared by multitarget co-magnetron sputtering. Journal of Alloys and Compounds, 936, 168330.
Lee, J., Tung, H.C., & Duh, J.G. (2015). Enhancement of mechanical and thermal properties in Zr–Cu–Ni–Al–N thin film metallic glass by compositional control of nitrogen. Materials Letters, 159, 369-372.
Li, C.L., Chung, C.Y., Lou, B.S., Lee, J.W., & Chu, J.P. (2017). Effect of Nitrogen Content on the Corrosion Resistance of Zr-Ni-Al-Si Thin Film Metallic Glass, International Journal of Electrochemical Science, 12(12), 12074-12083.
Li, Z., Zhang, Y., Wang, Y., Li, J., & Zhao, H. (2021). Effect of Nitrogen Flow Ratio on Degradation Behaviors and Failure of Magnetron Sputter Deposited Tantalum Nitride. Coatings, 11, 1133.
Ma, X., Sun, K., Li, P., Zhang, N., Wang, Q., & Wang, G. (2021). Enhanced Mechanical Properties of Metallic Glass Thin Films via Modification of Structural Heterogeneity. Materials, 14(4), 999.
Nguyen, T.A.K., Dang, N.M., Lin, C.-H., Lee, M.-C., Wang, Z.-Y., Tsai, Y.-C., & Lin, M.-T. (2023). Effects of RF Magnetron Sputtering Power on the Mechanical Behavior of Zr-Cu-Based Metallic Glass Thin Films. Nanomaterials, 13, 2677.
Sharma, A., & Zadorozhnyy, V. (1933). Review of the Recent Development in Metallic Glass and Its Composites. Metals, 11(12), 11121933.
Rajan, S.T., & Arockiarajan, A. (2021). Thin film metallic glasses for bioimplants and surgical tools: A review, Journal of Alloys and Compounds, 876, 159939.
Wang, W. H., Dong, C., & Shek, C. H. (2004). Bulk Metallic Glasses. Materials Science and Engineering, 44, 45-89.
Wang, Y. (2016). Engineering Si-Compatible Materials Based on Transparent Nitrides and Conductive Oxides (Tncos) for Broadband Active Plasmonics and Metamaterials Applications. (Doctoral dissertation). Boston University, Boston, MA.
Yiu, P., Diyatmika, W., Bönninghoff, N., Lu, Y.C., Lai, B.Z., & Chu, J.P. (2020). Thin film metallic glasses: Properties, applications and future. Journal of Applied Physics, 127(3), 030901.
Zhang, Y., Yan, X.-H., Liao, W.-B., & Zhao, K. (2018). Effects of Nitrogen Content on the Structure and Mechanical Properties of (Al0.5CrFeNiTi0.25)Nx High-Entropy Films by Reactive Sputtering. Entropy, 20, 624.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
บท
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
โปรดกรอกเอกสารและลงนาม "หนังสือรับรองให้ตีพิมพ์บทความในวารสารวิจัยมหาวิทยาลัยราชภัฏพระนคร สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี" ก่อนการตีพิมพ์
