Effect of Sputtered Current Ratio on Titanium Aluminum Nitride Films under DC Reactive Magnetron Co-Sputtering

Main Article Content

สายัณห์ ผุดวัฒน์
พรพันธ์ ภารพ
กมล เอี่ยมพนากิจ
มติ ห่อประทุม
ธนัตถา รัตนะ

Abstract

Titanium aluminum nitride thin films were prepared by DC reactive magnetron co-sputtering. Titanium and aluminum were used as sputtering targets. Deposition occurred under argon and nitrogen gases ambient with the flow rates of 4.0 and 2.5 sccm, respectively. Films were deposited under the changing of sputtering current for Ti and Al targets. It is found that when the sum of the sputtered currents of the Ti and Al targets is the same, the film thickness is nearby similar. The element of Ti in the film increased as the sputtered current of Ti increased, resulting in a lower percentage of transmittance because Ti showed a good absorption film. Under the Ti/Al ratio of 1.31/1.00, the normal solar transmittance percentage (Tavg) was 61.01 %. In contrast, the higher Al content showed a higher light transmittance. Under a condition of coating the film with the sputtered current of Ti of 500 mA and Al of 400 mA, the film had a high light transmittance percentage. When the coating time was increased, the thickness of the film was also increased, and surface structure was induced to be greater grain size with columnar structure. With the coating times of 15, 30 and 60 min, the average grain sizes were 28, 46 and 57 nm, respectively, the average thicknesses were 196, 268 and 357 nm, respectively, and Tavg were 73.01 54.70 and 25.97 %, respectively. The film with a coating time of 60 min was formed in the crystal structure of TiAlN for (111), (200) and (200) plane. Under this coating condition, it is suggested that the films are suitable for further application with their optical and structural properties.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

Section
วิทยาศาสตร์กายภาพ
Author Biographies

สายัณห์ ผุดวัฒน์

สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120

พรพันธ์ ภารพ

สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120

กมล เอี่ยมพนากิจ

สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120

มติ ห่อประทุม

ห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีฟิล์มบางเชิงแสง ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120

ธนัตถา รัตนะ

ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา ถนนลงหาดบางแสน ตำบลแสนสุข อำเภอเมือง จังหวัดชลบุรี 20131

References

[1] Bach, F.W., Laarmann, A. and Wenz, T., 2006, Modern Surface Technology, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
[2] Leon, I.M. and Reinhard, G., 1970, Hand Book of Thin Film Technology, McGraw-Hill, Inc., New York.
[3] Drnovšek, A., Panjan, P., Panjan, M. and Čekada, M., 2016, The influence of growth defects in sputter-deposited TiAlN hard coatings on their tribological behavior, Surf. Coat. Technol. 288: 171-178.
[4] Zhou, W., Liang, J., Zhang, F., Mu, J. and Zhao, H., 2014, A comparative research on TiAlN coatings reactively sputtered from powder and from smelting TiAl targets at various nitrogen flow rates, Appl. Surf. Sci. 313: 10-18.