Influence of Substrate Temperature on the Formation of Titanium Carbide Film

Abstract

Протягом останніх десятиліть, плівки карбіду титану використовуються як матеріали для покриттів. Карбід титану проявляє чудові механічні та хімічні властивості, такі як висока температура плавлення, твердість і гарна хімічна та термічна стабільність. Плівки карбіду титану наносилися на скляні та монокристалічні кремнієві підкладки методом іонно-плазмового магнетронного розпилення при постійному струмі з об'єднаної мішені графіт/титан. Плівки карбіду титану з різними співвідношеннями C/Ti можуть бути нанесені методом магнетронного розпилення при постійному струмі з використанням титанових листів в області ерозії графітової мішені як джерела твердого вуглецю. Залежність температури підкладки (150, 250, 350, та 450 °С) від утворення фази карбіду титану вивчалася методом рентгеноструктурного аналізу та раманівської спектроскопії. Зразки досліджувалися двома різними раманівськими спектрометрами: AFM-Raman instrument Solver Spectrum (NT-MDT) з 473 нм лазером і NTegra Spectra (NT-MDT) з 473 нм і 633 нм лазерами. Стехіометрія осаджених плівок визначалася за допомогою енергодисперсійного рентгенівського спектроскопічного аналізу.

Titanium carbide films have shown an extensive development during the last decades as coating materials. Titanium carbide shows excellent mechanical and chemical properties like a high melting point, hardness and great chemical and thermal stability. Titanium carbide films were deposited on glass and monocrystalline silicon substrates by direct current (DC) magnetron ion-plasma sputtering process from graphite/titanium combined target. Titanium carbide films with various C/Ti ratios can be deposited by DC magnetron sputtering using titanium sheets on the graphite target erosion area as a solid carbon source. The dependence of substrate temperature (150, 250, 350, and 450 °С) on the formation of titanium carbide phase was studied by X-ray diffraction analysis and Raman spectroscopy. The samples were studied by two different Raman spectrometers: AFM-Raman instrument Solver Spectrum (NT-MDT) with 473 nm laser and NTegra Spectra (NT-MDT) with 473 nm and 633 nm laser. The stoichiometry of deposited films was determined by energy-dispersive X-ray spectroscopy analysis.