Please use this identifier to cite or link to this item: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/72569
Title: The Influence of Layer Thickness and Deposition Conditions on Structural State of NbN/Cu Multilayer Coatings
Other Titles: Вплив товщини шарів і умов осадження на структурний стан NbN/Cu багатошарових покриттів
Authors: Sobol, O.V.
Andreev, A.A.
Meylekhov, A.A.
Postelnyk, А.А.
Stolbovoy, V.A.
Ryshchenko, I.M.
Sagaidashnikov, Yu.Ye.
Kraievska, Zh.V.
Keywords: vacuum arc
NbN/Cu
period
bias potential
phase composition
structure
solid solution
вакуумна дуга
період
потенціал зміщення
фазовий склад
структура
твердий розчин
Issue Year: 2019
Publisher: Sumy State University
Citation: The Influence of Layer Thickness and Deposition Conditions on Structural State of NbN/Cu Multilayer Coatings [Текст] / O.V. Sobol, A.A. Andreev, A.A. Meylekhov [et al.] // Журнал нано- та електронної фізики. – 2019. – Т.11, № 1. – 01003(5cc). - DOI: 10.21272/jnep.11(1).01003.
Abstract: The influence of the main physical and technological factors of structural engineering (layer thickness, nitrogen atmosphere pressure and bias potential) on the structural-phase state of the NbN/Cu coatings was studied. It was established that with an increase in the thickness of niobium nitride layers from 8 to 40 nm (in the NbN/Cu multilayer composition), the phase composition changes from the metastable NbN (cubic crystal lattice, NaCl structural type) to the equilibrium ε-NbN phase with a hexagonal crystal lattice. At low pressure PN = 7·10 – 4 Torr in thin layers (about 8 nm thick), regardless of the Ub, the-NbN phase is formed. The reason for the stabilization of this phase can be the uniformity of the metallic fcc crystal lattice of the δ-NbN phase with the Cu crystal lattice. As the pressure increases from РN = 7·10 – 4 Torr to 3·10 – 3 Torr, a more equilibrium ε-NbN phase with a hexagonal crystal lattice is formed. An increase in the bias potential during deposition from – 50 V to – 200 V mainly affects the change in the preferred orientation of crystallite growth. In thin layers of the -NbN phase (about 8 nm), a crystallite texture with the [100] axis is formed. In layers with a thickness of 40-120 nm, crystallites of the -NbN phase are predominantly formed with a hexagonal (004) plane parallel to the growth plane. At the greatest layer thickness (more than 250 nm), the NbN phase crystallites are predominantly formed with a (110) hexagonal lattice plane parallel to the growth plane. The results obtained show great potential for structural engineering in niobium nitride when it is used as a constituent layer of the NbN/Cu multilayer periodic system.
Досліджено вплив основних фізичних та технологічних факторів структурного проектування (товщина шару, тиск атмосфери та потенціал відхилення) на структурно-фазовий стан оболонок NbN/Cu. Встановлено, що при збільшенні товщини шарів нітриду ніобію від 8 до 40 нм (в багатошаровій композиції NbN/Cu) відбувається зміна фазового складу від метастабільного NbN (кубічна кристалічна решітка, структурний тип NaCl) до рівноважної NbN фази з гексагональної кристалічною решіткою. При низькому тиску РN = 7·10 – 4 Торр в тонких шарах (товщиною близько 8 нм) незалежно від Ub відбувається формування NbN фази. Причиною стабілізації цієї фази може бути однотипність металевої ГЦК кристалічної решітки NbN фази з кристалічною решіткою Сu. При збільшенні тиску від РN = 7·10 – 4 Торр до 3·10 – 3 Торр відбувається утворення більш рівноважної NbN фази з гексагональної кристалічною решіткою. Збільшення потенціалу зміщення при осадженні від – 50 В до – 200 В в основному впливає на зміну переважної орієнтації зростання кристалітів. В тонких шарах -NbN фази (близько 8 нм) формується текстура кристалітів з вію [100]. У шарах товщиною 40-120 нм переважно формуються кристаліти -NbN фази з площиною гексагональної решітки (004) паралельною площині зростання. При найбільшій товщині шарів (більше 250 нм) відбувається переважне формування кристалітів NbN фази з площиною гексагональної решітки (110) паралельною площині зростання. Отримані результати показують великі можливості структурної інженерії в нітриді ніобію при його використанні в якості складового шару багатошарової періодичної системи NbN/Cu.
URI: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/72569
Type: Article
Appears in Collections:Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views
Other13
Downloads
Other11


Files in This Item:
File Description SizeFormatDownloads 
Sobo_jnep_11_1_01003.pdf513.24 kBAdobe PDF11Download


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.