การเตรียมและศึกษาลักษณะเฉพาะของฟิล์มบางโครเมียมอะลูมิเนียมไนไตรด์โครงสร้างนาโนที่เคลือบด้วยวิธีรีแอกทีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริงจากเป้าสารเคลือบแบบอัลลอย

Abstract

ฟิล์มบางโครเมียมอะลูมิเนียมไนไตรด์ (CrAlN) เคลือบบนซิลิกอนด้วยวิธีรีแอกทีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริงจากเป้าสารเคลือบแบบอัลลอย เมื่อแปรค่าอัตราไหลแก๊สไนโตรเจนในช่วง 2 -6 sccm และแปรค่ากระแสไฟฟ้าของเป้าสารเคลือบในช่วง 300 -700 mA ฟิล์มบางที่เคลือบได้นำไปวิเคราะห์ด้วยเทคนิค XRD, EDS, FE-SEM และ Nanoindentation ผลการศึกษา พบว่า (1) กรณีแปรค่าอัตราไหลแก๊สไนโตรเจนฟิล์มบางที่เตรียมได้เป็นชั้นเคลือบของ CrAlN ที่มีโครงสร้างแบบสารละลายของแข็ง (Cr,Al)N ที่ระนาบ (111), (200) และ (220) ขนาดผลึกมีค่าในช่วง 14.60 -24.69 nm ค่าคงที่แลตทิชมีค่าในช่วง 4.121 -4.145 Å ฟิล์มบางที่เตรียมได้มีโครเมียม อะลูมิเนียมและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบธาตุทางเคมีในอัตราส่วนต่าง ๆ ฟิล์มบาง CrAlN ที่เคลือบที่อัตราไหลแก๊สไนโตรเจนต่ำ มีลักษณะแน่นทึบ และเปลี่ยนเป็นโครงสร้างแบบคอลัมนาร์เมื่อเคลือบที่อัตราไหลแก๊สไนโตรเจนสูงขึ้น ความหนาของฟิล์มบางลดลงจาก 1610 เป็น 652 nm (2) กรณีแปรค่ากระแสไฟฟ้าของเป้าสารเคลือบฟิล์มบางที่เตรียมได้เป็นชั้นเคลือบของ CrAlN ที่มีโครงสร้างแบบสารละลายของแข็ง (Cr,Al)N ที่ระนาบ (111), (200) และ (220) ขนาดผลึกมีค่าในช่วง 15.58 -26.24 nm ค่าคงที่แลตทิชมีค่าในช่วง 4.122 -4.149 Å ฟิล์มบางที่ได้มีโครเมียมอะลูมิเนียมและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบธาตุทางเคมีในอัตราส่วนต่าง ๆ ฟิล์มบางมีโครงสร้างแบบคอลัมนาร์ (3) ความแข็งของฟิล์มบางวัดจากเทคนิค Nanoindentation เมื่อเพิ่มอัตราไหลแก๊สไนโตรเจน ความแข็งของฟิลม์ มีค่าเพิ่มขึ้นจาก 13.98 เป็น 31.35 GPa เมื่อเพิ่มกระแสไฟฟ้าของเป้าสารเคลือบ ความแข็งของฟิล์มมีค่าลดลงจาก 31.27 เป็น 16.64 GPa