โครงสร้างและพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันของฟิล์มบางไทเทเนียมไนไตรด์ ที่เคลือบด้วยเทคนิครีแอคทีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาโครงสร้างและพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันของฟิล์มบางไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN) ที่เคลือบด้วยเทคนิควิธีรีแอคทีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง โดยศึกษาโครงสร้างผลึกและพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิ อบอ่อนในช่วง 500 - 1000 °C จากนั้นทำการศึกษาลักษณะเฉพาะด้วยเทคนิควิเคราะห์การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD), เทคนิคเอกซ์เรย์สเปคโตรสโคปีแบบกระจายพลังงาน (EDS) และ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิดฟิลด์อีมิสชัน (FE-SEM) ผลการศึกษาด้วยเทคนิค XRD พบว่าเกิดออกซิเดชัน โดยมีรูปแบบการเลี้ยวเบนของโครงสร้างไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสรูไทล์ตั้งแต่อุณหภูมิ 600 °C ขึ้นไปและความเข้มการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิอบอ่อน มีการรวมตัวของเกรนไปตามอุณหภูมิซึ่งสังเกตจากเทคนิค FE-SEM จากภาคตัดขวางของฟิล์มบางแสดงให้เห็นชั้นออกไซด์ขนาดบางบนฟิล์ม ที่เคลือบได้ที่อุณหภูมิ 500 °C และชั้นออกไซด์มีความหนาเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิอบอ่อน ในขณะที่เกรนของฟิล์มบางไทเทเนียมไนไตรด์ที่อยู่ด้านล่างโตขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 500 °C และเริ่มมีช่องว่างเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 700 °C ขึ้นไป จากเทคนิค EDS พบธาตุออกซิเจนที่อุณหภูมิ 600 °C องค์ประกอบทางเคมีของธาตุไทเทเนียม ไนโตรเจน และออกซิเจน มีค่าเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิในการอบอ่อน ส่วนค่าอัตราการเกิดออกซิเดชันนั้นขึ้นกับอุณหภูมิในการอบอ่อน และค่าพลังงานกระตุ้นในการเกิดออกซิเดชันที่คำนวณได้ในงานวิจัยนี้มีค่าเท่ากับ 44.54 kJ/mol