Vliv délky napěťového pulzu na reaktivní vysokovýkonovou pulzní magnetronovou depozici vrstev HfO2

Michal TICHÝ

Bachelor's thesis

The influence of a voltage pulse duration on reactive High-Power Impulse Magnetron Sputtering deposition of HfO2 films

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá problematikou přípravy tenkých vrstev HfO2 pomocí reaktivního vysokovýkonového pulzního magnetronového naprašování (HiPIMS) a měření jejich vlastností. Byl zkoumán vliv délky napěťového pulzu na parametry magnetronového výboje, depoziční rychlost a vlastnosti připravených vrstev při zachování průměrné výkonové hustoty na terči přibližně 30 W.cm-2, frekvenci f = 500 Hz, v atmosféře Ar + O2, při tlaku argonu pAr = 2 Pa. Proměnným parametrem depozic byla délka pulzu t1, s hodnotami 50, 100, 150 a 200 mikrosekund. Bylo zjištěno, že s rostoucí délkou pulzu roste depoziční rychlost, a to ze 110 nm/min na 194 nm/min. Dále byl zhodnocen vliv napouštění O2 a zjištěny hodnoty řídící veličiny tlaku, při kterých dochází k sepnutí a vypnutí kyslíkového pulzu. RTG analýza ukázala závislost preferované orientace krystalové mříže na délce pulzu. Měření mechanických vlastností ukázalo, že s rostoucí délkou pulzu se hodnoty tvrdosti tenké vrstvy prakticky nemění a měření optických vlastností ukázalo nárůst hustoty vrstvy s délkou pulzu a zároveň zachování stechiometrie vrstev. …moreless

Abstract:

This bachelor thesis deals with the preparation of HfO2 thin films using reactive high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) and measuring of their properties. The influence of a voltage pulse duration on parameters of magnetron discharge, deposition rate and properties of prepared films were studied, while maintaining average power density on the target approximately at 30 W.cm-2, frequency f = 500 Hz, in atmosphere of Ar + O2, at a pressure of argon pAr = 2 Pa. The variable parameter of depositions was the pulse duration t1, with values 50, 100, 150, 200 microsecond. It was found out that with increasing pulse duration also the deposition rate is increasing, from 110 nm/min to 194 nm/min. Furthermore, the influence of filling with O2 was studied and values of the control variable pressure, which leads to switching on and off the oxygen pulse, were observed. X-ray analysis showed the dependence of the preferred orientation of the crystal lattice on the pulse duration. The measurement of mechanical properties showed that with increasing pulse duration, the values of hardness of the thin films are practically constant and the measurement of optical properties showed an increase of density of films with increasing pulse duration, while maintaining the stoichiometry of films. …moreless

Keywords

HfO2, reaktivní magnetronové naprašování, HiPIMS, délka pulzu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jiří Rezek, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Bachelor programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Applied and Engineering Physics