Studium struktury nanolaminátních tenkých vrstev tvořených kovem, uhlíkem a bórem připravených v průmyslových depozičních podmínkách

Bc. Pavol Matej

Diplomová práce

Structure of nanolaminated coatings containing metal, boron and carbon prepared at industrial deposition conditions

Abstract:

This thesis is focused on synthesis and analysis of thin films prepared by magnetron sputtering. Based on ab initio calculations, thin films composed of transition metal, boron and carbon with nanolaminate crystal structure should exhibit high hardness and fracture resistance. For purpose of this study, thin films of composition WBC and TaBC were prepared by non-reactive DC magnetron sputtering. Chemical composition of films was analysed by energy-dispersive spectroscopy. Morphology of surface and structure of films were studied by scanning and transmission electron microscopy. Structure of films was also analysed by photoelectron spectroscopy and X-ray diffractometry. WBC films were mostly amorphous with possible presence of WB and WC crystallite phases. TaBC films exhibit presence of TaC, TaB and TaB2 crystallite phases. Presence and crystallite size of individual phases were dependent on chemical composition.

Abstract:

Táto práce se zabývá přípravou a analýzou tenkých vrstev připravených magnetronovým naprašováním. Pomoci ab initio výpočtů bylo předpovězeno, že skupina materiálů tvořená přechodným kovem, bórem a uhlíkem tvořící nanolaminátní krystalickou strukturu by mohla vykazovat vysokou tvrdost a zároveň zvýšenou lomovou houževnatost. Cílem práce byla depozice tenkých vrstev WBC a TaBC s různou stechiometrií a analýza jejich vlastností. Vrstvy byly připravené nereaktivním DC magnetronovým naprašováním. Chemické složení vrstev bylo analyzováno pomocí energiově-disperzní spektroskopie. Byla studována morfologie a struktura vrstev pomocí skenovací a transmisní elektronové mikroskopie. Také byla vykonána analýza pomocí fotoelektronové spektroskopie a analýza krystalické struktury pomocí rentgenové difraktometrie. Při vzorcích WBC byla pozorována převážně amorfní struktura s možnou přítomností krystalických fází WB a WC. Při vzorcích TaBC byly pozorovány krystalické struktury TaC, TaB a TaB2, přičemž přítomnost jednotlivých fází a velikost krystalů byla závislá na chemickém složení a depozičním procesu.

Klíčová slova

magnetronové naprašování, tenké vrstvy, magnetron sputtering, thin films, WBC, TaBC

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 8. 6. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 6. 2021
• Vedoucí: prof. Mgr. Petr Vašina, Ph.D.
• Oponent: Vjačeslav Sochora, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fyzika / Fyzika plazmatu a nanotechnologií