Charakterizace tenkých vrstev nanesených magnetronovým naprašováním na teplotně citlivé materiály

Bc. Anna Krobotová

Master's thesis

Characterization of thin films deposited by magnetron sputtering on temperature sensitive materials

Abstract:

Diplomová práce je zaměřena na charakterizaci tenkých vrstev CuAg, Cu, Ti, Zr, CuxAgyO, CuxO, TiOx a ZrOx nanesených na teplotně citlivé filtrační materiály technologií PVD, DC magnetronovým naprašováním. Byla provedena charakterizace vrstev elektronovou mikroskopií (SEM) s EDS analýzou, měřením jejich tloušťky, hodnocením parametrů drsnosti povrchu, tribologickou zkouškou a hodnocením odolnosti vůči deformaci, měřením kontaktního úhlu smáčení, povrchové energie, propustnosti filtrů a antibakteriálních vlastností. Výzkum prokázal, že vrstvy CuxAgyO a CuxO mají obdobnou tloušťku jako vrstvy vytvořené bez reaktivního plynu, zatímco vrstvy TiOx a ZrOx potřebují trojnásobnou dobu depozice pro dosažení obdobné tloušťky jako vrstvy z čistých kovů. U tribologických vlastnosti lze předpokládat, že kyslíkové povrchy mohou být více odolné abrazi. U veškerých kyslíkových vrstev byly naměřeny nižší hodnoty statického i dynamického koeficientu tření. Z výsledků nárůstu bakteriálních kolonií na filtru je patrné snížení pro E. coli u veškerých vzorků deponovaných z targetů CuAg a Cu. U bakterie M. luteus bylo detekováno snížení oproti substrátu u veškerých vzorků, přičemž nejvýznamnější bylo pozorováno u tenkých vrstev CuAg a CuxAgyO.

Abstract:

The Diploma Thesis is focused on the characterization of thin films of CuAg, Cu, Ti, Zr, CuxAgyO, CuxO, TiOx and ZrOx deposited by PVD technology, specifically DC magnetron sputtering, on temperature-sensitive filtration materials. The characterization included scanning electron microscopy (SEM) with EDS analysis, thickness measurement, surface roughness parameter evaluation, tribological testing, resistance to deformation testing, contact angle measurement, surface energy evaluation, filter permeability, and antibacterial properties assessment. The research demonstrated that CuxAgyO and CuxO films have similar thicknesses to films created without reactive gas, whereas TiOx and ZrOx films require three times the deposition time to achieve a similar thickness as films from pure metals. In terms of tribological properties, oxygen-containing films may be more resistant to abrasion. All oxygen-containing layers exhibited lower static and dynamic friction coefficients. The results also indicate reduced bacterial colony growth on the filter for E. coli in all samples deposited from CuAg and Cu targets. A reduction compared to the substrate was detected in all samples, with the most significant effect observed in thin CuAg and CuxAgyO layers for M. luteus bacteria.

Keywords

CuxAgyO, CuxO, TiOx a ZrOx tenké vrstvy, magnetronové naprašování, filtry se skleněnými vlákny, nylonové filtry, filtrace, užitné vlastnosti, antibakteriální vlastnosti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Totka Bakalova, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Materials and Technology / Materials and Technology