Vývoj a studium pokročilých multivrstev a nanokompozitů připravených s použitím magnetronového naprašování a PECVD

Bc. Richard Václavik

Master's thesis

Development and characterisation of multilayer coatings and nanocomposites prepared using magnetron sputtering and PECVD

Abstract:

The aim of the diploma thesis is the study of advanced nanocomposite plasma polymers and multilayer structures prepared using plasma deposition methods. Plasma polymers were deposited in a capacitively coupled radiofrequency discharge from a mixture of monomer hexamethyldisiloxane (HMDSO) and oxygen as carrier gas. The multilayers were deposited by magnetron sputtering of titanium and nickel, by cyclic switching on and off of the targets. TiNi multilayers were studied using various indentation and tribological tests. The layering was verified to obtain a higher hardness than the materials of which the layers consist of and the periodic development of mechanical properties with a depth of penetration using dynamic indentation was also demonstrated. Nanocomposite plasma polymers underwent measurements by various indentation methods (partial unloading, creep tests, dynamic nanoindentation, etc.), thus obtaining a comprehensive analysis of mechanical properties. It has been shown that dynamic nanoindentation is significantly more suitable for the description of viscoelastic properties, the chosen place of indentation significantly affects the measurement results and also the relationship between deposition parameters and mechanical properties of plasma polymers.

Abstract:

Diplomová práce se věnuje studiu pokročilých nanokompozitních plazmových polymerů a multivrstevnatých struktur připravených použitím plazmových depozičních metod. Plazmové polymery byly deponovány v kapacitně vázaném radiofrekvenčním doutnavém výboji ze směsi monomeru hexametyldisiloxan (HMDSO) a nosného plynu kyslík. Multivrstvy byly deponovány pomocí magnetrónového naprašování z titanu a niklu, cyklickým zapínáním a vypínáním terčů. Multivrstvy TiNi byly studovány pomocí různých indentačných a tribologických testů. Ověřilo se nejvhodnější vrstvení pro zisk vyšší tvrdosti než samotné materiály, z kterých se vrstva skládá a také byl prokázán periodický vývoj mechanických vlastností s hloubkou vniku použitím dynamické indentácie. Nanokompozitní plazmové polymery podstoupili měření různými indentačnými metodami (částečné odlehčování, creepové testy, dynamická nanoindentácia a.i.), čímž byla získána komplexní analýza mechanických vlastností. Bylo prokázáno, že dynamická nanoindentáca je výrazně vhodnější pro popis viskoelastických vlastností, zvolené místo indentácie výrazně ovlivňuje výsledky měření a také vztah mezi depozičními parametry a mechanickými vlastnostmi plazmových polymerů.

Keywords

plazmové polymery, multivrstvy, PECVD, magnetronové naprašování, mechanické vlastnosti, dynamická nanoindentace, plasma polymers, multilayers, magnetron sputtering, mechanical properties, dynamic nanoindentation

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 8. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 7. 9. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Vilma Buršíková, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Vladislav Navrátil, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Plasma Physics