Depozice vrstev Y2O3 a měření jejich kontaktního úhlu a mechanických vlastností

Šárka BATKOVÁ

Bachelor's thesis

Deposition of Y2O3 films and measurement of their contact angle and mechanical properties

Abstract:

Tato práce se zabývá vrstvami Y2O3 vytvořenými magnetronovým naprašováním a následným měřením jejich vlastností. Zkoumané vrstvy byly vytvořeny při parciálním tlaku kyslíku 0,6 Pa a 0,4 Pa. Byly měřeny jak mechanické vlastnosti a vlastnosti povrchu (tvrdost, tloušťka a drsnost), tak kontaktní úhel a povrchová energie. Ukázalo se, že první vrstva připravená při parciálním tlaku 0,4 Pa vykazuje větší tvrdost (H = 8,9 GPa), než druhá vrstva připravená při parciálním tlaku 0,6 Pa (H = 7,1 GPa). Tloušťka byla naopak zjištěna u druhé vrstvy větší (h = 494 nm) než u vrstvy první (h = 349 nm) a drsnost byla naměřena pro obě vrstvy stejná (Ra = 45 nm). Povrchová energie první vrstvy vyšla 26,14 mJ.m-2, druhé vrstvy pak 25,87 mJ.m-2. Kontaktní úhel vody byl pro první vrstvu změřen jako 103,4° a pro druhou vrstvu 100,4°. Takto velké hodnoty kontaktních úhlů potvrzují, že oxid yttria vykazuje hydrofobní chování obdobně jako oxidy prvků lanthanoidové řady a to z důvodu přibližně stejné elektronegativity. Oxidy prvků lanthanoidové řady lze tedy nahradit oxidem yttria.

Abstract:

This thesis deals with Y2O3 films deposited using magnetron sputtering and measurement of their properties. The examined films were formed under a partial pressure of oxygen of 0.6 Pa and 0.4 Pa. Mechanical and surface properties (hardness, thickness and roughness) were measured, as well as contact angle and surface energy. It was shown that the first film deposited at a partial pressure of 0.4 Pa exhibits greater hardness (H = 8.9 GPa) than the second film prepared at a partial pressure of 0.6 Pa (H = 7.1 GPa). The thickness was observed to be greater for the second film (h = 494 nm) than for the first film (h = 349 nm) and surface roughness was the same for both films (Ra = 45 nm). Surface energy of the first film was 26.14 mJ.m-2, surface energy of the second film was 25.87 mJ.m-2. The contact angle of water was measured as 103.4 ° for the first film and 100.4 ° for the second film. Such high values of contact angles confirm that yttrium oxide exhibits hydrophobic behavior like the oxides of elements of the lanthanide series. That is because of the approximately same electronegativity of these elements. Oxides of the lanthanide series can therefore be replaced by yttrium oxide.

Keywords

magnetronové naprašování, Y2O3, kontaktní úhel, hydrofobie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 5. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Jindřich Musil, DrSc.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

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