تاثیر ولتاژ بایاس بر ساختار، مورفولوژی و سختی پوشش نیترید زیرکونیوم ایجاد شده به روش کندوپاش مغناطیسی واکنشی

در این پژوهش لایه های نیترید زیرکونیوم روی سیلیکون و فولاد زنگ نزن 304 با روش کندوپاش مغناطیسی واکنشی پوشش داده شدند. تاثیر ولتاژ بایاس زیرلایه روی ساختار لایه ها، مورفولوژی و سختی مورد بررسی قرار گرفت. لایه ها بوسیله ی پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسختی سنجی و میکروسکوپ نیروی اتمی آنالیز شدند. بر اساس الگوهای پراش اشعه ایکس، تنها پیک های پراش ZrN مربوط به صفحات (111) و (200) مشاهده شدند که با افزایش ولتاژ بایاس از 0 تا 150 ولت اندازه دانه ها از 19 نانومتر به 13 نانومتر کاهش یافتند. علاوه براین، مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح مقطع همه ی لایه های نیترید زیرکونیوم، ساختار ستونی را نشان دادند. همچنین تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی از سطح پوشش ها افزایش زبری سطح پوشش ها با افزایش ولتاژ بایاس را نمایش دادند. افزایش ولتاژ بایاس تاثیر مستقیم روی اندازه سختی پوشش ها داشت که برای نمونه با بایاس 100 ولت به اندازه بیشینه حدود 1720 ویکرز رسید. در ضمن اعمال ولتاژ بایاس تا یک حد بحرانی باعث افزایش تراکم لایه همراه با حذف تخلخل ها و افزایش تنش فشاری می شود و در صورتیکه مقدار ولتاژ بایاس بیشتر از 100 ولت اعمال شود، به دلیل افزایش احتمال پدیده کندوپاش مجدد، خواص مکانیکی پوشش افت می کند.