マグネトロンスパッタリングによる薄膜成長におけるパラダイムシフト:成長膜のガスイオンから金属イオンへの照射【JST・京大機械翻訳】

Greczynski Grzegorz; Petrov Ivan; Greene J. E.; Hultman Lars

文献

J-GLOBAL ID：201902245738986177 整理番号：19A2835052

マグネトロンスパッタリングによる薄膜成長におけるパラダイムシフト:成長膜のガスイオンから金属イオンへの照射【JST・京大機械翻訳】

Paradigm shift in thin-film growth by magnetron sputtering: From gas-ion to metal-ion irradiation of the growing film

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巻： 37 号： 6 ページ： 060801-060801-46 発行年： 2019年
JST資料番号： C0789B ISSN： 0734-2101 CODEN： JVTAD6 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

イオン照射は,マグネトロンスパッタリングにより低温で成長させた耐火性セラミック薄膜のナノ構造,相含有量および物理的性質を制御するための重要なツールである。しかし,ガス-イオン照射とは対照的に,耐火性セラミック薄膜の特性に及ぼす金属イオン照射の影響は,(i)標準直流マグネトロンスパッタリング(DCMS)中の低金属イオン濃度(数%),及び(ii)ガスイオンフラックスから金属イオンを分離する困難さのために広く研究されていない。最近,高出力インパルスマグネトロンスパッタリング(HiPIMS)の開発により,高イオン化金属イオンプラズマを提供する状況が劇的に変化した。さらに,スパッタリング条件の注意深い選択により,成長する膜表面に入射する金属イオンの電荷状態,エネルギーおよび運動量を調整できるようなガス希薄化効果の開発が可能になる。これは,各HiPIMSパルスの金属イオンリッチ部分に同期したパルス基板バイアスの使用により可能である。本レビューでは,ArおよびAr/N_2雰囲気中の遷移金属(TM)ターゲットのHiPIMSおよびHiPIMS/DCMS同時スパッタリング中の基板位置で行った時間分解質量分析の結果を要約することにより始めた。金属-およびガス-イオン束の時間発展の知識は,入射金属イオンエネルギーの正確な制御およびガス-イオン照射の役割を最小化するために不可欠である。次に,金属イオン同期HiPIMSによる二元,擬二元および擬三元TM窒化物合金の成長に関する結果をレビューした。ガスイオンとは対照的に,格子間サイトにトラップされた割合の金属イオンは,主に格子サイトに組み込まれ,非常に低い圧縮応力をもたらす。さらに,膜形成種とのより近い質量整合は,より効率的な運動量移動をもたらし,低い堆積温度での膜の多孔性を除去するために必要な反跳密度とエネルギーを提供する。いくつかの新しい膜成長経路を実証した。(i)金属とセラミックの両方に典型的に関連する特性を組み合わせたナノ構造Nドープbcc-CrN_0.05膜,(ii)高密度,硬,無応力Ti_0.39Al_0.61N,(iii)単相立方晶Ti_1-xSi_xN,(iv)外部加熱なしで堆積した高密度Ti_0.92Ta_0.08N膜の選択的重金属イオン衝撃による硬さの劇的増加。Copyright 2019 AIP Publishing LLC All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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金属薄膜 , 薄膜成長技術・装置

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