ผลของกระแสสปัตเตอริงต่อโครงสร้างของฟิล์มบางไทเทเนียมไนไตรด์ ที่เคลือบด้วยวิธีรีแอคตีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง

Abstract

             ฟิล์มบางไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN) โครงสร้างระดับนาโนเคลือบลงบนแผ่นซิลิคอนและกระจกสไลด์ที่เป็นวัสดุรองรับด้วยเทคนิครีแอคตีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง เพื่อศึกษาผลของกระแสสปัตเตอริง ในช่วง 300 – 700 mA ที่มีต่อโครงสร้างของฟิล์ม โดยฟิล์มบางที่เคลือบถูกนำไปวิเคราะห์ด้วยเทคนิคต่าง ๆ ได้แก่ โครงสร้างผลึกวิเคราะห์ด้วยเทคนิค GI-XRD ความหนา โครงสร้างจุลภาคและลักษณะพื้นผิวศึกษาด้วยเทคนิค FE-SEM องค์ประกอบทางเคมีวิเคราะห์ด้วยเทคนิค EDS สีของฟิล์มวัดด้วยเครื่องยูวีวิสสเปคโตรโฟโตมิเตอร์ ผลการศึกษาพบว่าฟิล์มบางไทเทเนียมไนไตรด์ที่เคลือบได้มีโครงสร้างผลึกเป็นแบบเฟซเซนต์เตอร์คิวบิค (fcc) ที่ระนาบ (111), (200), (220) และ (311) ค่าคงที่แลตทิซมีค่าในช่วง 4.241 - 4.245 Å ทั้งนี้ฟิล์มที่เคลือบได้ทั้งหมดมีโครงสร้างผลึกในระดับนาโนโดยมีขนาดผลึกน้อยกว่า 65 nm ความหนาและขนาดผลึกมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสสปัตเตอริงเพิ่มขึ้น โดยความหนามีค่าในช่วง 412 nm ถึง 1202 nm และขนาดผลึกมีค่าในช่วง 37.0 nm ถึง 64.3 nm ทั้งนี้ฟิล์มที่เคลือบได้มีไทเทเนียมและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบในอัตราส่วนต่าง ๆ แปรค่าตามกระแสสปัตเตอริง ผลจากการวิเคราะห์ภาคตัดขวางด้วยเทคนิค FE-SEM แสดงให้เห็นว่าฟิล์มที่เคลือบได้มีโครงสร้างแบบคอมแพคคอลัมนาร์ สีของฟิล์มที่เคลือบได้เมื่อวัดในระบบ CIE L*a*b* แปรค่าตามกระแสสปัตเตอริง โดยสีของฟิล์มที่เคลือบด้วยกระแสสปัตเตอริงสูงในช่วง 500 – 700 mA มีค่าใกล้เคียงกับสีของทองคำ 24K               Nano-crystalline titanium nitride (TiN) thin films were deposited on silicon wafer and glass slides substrates by reactive DC magnetron sputtering technique. The effect of the sputtering current, in the range of 300 - 700 mA, on the structure of the as-deposited films was investigated. The as-deposited thin films were characterized by several techniques. The crystal structure was characterized by GI-XRD technique. The thickness, microstructure and surface morphologies were evaluated by FE-SEM technique. The chemical composition was measured by EDS technique. The film’s color was measured by the UV-Vis spectrophotometer. The results showed that the as-deposited TiN thin films had face center cubic (fcc) structure with the planes of (111), (200), (220), and (311). The lattice constant was in the range of 4.241 - 4.245 Å. The as-deposited thin films exhibited a nanostructure with a crystal size of less than 65 nm. The thickness and crystallite size were increased as the sputtering current was increased. The results showed that the thickness was varied from 412 nm to 1202 nm and the crystallite size were found from 37.0 nm to 64.3 nm. The as-deposited thin films composed of titanium and nitrogen in different ratios depending on the sputtering current. Cross section analysis by FE-SEM technique showed a compact columnar structure of the as-deposited thin films. The color of the as-deposited film was measured in CIE L*a*b* system was varied with the sputtering current. The as-deposited film which deposited from the high sputtering current, in the range of 500 - 700 mA, was close to the color of 24K gold.