Štúdium štruktúry a vlastností tenkých vrstiev čierneho hliníka pripraveného pomocou magnetrónového naprašovania

Abstract

Tenké vrstvy čiernych kovov sú charakteristické veľmi drsným fraktálovitým povrchom. V porovnaní s bežnými reflektívnymi kovmi disponujú čierne vrstvy podstatne vyšším pomerom povrchu k celkovému objemu vzorky, vďaka čomu môžu byť využité napr. ako základ optických a chemických senzorov. V tejto bakalárskej práci sú skúmané a porovnávané vlastnosti tenkých vrstiev čierneho a reflektívneho hliníka s hrúbkou od 50 do 700 nm pripravených pomocou pulzného DC magnetrónového naprašovania. Malé množstvo dusíka, ktoré je privedené počas depozície do komory, má za následok zmenu v štruktúre a raste čiernych vrstiev. Výrazne odlišná morfológia ich povrchu je skúmaná po- mocou kontaktného profilometru, mikroskopie atomárnych síl a skenovacieho elektrónového mikroskopu. Merania získané týmito prístrojmi poskytujú cenné informácie týkajúce sa štruktúry povrchu ako aj spôsobe ich rastu. Bola pozorovaná rastúca závislosť drsnosti a strednej veľkosti kryštalitov s hrúbkou vrstiev. Analýza vykonaná difrakciou röntgenového žiarenia ukazuje, že obe vzorky majú rovnakú kryštalickú štruktúru zodpovedajúcu plošne centrovanej kubickej mriežke. Spektrofotometrické meranie spekulárnej reflektancie umož- ňuje...

Black metallic thin films are characterized by their excessively rough fractal-like surface structure. Furthermore, black metal films have a much bigger surface- to-volume ratio compared to classic reflective metals. Therefore, they can be used e.g. as a basis for optical or chemical sensors. In the present bachelor thesis, we study and pro- vide a comparison between the properties of reflective and black thin films with thickness in the range of 50-700 nm prepared by pulsed DC magnetron sputtering. A small amount of nitrogen that is introduced during deposition to a chamber is responsible for a change in the structure and the growth of the black films. Different surface morphology is studied using a contact profilometer, atomic force microscope and scanning electron microscope. The measurements obtained by these instruments provide valuable information regarding the overall surface structure and means of growth. The surface roughness, as well as the mean crystallite size was observed to increase with the thickness of the films. The X-ray diffraction analysis shows that both types of film crystallize in the face-centered cubic crystal structure. Spectrophotometrical measurements of specular reflectance pro- vide quantitative information about the optical properties. The ultraviolet, visible and near-infrared...