AbstractRaman spectroscopy has been

Abstract
Raman spectroscopy has been used as a local probe to characterize the structural evolution of magnetron-sputtered decorative zirconium oxynitride ZrOxNy films which result from an increase of reactive gas flow in the deposition. The lines shapes, the frequency position and widths of the Raman bands show a systematic change as a function of the reactive gas flow (a mixture of both oxygen and nitrogen). The as-deposited zirconium nitride film presents a Raman spectrum with the typical broadened bands, due to the disorder induced by N vacancies. The recorded Raman spectrum of the zirconium oxide film is typical of the monoclinic phase of ZrO2, which is revealed also by X-ray diffraction. Raman spectra of zirconium oxynitride thin films present changes, which are found to be closely related with the oxygen content in films and the subsequent structural changes.

1. Introduction
The metal oxynitrides, MeNxOy (Me = early transition metal), belong to a new class of materials that is gaining importance because of their high potential to be used for decorative applications in high quality consumer products. During last years there has been published work about the production and characterization of metal oxynitride thin films [1–7], but the understanding of the fundamental mechanisms that explain both structural and mechanical behaviour is yet insufficient. To prepare these films, very careful control of the gas flow rates is needed since the final properties will depend much on their atomic ratio, and oxygen exhibits a stronger reactivity than
nitrogen with the metal [2]. Tuning the oxide/nitride ratio changes the crystallographic order between oxide and nitride, hence elucidating the relationship between the corresponding physical, structural and mechanical properties [6]. Most of the published work related with Raman scattering in zirconium oxide concerns dynamical properties [8–10], structural transformations induced by the additions of stabilizers [11–13] and nano-sized effects [14]. Zirconium oxide can be found basically in three different phases, cubic (c-ZrO2), tetragonal (t-ZrO2) and monoclinic (m-ZrO2). The structure of t-ZrO2 belongs to the symmetry group D4 h 15 (P42/nmc) with two units of ZrO2 per unit cell, and 6
Raman active modes. Cubic zirconia belongs to the Oh 5 (Fm3¯m) group with one unit of ZrO2 per unit cell and only one Raman active mode, while the monoclinic structure belongs to the D2 h 5 (P21/c) with four units of ZrO2 per unit cell and 18 Raman active modes [10,15]. Many transition-metal nitrides, like ZrN, crystallise in the sodium-chloride-type structures and, in an ideal “perfect” crystal, first order Raman scattering is forbidden. Nevertheless sputtered coatings are known to have vacancies that induce distortion in the structure [7], and in consequence the Raman spectrum is composed of broadened bands due to disorder and second order processes. The main purpose of this work is the preparation of singlelayered zirconium oxynitrides, ZrOxNy films and the relationship
between the composition and structure. Thin films, prepared by DC reactive magnetron sputtering, were characterized by Raman Spectroscopy (RS), and the results are correlated with the composition, evaluated by Rutherford Backscattering spectrometry (RBS), and the structure obtained by X-ray diffraction (XRD).


2. Experimental details
ZrOX thin films were deposited onto high-speed steel (AISI M2), glass and single crystal silicon (100) substrates, by reactive dc magnetron sputtering. Details on film preparation conditions can be found elsewhere [6].
The atomic composition of the as-deposition samples was measured by Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) using a 1.4 MeV He+ beam and a 2 MeV proton beam to increase the accuracy in the oxygen singnals. The analyzed area was about 0.5 * 0.5 mm2 . Ball crater tests were used to measure the thick-ness of the samples. In order to examine the film structure, X-ray diffraction experiments (XRD) were undertaken in a Philips PW 1710 apparatus, using Cu K ∝ radiation, with a step size of 0.02, a counting time of 1.25/s and a gas detector. Raman measure-ments were perfomed at room temperature with a Dilortriple monochromator, equipped with a liquid nitrogen cooled charge couple device (CCD) detector, with a resolution better than 1 cm¯¹. The excitation line, 514.5 nm, of an argon ion laser was focused onto the sample using a ×100 MS plan objective of an Olympus Microscope BHSM, in a backscattering geometry. The spectra were obtained with a measured power of about 10mWonthe sample, during an integration time of 120 s, over the range 80–1200 cm¯¹.

3. Results and discussion
3.1. Chemical analysis
The samples thickness, measured by ball cratering, and the atomic composition determined by RBS are given in Table 1. A closer look of these results indicates three distinct zones of the composition of the thin films. The films deposited with reactive gas flow lower than 10 sccm present a non-metal to zirconium atomic ratio less than one, with a constant increase of the oxygen and nitrogen content. With further increase of the reactive gas flow (10–14 sccm) the samples present an (N+O)/Zr atomic ratio varying from 1.17 to 1.44 with further increases in the oxygen content resulting in approximately the same nitrogen content. For the sample deposited with the highest reactive gas flow (15 sccm), there is a stabilization of the non-metal to metal atomic ratio. When compared to the sample produced with a 14 sccm flow, a substantial increase in the oxygen content, is observed compared to samples prepared with lower gas flow. This evolution, observed for higher flow rates, with an abrupt increase in the oxygen content when the non-metal to metal atomic ratio is kept almost constant, suggests a change in the structural arrangement of the coatings, as we will discuss in this paper.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อใช้กรามันเป็นโพรบท้องถิ่นต้องกำหนดลักษณะวิวัฒนาการโครงสร้างของฟิล์ม ZrOxNy oxynitride magnetron sputtered เซอร์โคเนียมตกแต่งที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของกระแสก๊าซปฏิกิริยาในการสะสม รูปทรงบรรทัด ตำแหน่งความถี่ และความกว้างของวงรามันแสดงการเปลี่ยนแปลงระบบเป็นฟังก์ชันของกระแสก๊าซปฏิกิริยา (ส่วนผสมของออกซิเจนและไนโตรเจน) ฝากเป็นเซอร์โคเนียม nitride ฟิล์มแสดงสเปกตรัมรามันกับวง broadened ทั่วไป เนื่องจากโรคที่เกิดจากตำแหน่ง N เป็นเรื่องปกติระยะ monoclinic ของ ZrO2 ซึ่งเปิดเผยยัง โดยการเอ็กซ์เรย์การเลี้ยวเบนของสเปกตรัมรามันบันทึกฟิล์มออกไซด์ของเซอร์โคเนียม รามันแรมสเป็คตราของเซอร์โคเนียมฟิล์มบาง oxynitride ปัจจุบันเปลี่ยนแปลง ที่อยู่ใกล้ชิดเกี่ยวข้องกับเนื้อหาออกซิเจนในภาพยนตร์และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายหลัง1. บทนำโลหะ oxynitrides, MeNxOy (ฉัน =ช่วงเปลี่ยนโลหะ), เป็นชั้นของวัสดุใหม่ที่กำลังได้รับความสำคัญเนื่องจากศักยภาพของพวกเขาสูงจะใช้สำหรับงานตกแต่งในสินค้าอุปโภคบริโภคคุณภาพ ในช่วงสุดท้าย ปีได้มีการเผยแพร่งานเกี่ยวกับการผลิตและคุณสมบัติของฟิล์มบาง oxynitride โลหะ [1-7], แต่เข้าใจกลไกพื้นฐานที่อธิบายพฤติกรรมของโครงสร้าง และเครื่องจักรกลยังไม่เพียงพอ การเตรียมฟิล์มเหล่านี้ โปรดระมัดระวังควบคุมอัตราการไหลก๊าซจำเป็นต้องใช้เนื่องจากคุณสมบัติสุดท้ายจะมากขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของอะตอม และการจัดแสดงออกซิเจนเกิดปฏิกิริยาแข็งแกร่งกว่าไนโตรเจนกับโลหะ [2] ปรับอัตราส่วนของ ออกไซด์/nitride เปลี่ยนสั่ง crystallographic ระหว่างออกไซด์และ nitride, elucidating ดังนั้น ความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติเกี่ยวข้องทางกายภาพ โครงสร้าง และเครื่องจักรกล [6] ส่วนใหญ่ทำงานเผยแพร่ที่เกี่ยวข้องกับรามันที่โปรยในเซอร์โคเนียมออกไซด์คุณสมบัติ dynamical กังวล [8-10], แปลงโครงสร้างที่เกิดจากการเพิ่มของ stabilizers [11-13] และผลขนาดนาโน [14] เซอร์โคเนียมออกไซด์สามารถพบโดยทั่วไปใน 3 ระยะแตกต่างกัน ลูกบาศก์ (c-ZrO2), tetragonal (t-ZrO2) และ monoclinic (m-ZrO2) โครงสร้างของ t ZrO2 เป็นการสมมาตรกลุ่ม D4 h 15 (P42 nmc) ZrO2 ต่อเซลล์หน่วยสองหน่วย และ 6วิธีการใช้งานรามัน ต่างหูเป็นของการโอ้ 5 (Fm3¯m) กับหนึ่งหน่วยของ ZrO2 ต่อหน่วยเซลล์เดียวรามันโหมดใช้งาน ในขณะที่โครงสร้าง monoclinic อยู่ D2 h 5 (P21/c) กับหน่วย 4 ZrO2 ต่อหน่วยเซลล์และ 18 รามันที่เปิดใช้งานโหมด [10,15] Nitrides โลหะทรานซิชันหลาย เช่น ZrN, crystallise ในโครงสร้างโซเดียมคลอไรด์ชนิด ก ในคริสตัล "สมบูรณ์แบบ" พัก ก่อนสั่งห้าม scattering รามัน อย่างไรก็ตาม ทราบว่าเคลือบ sputtered มีตำแหน่งที่ก่อให้เกิดความผิดเพี้ยนในโครงสร้าง [7], และในผล สเปกตรัมรามันประกอบด้วยขยายวงโรคและกระบวนการลำดับที่สอง วัตถุประสงค์หลักของงานนี้คือ การเตรียม oxynitrides singlelayered เซอร์โคเนียม ฟิล์ม ZrOxNy และความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบและโครงสร้าง ฟิล์มบาง โดย DC magnetron ปฏิกิริยาพ่น ถูกลักษณะโดยรามันก (RS), และผลลัพธ์มี correlated กับองค์ประกอบ ประเมิน โดยรูเทอร์ฟอร์ด Backscattering spectrometry (RBS), และโครงสร้างที่ได้รับ โดยการเอ็กซ์เรย์การเลี้ยวเบน (XRD)2. รายละเอียดทดลอง ZrOX ฟิล์มบางได้ฝากเหล็กกล้าความเร็วสูง (AISI M2), กระจก และพื้น ผิวผลึกเดี่ยวซิลิคอน (100) โดย dc ปฏิกิริยา magnetron พ่น รายละเอียดเงื่อนไขการเตรียมฟิล์มสามารถพบอื่น ๆ [6] องค์ประกอบของอะตอมอย่างเป็นสะสมถูกวัดโดยรูเทอร์ฟอร์ด Backscattering ก (RBS) ใช้แสงโปรตอน 2 MeV และ 1.4 MeV เขา + คานเพื่อเพิ่มความแม่นยำใน singnals ออกซิเจน ตั้งวิเคราะห์ได้ประมาณ 0.5 * 0.5 มม 2 ได้ภาย ลูกปล่องทดสอบที่ใช้วัดสบาย ๆ หนาของตัวอย่าง เพื่อตรวจสอบโครงสร้างฟิล์ม ทดลองการเลี้ยวเบนการเอ็กซ์เรย์ (XRD) ได้ดำเนินการในอุปกรณ์ฟิลิปส์ PW 1710 ใช้ Cu K ∝รังสี 0.02 ขนาดขั้นตอนเวลาการตรวจนับของ 1.25 / s และเครื่องตรวจจับก๊าซที่ รามันวัด ments ถูก perfomed ที่อุณหภูมิห้องด้วยการ monochromator Dilortriple พร้อมกับไนโตรเจนเหลวเย็น ๆ ค่าคู่อุปกรณ์ (CCD) เครื่องตรวจจับ ด้วยความละเอียดที่ดีกว่า 1 cm¯¹ บรรทัดในการกระตุ้น 514.5 nm ของการเลเซอร์ไอออนอาร์กอนถูกเน้นไปยังตัวอย่างที่ใช้วัตถุประสงค์แผน 100 MS ซื้อของ BHSM เป็นกล้องจุลทรรศน์โอลิมปัส ในทางเรขาคณิต backscattering แรมสเป็คตราได้รับมา มีอำนาจในการวัดการเกี่ยวกับตัวอย่าง 10mWonthe ระหว่างเวลารวมเป็น 120 s ผ่าน cm¯¹ ช่วง 80-12003. ผลลัพธ์ และสนทนา3.1. เคมีวิเคราะห์ความหนาของตัวอย่าง วัด โดยลูก cratering และองค์ประกอบอะตอมกำหนด โดย RBS กำหนดในตารางที่ 1 มองใกล้ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่า โซนสามที่แตกต่างของส่วนประกอบของฟิล์มบาง ฟิล์มที่ฝากไว้กับกระแสก๊าซปฏิกิริยาต่ำกว่าปัจจุบัน 10 sccm ไม่ใช่โลหะเซอร์โคเนียมอะตอมอัตราส่วนน้อยกว่าหนึ่ง มีการเพิ่มขึ้นคงที่ของออกซิเจนและไนโตรเจนเนื้อหา ตัวอย่างการนำเสนอ (N + O) /Zr อะตอมอัตราส่วนแตกต่างกันจากความ 1.17 1.44 มีเพิ่มเติมในเนื้อหาออกซิเจนที่เกิดขึ้นในประมาณไนโตรเจนกันกับต่อการเพิ่มขึ้นของกระแสก๊าซปฏิกิริยา (10 – 14 sccm) สำหรับตัวอย่างที่ฝากไว้กับการไหลก๊าซปฏิกิริยาสูงสุด (15 sccm), มีเสถียรภาพของไม่ใช่โลหะอัตราส่วนอะตอมโลหะ เมื่อเทียบกับตัวอย่างที่มีกระแส sccm 14 เพิ่มพบในเนื้อหาของออกซิเจน ย่อยเปรียบเทียบกับตัวอย่างพร้อมกระแสก๊าซต่ำกว่า วิวัฒนาการนี้ สังเกตสำหรับอัตราไหลสูง มีการเพิ่มขึ้นอย่างทันทีทันใดในออกซิเจนเนื้อหาเมื่อไม่ใช่โลหะโลหะอัตราส่วนอะตอมอยู่เกือบคง แนะนำการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงโครงสร้างของไม้แปรรูป เราจะกล่าวถึงในเอกสารนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ
รามันสเปกโทรสโกได้รับการใช้เป็นหัววัดท้องถิ่นที่จะอธิบายลักษณะวิวัฒนาการโครงสร้างของแมก-sputtered ตกแต่งเซอร์โคเนียม oxynitride ภาพยนตร์ ZrOxNy ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของการไหลของก๊าซปฏิกิริยาในการสะสม รูปทรงเส้นตำแหน่งความถี่และความกว้างของวงรามันแสดงการเปลี่ยนแปลงระบบเป็นหน้าที่ของการไหลของก๊าซปฏิกิริยา (ส่วนผสมของทั้งสองออกซิเจนและไนโตรเจน) ตามที่ฝากภาพยนตร์ไนไตรด์เซอร์โคเนียมนำเสนอสเปกตรัมรามันกับวงกว้างโดยทั่วไปเนื่องจากความผิดปกติที่เกิดจากตำแหน่งงานว่างไม่มี บันทึกสเปกตรัมรามันของฟิล์มออกไซด์เซอร์โคเนียมเป็นเรื่องปกติของขั้นตอนการ monoclinic ของ ZrO2 ซึ่งถูกเปิดเผยโดย X-ray diffraction สเปกตรัมรามันของเซอร์โคเนียม oxynitride ฟิล์มบางเปลี่ยนแปลงปัจจุบันซึ่งพบว่ามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณออกซิเจนในภาพยนตร์และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในภายหลัง. 1 บทนำoxynitrides โลหะ MeNxOy (Me = โลหะทรานซิต้น) อยู่ในระดับใหม่ของวัสดุที่กำลังได้รับความสำคัญเพราะการที่มีศักยภาพสูงของพวกเขาที่จะใช้สำหรับการใช้งานการตกแต่งในสินค้าอุปโภคบริโภคที่มีคุณภาพสูง ในช่วงปีที่ผ่านมาได้มีการตีพิมพ์ผลงานเกี่ยวกับการผลิตและลักษณะของโลหะ oxynitride ฟิล์มบาง [1-7] แต่ความเข้าใจในกลไกพื้นฐานที่อธิบายทั้งพฤติกรรมของโครงสร้างและเครื่องจักรกลก็ยังไม่เพียงพอ เพื่อเตรียมความพร้อมภาพยนตร์เหล่านี้ควบคุมระมัดระวังเป็นอย่างมากของอัตราการไหลของก๊าซเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากคุณสมบัติขั้นสุดท้ายจะขึ้นอยู่มากในอัตราส่วนอะตอมของพวกเขาและการจัดแสดงนิทรรศการออกซิเจนปฏิกิริยาแข็งแกร่งกว่าไนโตรเจนด้วยโลหะ [2] จูนออกไซด์ / อัตราส่วนไนไตรด์การเปลี่ยนแปลงเพื่อ crystallographic ระหว่างออกไซด์และไนไตรด์จึงแจ่มชัดความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางกายภาพโครงสร้างและเครื่องจักรกลที่สอดคล้องกัน [6] ส่วนใหญ่ของการตีพิมพ์งานที่เกี่ยวข้องกับการกระจายรามันในความกังวลเซอร์โคเนียมออกไซด์คุณสมบัติพลัง [8-10] การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เกิดจากการเพิ่มความคงตัวของ [11-13] และผลกระทบขนาดนาโน [14] เซอร์โคเนียมออกไซด์สามารถพบได้โดยทั่วไปในสามขั้นตอนที่แตกต่างกัน, ลูกบาศก์ (C-ZrO2) เตตระโกน (t-ZrO2) และ monoclinic (M-ZrO2) โครงสร้างของ t-ZrO2 เป็นสัดส่วนกลุ่ม D4 ชั่วโมง 15 (P42 / NMC) กับสองหน่วยของ ZrO2 ต่อหน่วยเซลล์และ 6 รามันโหมดการใช้งาน เซอร์โคเนียลูกบาศก์เป็นโอ้ 5 (Fm3¯m) กลุ่มที่มีหนึ่งหน่วยของ ZrO2 ต่อหน่วยเซลล์และเพียงหนึ่งโหมดที่ใช้งานรามันในขณะที่โครงสร้าง monoclinic เป็น D2 ชั่วโมง 5 (P21 / c) กับสี่หน่วย ZrO2 ต่อหน่วย เซลล์และ 18 โหมดการใช้งานรามัน [10,15] ไนไตรโลหะการเปลี่ยนแปลงมากเช่น ZRN, ตกผลึกในโครงสร้างโซเดียมคลอไรด์ชนิดและในอุดมคติ "ที่สมบูรณ์แบบ" คริสตัลสั่งซื้อครั้งแรกกระเจิงรามันเป็นที่ต้องห้าม อย่างไรก็ตามเคลือบ sputtered เป็นที่รู้จักกันที่จะมีตำแหน่งงานว่างที่ทำให้เกิดการบิดเบือนในโครงสร้าง [7] และในผลสเปกตรัมรามันประกอบด้วยวงกว้างเนื่องจากความผิดปกติและกระบวนการลำดับที่สอง วัตถุประสงค์หลักของงานนี้คือการเตรียมความพร้อมของ oxynitrides เซอร์โคเนียม singlelayered ภาพยนตร์ ZrOxNy และความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบและโครงสร้าง ฟิล์มบางที่จัดทำโดยซีปฏิกิริยาสปัตเตอร์แมกถูกโดดเด่นด้วยสเปกรามัน (RS) และผลที่มีความสัมพันธ์กับองค์ประกอบการประเมินโดย spectrometry Rutherford backscattering (RBS) และโครงสร้างที่ได้จากการ X-ray diffraction (XRD) 2 รายละเอียดการทดลองZrOX ฟิล์มบางฝากลงบนเหล็กความเร็วสูง (AISI M2) แก้วและซิลิกอนผลึกเดี่ยว (100) พื้นผิวโดยปฏิกิริยา dc สปัตเตอร์แมก รายละเอียดเกี่ยวกับภาพยนตร์เรื่องเงื่อนไขการเตรียมความพร้อมที่สามารถพบได้ที่อื่น ๆ [6]. องค์ประกอบอะตอมของกลุ่มตัวอย่างตามการสะสมโดยวัดจาก Rutherford backscattering สเปก (RBS) โดยใช้ลำแสง 1.4 MeV เขา + และลำแสงโปรตอน MeV 2 เพื่อเพิ่มความแม่นยำในออกซิเจน singnals พื้นที่วิเคราะห์เป็นประมาณ 0.5 * 0.5 mm2 การทดสอบปล่องภูเขาไฟลูกถูกนำมาใช้ในการวัดความหนา Ness ของกลุ่มตัวอย่าง เพื่อที่จะตรวจสอบโครงสร้างของฟิล์ม X-ray การทดลองการเลี้ยวเบน (XRD) ได้รับการดำเนินการในฟิลิปส์ PW 1710 เครื่องใช้รังสี Cu K αมีขนาดขั้นตอนของ0.02เป็นเวลานับ1.25 / วินาทีและก๊าซ เครื่องตรวจจับ รามันวัด ments ถูก perfomed ที่อุณหภูมิห้องที่มี monochromator Dilortriple พร้อมกับไนโตรเจนเหลวเย็นอุปกรณ์คู่ค่าใช้จ่าย (CCD) เครื่องตรวจจับที่มีความละเอียดดีกว่า 1 cm¯¹ สายการกระตุ้น 514.5 นาโนเมตรของไอออนอาร์กอนเลเซอร์เน้นไปยังกลุ่มตัวอย่างโดยใช้× 100 วัตถุประสงค์แผน MS ของโอลิมปั Microscope BHSM ในเรขาคณิต backscattering สเปกตรัมที่ได้รับกับพลังงานที่วัดประมาณตัวอย่าง 10mWonthe ในช่วงเวลาที่การรวมกลุ่มของ 120 วินาที, ในช่วง 80-1200 cm¯¹. 3 และอภิปรายผล3.1 วิเคราะห์ทางเคมีความหนาตัวอย่างวัดจากลูกอุกกาบาตและองค์ประกอบของอะตอมกำหนดโดย RBS จะได้รับในตารางที่ 1 มองใกล้ของผลลัพธ์เหล่านี้บ่งบอกถึงสามโซนที่แตกต่างขององค์ประกอบของฟิล์มบาง ภาพยนตร์ที่ฝากไว้กับการไหลของก๊าซปฏิกิริยาต่ำกว่า 10 SCCM นำเสนอโลหะที่ไม่ใช่เซอร์โคเนียมอัตราส่วนอะตอมน้อยกว่าหนึ่งกับการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของออกซิเจนและไนโตรเจน ด้วยการเพิ่มขึ้นต่อไปของการไหลของก๊าซปฏิกิริยา (10-14 SCCM) ตัวอย่างนำเสนอ (N + O) / Zr อัตราส่วนอะตอมแตกต่างกัน 1.17-1.44 กับการเพิ่มขึ้นต่อไปในปริมาณออกซิเจนที่เกิดขึ้นในเวลาประมาณปริมาณไนโตรเจนเดียวกัน สำหรับตัวอย่างฝากไว้กับการไหลของก๊าซปฏิกิริยาสูงสุด (15 SCCM) มีเสถียรภาพของโลหะที่ไม่ใช่อัตราส่วนอะตอมโลหะ เมื่อเทียบกับตัวอย่างการผลิตที่มีการไหล 14 SCCM, เพิ่มขึ้นมากในปริมาณออกซิเจนที่เป็นที่สังเกตเมื่อเทียบกับกลุ่มตัวอย่างที่จัดทำขึ้นด้วยการไหลของก๊าซที่ต่ำกว่า วิวัฒนาการนี้สังเกตอัตราการไหลที่สูงขึ้นกับการเพิ่มขึ้นอย่างกระทันหันในปริมาณออกซิเจนเมื่ออโลหะอัตราส่วนอะตอมโลหะจะถูกเก็บไว้อย่างต่อเนื่องเกือบจะแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงในการจัดโครงสร้างของสารเคลือบที่เราจะหารือในบทความนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม
รามันสเปกโทรสโกปีได้ถูกใช้เป็นโพรบท้องถิ่นเพื่อวิเคราะห์วิวัฒนาการของโครงสร้างโลหะเซอร์โคเนียม oxynitride sputtered ตกแต่ง zroxny ภาพยนตร์ซึ่งเป็นผลจากการเพิ่มขึ้นของอัตราการไหลของแก๊สในปฏิกิริยาการ เส้นรูปร่างค่าตำแหน่งและความกว้างของรามันแถบแสดงการเปลี่ยนระบบเป็นฟังก์ชันของปฏิกิริยาการไหลของแก๊ส ( ส่วนผสมของออกซิเจนและไนโตรเจน ) เป็นฟิล์มเซอร์โคเนียมไนไตรด์ฝากเสนอสเปกตรัมรามันกับทั่วไปขยายวง เนื่องจากโรคที่เกิดจาก N ที่ว่างอยู่บันทึกสเปกตรัมรามันของเซอร์โคเนียมออกไซด์ฟิล์มเป็นปกติของเฟสโมโนคลินิกของ ZrO2 ซึ่งถูกเปิดเผยโดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ . รามานสเปกตรัมของฟิล์มบางเซอร์โคเนียม oxynitride ปัจจุบันการเปลี่ยนแปลง ซึ่งจะพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับปริมาณออกซิเจนในฟิล์มและภายหลังการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

1 บทนำ
oxynitrides menxoy โลหะ , ( ฉัน = ก่อนการเปลี่ยนโลหะ )เป็นคลาสใหม่ของวัสดุที่เป็นดึงดูดความสำคัญเพราะศักยภาพของพวกเขาที่จะใช้สำหรับการตกแต่งงานในผลิตภัณฑ์เพื่อผู้บริโภคคุณภาพสูง ในปีที่ผ่านมามีการตีพิมพ์ผลงานเกี่ยวกับการผลิตและการหาลักษณะเฉพาะของฟิล์มบางโลหะ oxynitride 1 ) [ 7 ]แต่ความเข้าใจในพื้นฐานกลไกที่อธิบายทั้งโครงสร้างและพฤติกรรมทางกลก็ยังไม่เพียงพอ เตรียมภาพยนตร์เหล่านี้ควบคุมระมัดระวังมากของอัตราการไหลของแก๊ส อัตราเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากสมบัติสุดท้ายจะขึ้นอยู่มากในอัตราส่วนโดยอะตอมของออกซิเจนและจัดแสดงการแข็งแกร่งกว่า
ไนโตรเจนด้วยโลหะ [ 2 ]ปรับอัตราส่วนของออกไซด์ / ไนไตรด์เปลี่ยนแปลงการสั่งซื้อทางระหว่างออกไซด์และไนไตรด์ ดังนั้นการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับสมบัติทางกายภาพ , [ 6 ] และกล ส่วนใหญ่ของงานที่ตีพิมพ์ที่เกี่ยวข้องกับรามันกระจัดกระจายในเซอร์โคเนียมออกไซด์เกี่ยวกับพลวัตคุณสมบัติ [ 8 – 10 ]การแปลงโครงสร้างที่เกิดจากการเพิ่มของความคงตัว [ 11 – 13 ] และนาโนผล [ 14 ] เซอร์โคเนียมออกไซด์สามารถพบได้โดยทั่วไปใน 3 ขั้นตอนที่แตกต่างกัน , ลูกบาศก์ ( c-zro2 ) , เตตระโกนอล ( t-zro2 ) และโมโนคลินิก ( m-zro2 ) โครงสร้างของ t-zro2 เป็นของกลุ่มสมมาตร D4 H 15 ( p42 / NMC ) กับของ ZrO2 ต่อเซลล์หน่วยสองหน่วย และ 6
รามันใช้งานโหมดลูกบาศก์ Zirconia เป็นของโอ 5 ( fm3 ¯ M ) กลุ่มหนึ่งหน่วยของ ZrO2 ต่อหน่วยเซลล์และเพียงหนึ่งรามันปราดเปรียวโหมด ในขณะที่โครงสร้างโมโนคลินิกเป็นของ D2 H 5 ( ความแปรปรวนทางอารมณ์ / C ) กับสี่หน่วยของ ZrO2 ต่อหน่วยเซลล์และ 18 รามันโหมดการใช้งาน [ 10 15 ] หลายโลหะทรานซิชันไนไตรด์ เหมือน zrn crystallise , ในโซเดียมคลอไรด์ชนิดโครงสร้างและในอุดมคติที่สมบูรณ์แบบ " " คริสตัลสั่งซื้อครั้งแรกรามันกระจัดกระจายเป็นสิ่งต้องห้าม อย่างไรก็ตาม sputtered เคลือบ รู้จักมีงานที่ทำให้เกิดการบิดเบือนในโครงสร้าง [ 7 ] และในผลสเปกตรัมรามันประกอบด้วยขยายวงเนื่องจากกระบวนการโรค และอันดับสอง จุดประสงค์หลักของงานนี้คือการเตรียม singlelayered oxynitrides เซอร์โคเนียม , zroxny ภาพยนตร์และความสัมพันธ์
ระหว่างองค์ประกอบและโครงสร้าง ฟิล์มบาง , เตรียมโดยปฏิกิริยาแมกนีตรอนสปัตเตอร์ DC เป็น characterized โดยรามันสเปกโทรสโกปี ( RS ) และผลลัพธ์มีความสัมพันธ์กับองค์ประกอบการประเมินโดย Rutherford backscattering spectrometry ( RBS ) และโครงสร้างได้ด้วยเครื่อง X-ray diffraction ( XRD )


2
รายละเอียดการทดลองzrox ฟิล์มบางถูกฝากไว้บนเหล็กกล้าความเร็วสูงเกรด M2 ) แก้วและซิลิกอนผลึกเดี่ยว ( 100 ) โดยดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอร์พื้นผิว 3 . รายละเอียดเกี่ยวกับเงื่อนไขการเตรียมฟิล์มสามารถพบได้ในที่อื่น ๆ [ 6 ] .
องค์ประกอบอะตอมของตัวอย่างการตกสะสมเป็นวัดโดย Rutherford backscattering spectroscopy ( RBS ) ใช้ 14 mev เขาบีมและ 2 ของโปรตอนบีมเพื่อเพิ่มความถูกต้องในออกซิเจน singnals . วิเคราะห์พื้นที่ประมาณ 0.5 * 0.5 แน่น . การทดสอบปล่องภูเขาไฟลูกถูกใช้เพื่อวัดความหนาของตัวอย่าง เพื่อศึกษาโครงสร้างของภาพยนตร์ โดยการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์การทดลอง ( XRD ) ดังในฟิลิปส์ PW 1710 เครื่องโดยใช้ Cu K ∝รังสี ด้วยขั้นตอนขนาด 0.02 ,การนับเวลา 1.25  / s และก๊าซ . รามันวัด ments คืออุณหภูมิห้องกับโมโนโครเมเตอร์ dilortriple พร้อมกับไนโตรเจนเหลวเย็นอุปกรณ์ชาร์จคู่ ( CCD ) เครื่องตรวจจับที่มีความละเอียดมากกว่า 1 เซนติเมตร ¯¹ . ไทเทเนียมบรรทัด 514.5 nm ของอาร์กอนไอออนเลเซอร์ถูกเน้นบนตัวอย่าง× 100 ms แผนวัตถุประสงค์ของ bhsm กล้องจุลทรรศน์ Olympus ,ใน backscattering เรขาคณิต สเปกตรัมได้ด้วยพลังของเกี่ยวกับ 10mwonthe วัดตัวอย่าง ในระหว่างการรวมเวลา 120 วินาที กว่าช่วง 80 – 1 , 200 ซม. ¯¹

3 ผลและการอภิปราย
3.1 . การวิเคราะห์ทางเคมี
อย่างหนา วัดด้วยลูก cratering และอะตอมองค์ประกอบที่กำหนดโดย RBS จะได้รับในตารางที่ 1ดูใกล้ๆผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่า สามโซนที่แตกต่างกันขององค์ประกอบของฟิล์มบาง ภาพยนตร์ที่ฝากไว้กับปฏิกิริยาก๊าซไหลต่ำกว่า 10 sccm ปัจจุบันอัตราส่วนอะตอมของอโลหะกับเซอร์โคเนียมน้อยกว่าหนึ่งกับการเพิ่มขึ้นคงที่ของออกซิเจนและไนโตรเจน .กับเพิ่มเพิ่มเติมของปฏิกิริยาการไหลของแก๊ส ( 10 – 14 sccm ) ตัวอย่าง ( n o ) / ZR อัตราส่วนอะตอมที่แตกต่างจาก 1.44 1.17 ให้กับการเพิ่มขึ้นของปริมาณออกซิเจนในเป็นผลในการประมาณปริมาณเดียวกัน สำหรับตัวอย่างที่ฝากไว้กับปฏิกิริยาสูงสุด อัตราการไหลของแก๊ส ( 15 sccm ) มีเสถียรภาพของโลหะกับโลหะที่อัตราส่วนอะตอม .เมื่อเทียบกับตัวอย่างที่ผลิตด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างมากใน sccm 14 , ปริมาณออกซิเจน คือสังเกตเทียบกับตัวอย่างที่เตรียมไว้กับอัตราการไหลของแก๊สลดลง วิวัฒนาการนี้ สังเกตที่อัตราการไหลสูง กับการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันในปริมาณออกซิเจนเมื่ออโลหะโลหะอัตราส่วนอะตอมจะถูกเก็บไว้เกือบคงที่ พบการเปลี่ยนแปลงในการจัดโครงสร้างของไม้แปรรูปที่เราจะหารือในบทความนี้ .