Ytkemiska mekanismer under atomlagerdeponering av hårda nitrider

Syfte och mål

Hårda beläggningar förlänger livslängden för skäreggar i metallbearbetning. Ett av de bästa materialen att använda är en legering av aluminiumnitrid (AlN) och titannitrid (TiN). Nyligen upptäcktes att AlTiN kan deponeras med CVD (chemical vapor deposition), det öppnar nya möjligheter men kräver att CVD-processen kan styras. På MAX IV kan man studera hur en yta ändras när molekyler binder till den. Genom att omväxlande pulsa in metall och kväve kan man studera hur materialet långsamt växer fram. Genom mätningar på MAX IV hoppas vi kunna styra CVD av AlTiN bättre.

Förväntade effekter och resultat

Genom mätningarna på MAX IV hoppas vi kunna bygga upp en modell för hur ytkemin i CVD-processen för AlTiN fungerar på atomnivå. Med denna modell hoppas vi kunna styra CVD-processen på ett bättre sätt, med mindre trail-and-error, för att deponera AlTiN med samma förhållande mellan Al och Ti i hela CVD-reaktorn. En sådan välkontrollerad CVD-process är nödvändigt för att producera skäreggar med belagda med AlTiN i en CVD-process.

Planerat upplägg och genomförande

Vi kommer att använda oss av våra resultat i vår pågående forskning är vi studerar en tidsupplöst form av CVD, ALD, eller atomlagerdeponering, för deponering av AlTiN. Vi har därför redan utvecklat ALD-processer för AlN och TiN, och genom att blanda dem har vi även gjort ALD av AlTiN. Vi kommer att studera ytkemin i dessa ALD-processer på MAX IV som ett sätt att efterlikna de industriella CVD-processerna för AlTiN. På MAX IV kommer vi använda röntgenfotoelektronspektroskpoi (XPS) för att studera de kemiska bindningarna på ytan.