Ytkemiska mekanismer under atomlagerdeponering av hårda nitrider

Viktiga resultat som projektet gav

Vi hade som mål att förstå de ytkemiska reaktionerna som styr deponeringen av det hårda materialet AlTiN som används för att att öka prestandan för verktyg som skär i metall, t ex borrar. Seco deponerar AlTiN på verktyg med CVD (chemical vapor deposition) och genom att sakta ner processen genom att växelvis exponera ytan för molekyler innehållande metaller och kväve kan vi studera ytkemin. Mätningarna på MAX IV lät oss se de kemiska bindningarna när de bildades - i realtid.

Långsiktiga effekter som förväntas

De ytkemiska reaktionerna är nyckeln till att kontrollera CVD av AlTiN. Våra experiment på MAX IV bidrar till en bättre bild av dessa reaktioner och kommer därmed bli en pusselbit för en mera komplett modell av ytkemin. Modellen kommer hjälpa Seco i deras strävan efter att kunna kontrollera CVD av AlTiN. I ett större perspektiv kan våra resultat även bidra till bättre förståelse även för andra branscher, som till exempel halvledarindustri, som använder liknande processer och material.

Upplägg och genomförande

Vi använde oss av APXPS (ambient pressure x-ray photoelectron spectroscopy) som tillät oss att studera den kemiska miljön, alltså olika bindningar till andra grundämnen, för olika grundämnen i provet samtidigt som vi skickade in molekyler mot provet. Nyckeln här är "samtidigt". XPS kräver normalt att man mäter vid extremt låga tryck, men på MAX IV kan man mäta samtidigt som man tillför gaser, därför kan man se hur de ytkemiska reaktionerna ändrar bindningarna på ytan i realtid.