İTÜDERGİSİ/d, Cilt 9, Sayı 4 (2010)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Plazma-destekli manyetik alanda sıçratma tekniğiyle B4C ince film üretimi

Tolga TAVŞANOĞLU, Okan ADDEMİR, Michel JEANDIN

Özet


Bor karbür, yüksek sertliği, mekanik, tribolojik, elektronik, optik özelliklerinin yanı sıra yüksek nötron absorblama özelliği ile de dikkat çeken bir malzemedir. Düşük yoğunluğu, yüksek Young modülü, çok yüksek termal ve kimyasal kararlılığı vb. özellikleri olan B4C, elmas ve c-BN’den sonra bilinen en sert malzeme olmasına karşın bu durum oda sıcaklığında geçerlidir. Elmas ve c-BN’ün sertliği artan sıcaklıkla kademeli olarak düşerken B4C termal kararlılığı sayesinde yüksek sıcaklıklarda sertliğini muhafaza etmektedir ve özellikle 1100 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda bilinen en sert malzemedir. Bu özellikleriyle B4C ince filmler, kesici takımların, fren balatalarının, sabit disklerin ve çeşitli makine parçalarının kaplanması gibi mekanik, tribolojik uygulamaların yanı sıra, yüksek sıcaklık ortamları gibi zorlayıcı şartlarda çalışacak transistörler vb. elektronik ve optik uygulamalarda da kullanılmaktadır. Bu çalışmada, bor karbür tozlarının sıcak preslenmesiyle elde edilmiş olan bor karbür hedef malzeme kullanılarak, plazma-destekli doğru akım manyetik alan sıçratma tekniğiyle 350–400 nm kalınlığında homojen ve taban malzemeye iyi yapışan bor karbür ince filmler üretilmiştir. Biriktirme sıcaklığı tüm kaplamalar için 250 °C olarak sabitlenmiş ve 0–250 V arasında uygulanan taban malzeme voltajının kaplama yapısına olan etkileri incelenmiştir. Elektron sondası mikro analizleri (EPMA), kaplamaların elementel bileşimlerinin üretim şartlarından bağımsız olduğunu ortaya koymuştur. Kesitten gerçekleştirilen taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri sonucunda, bu çalışma şartlarında bor karbür filmlerin kolonsuz yapıda biriktiği tespit edilmiştir. Nanosertlik testleri neticesinde, taban malzeme voltajının arttırılmasıyla sertlik ve Young modülü değerlerinde önemli bir artışın meydana geldiği tespit edilmiştir.

 

Anahtar Kelimeler: Bor karbür, ince film, sıçratma, iyon bombardımanı, nanomekanik.


Tam Metin: PDF