بررسي اثر مقدار نيتروژن بر خصوصيات ساختاري ، فازي و مورفولوژي سطح لايه هاي نازك نيتريد تنگستن

influence of nitrogen amount on structural , morphological properties of WN thin films

لايه هاي نيتريد تنگستن با ساختاري بلوري به روش تبخير شيميايي و در غلظتهاي مختلفي از گاز نيتروژن در تركيب گازي آرگون و نيتروژن توليد شد. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه غلظت نيتروژن در گاز تركيبي تاثير بسزايي روي ساختار، فازهاي تشكيل شده، مورفولوژي سطح لايه ها و حتي اندازه دانه ها دارد. پراش اشعه ايكس، ساختار بلوري هگزاگونال WN را در نمونه هاي با غلظت كم نيتروژن (N2=50% and N2=30% and N2=10%) نشان مي دهد و لايه ها داراي مورفولوژي غيريكنواخت با سطوحي زبر هستند. در غلظتهاي بالاتر نيتروژن(N2=80% and N2=100%) تغيير فاز رخ مي دهد و دو ساختار بلوري مربعي W2N و WNهگزاگونال مشاهده مي شود.بنظر ميرسد كه غلظت نيتروژن در جهت رشد ترجيحي فازهاي بلوري نيز تاثير بسزايي دارد. لايه ها داراي سطوحي صاف و زبري كم مي باشند. تصاوير ميكروسكوپ پراش الكتروني ساختار ستوني براي غلظتهاي كم نيتروژن و ساختار چگال و غير ستوني را براي غلظتهاي بالاي نيتروژن نشان مي دهد.

Tungsten nitride (WXN) thin films with crystalline structure were deposited by reactive Chemical Vapor Deposition (CVD) technique at different mixture of N2 and Ar mixture gases. Experimental data demonstrated that different N2 concentration in gas mixture, strongly affect microstructure, phase formation, grain size and texture morphology of the WXN films. According to XRD spectra, growth of tungsten nitride films promoted hexagonal WN phase for lower N2 concentration in gas mixture (N2=10%, N2=30% and N2=50%) and layers have non- homogenous morphology with rough surface. At higher N2 concentration (N2=80% and N2=100%) a phase transition was happened and two hexagonal WN and cubic W2N crystalline phases were observed. It seems that nitrogen concentration has strong effect on preferred growth orientation .The layers have smooth surfaces with low roughness. SEM micrographs for deposited films at lower nitrogen concentration in gas mixture, indicated a definite dense columnar nanostructure and non-columnar at higher nitrogen amount.