Depositie van High Entropy Alloy dunne films

Groep: DRAFT
Promotor: Prof. Diederik Depla
Begeleiding: Bert Braeckman

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Probleemstelling
Magnetron sputteren is een depositietechniek om dunne lagen af te zetten. De laagdikte kan variëren van enkele nanometer tot micrometer. Deze techniek wordt op grote schaal toegepast in de vensterglasindustrie voor infrarood reflecterende multilagen (warmte-isolerend glas). Maar ook op kleinere schaal wordt deze techniek veel toegepast. De techniek is gebaseerd op een magnetisch geassisteerde gasontlading.

Torusvormige plasma boven de target.
De ionen gevormd in het plasma bombarderen de kathode of target en atomen worden uit de target losgeslagen. Deze ‘gesputterde’ atomen bewegen dan naar het substraat en condenseren tot een laag. Reactief magnetron sputteren laat toe om tal van metalen en legeringen af te zetten. De techniek biedt het voordeel dat de hoog-energetische gesputterde atomen bij aankomst op het substraat heel snel hun energie verliezen. Of anders gesteld, de zogenaamde "quench rate" bij deze techniek is ontzettend hoog. Dit voordeel kan aangewend worden bij de depositie van complexe legeringen zoals High Entropy Alloys (HEAs). HEAs zijn legeringen bestaande uit tenminste vijf verschillende metalen in equimolaire hoeveelheden. Hierdoor is de mengentropie groter dan de mengenthalpie van de meeste intermetallische legeringen. Bijgevolg zijn de materialen amorf of nanokristallijn. HEA hebben verscheidene positieve eigenschappen zoals: thermische stabiliteit, hoge hardheid, corrosiebestendigheid, etc. Hun eigenschappen worden bepaald door de chemische samenstelling en door de microstructuur van de dunne laag. Bijgevolg zijn hun eigenschappen niet enkel afhankelijk van hun samenstelling maar ook van de depositieomstandigheden. Om deze materialen bijgevolg te kunnen toepassen is onderzoek nodig om de complexe relatie tussen samenstelling, microstructuur en eigenschappen te kennen.

Doelstelling
De doelstelling van deze thesis is het afzetten van verschillende HEA dunne lagen door middel van magnetron sputterdepositie. Naast de karakterisering van de relevante depositieparameters zullen ook enkele eigenschappen van deze dunne lagen bestudeerd worden. Door hun lage oppervlakteruwheid en stabiele mechanische eigenschappen zouden dunne film HEAs als hoog-reflecterende coatings kunnen worden gebruikt in zonnereflectors. Hoog-reflecterende coatings dienen immers hun eigenschappen te behouden in extreme omstandigheden qua temperatuur, abrasie door zand, zout, enz. Het bouwen van een testkamer die woestijncondities simuleert behoort tot de mogelijkheden. Een andere optie is het onderzoeken van de contacteigenschappen van dunne film HEAs.

Thesis 2015-2016 DRAFT1b