Study on the Composition and Crystallization of TiNi Thin Films Fabricated by Pulsed Laser Deposition in Ambient Ar Gas

TiNi shape memory alloy(SMA) was fabricated by PLD(plused laser deposition) using equiatomic TiNi target. Composition and crystallization of TiNi thin films which were fabricated in ambient Ar gas(200m Torr)and vacuum($5{\times}10^{-6}\;Torr$) were investigated. Composition of TiNi thin films was characterized by energy-dispersive X-ray spectrometry (EDXS) and crystallization was confirmed by X-ray diffraction (XRD). The composition of films depends on the distance between target and substrate but does not sensitively depend on the substrate temperature. It is found that the composition of films can be easily controlled when substrate is placed inside plume in ambient Ar gas. It is also found that the in situ crystallization temperature ($ca.\;400^{\circ}C$) in ambient Ar gas is lowered in comparison with that of TiNi film prepared under vacuum. The low crystallization temperature in ambient Ar gas makes it possible to prepare the crystalline TiNi thin film without contamination.

Ar가스 분위기에서 PLD방법으로 제작된 TiNi박막의 조성 및 결정성에 관한 연구

Ti-50 at. % Ni 합금 타깃으로 PLD(pulsed laser deposition)방법을 사용하여 TiNi 형상기억합금 박막을 제작하였다. Ar분위기(200 mTorr)와 고진공분위기($5{\times}10^{-6}\;Torr$)에서 제작한 TiNi 박막의 조성 및 결정성의 변화를 조사했으며, 박막의 조성은 에너지 분산 엑스선 분광 분석(EDXS)을 이용하여 조사하였고, 박막의 결정성은 엑스선 회절장치(XRD)를 이용하여 조사하였다. 박막의 조성은 기판과 타깃의 거리에 의존되었지만, 기판의 온도와는 무관함을 알 수 있었으며, Ar 분위기에서 플룸 안쪽에 기판이 위치하였을 때 조성 제어가 용이함을 알 수 있었다. 또한, Ar 가스 분위기에서 증착 된 TiNi 박막은 고진공분위기에서 증착된 박막보다 더 낮은 온도(약 $400^{\circ}C$)에서 in situ로 결정화됨을 알 수 있었다. 이들 결과는, PLD방법으로 TiNi 형상기억합금 박막을 제작할 때 분위기 가스의 압력이 결정화 온도를 낮추어 주는 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다.