Rào cản khuếch tán ZrN trong các phương án điện phân nhôm

Chúng tôi đã nghiên cứu ZrN được phun tác động phản ứng, loại nitrua kim loại chịu nhiệt có khả năng ổn định nhiệt tốt nhất, về tính năng rào cản khuếch tán trong các kế hoạch điện hóa nhôm thông qua quang phổ tán xạ Rutherford và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Chúng tôi phát hiện ra rằng hợp chất này rất hiệu quả trong việc ngăn cản sự khuếch tán của nhôm lên tới 500 °C, không phụ thuộc vào nhiệt độ nền trong quá trình phun. Dải nhiệt độ hữu ích có thể được mở rộng thêm 50 °C với việc xử lý trước nhiệt thích hợp trước khi tiến hành lắng đọng nhôm. Nghiên cứu TEM về kích thước hạt ZrN phụ thuộc vào nhiệt độ ủ cho thấy kích thước hạt không thay đổi đáng kể khi nung, và các hạt vẫn tương đối nhỏ ngay cả ở nhiệt độ ủ cao nhất (khoảng 300 Å tại 900 °C). Thêm vào đó, đối với các nhiệt độ ủ bằng và nhỏ hơn 500 °C, một phần lớn của các màng ZrN được tìm thấy ở dạng vật liệu vô định hình hoặc hạt rất mịn, do đó ngăn cản sự khuếch tán dọc theo các biên hạt. Sự hiện diện của hợp chất ba nguyên tố Zr3Al4Si5 trong các mẫu đã được ủ ở 600 °C, được xác định qua phân tích X-ray, có thể ám chỉ rằng rào cản ZrN bị phá vỡ do sự phân hủy của màng bởi nhôm.