J 2025

Prediction and identification of point defect fingerprints in X-ray photoelectron spectra of TiNx with 1.18 ≤ x ≤ 1.37

ONDRAČKA, Pavel; Pauline KÜMMERL; Marcus HANS; Stanislav MRÁZ; Daniel PRIMETZHOFER et al.

Základní údaje

Originální název

Prediction and identification of point defect fingerprints in X-ray photoelectron spectra of TiNx with 1.18 ≤ x ≤ 1.37

Autoři

ONDRAČKA, Pavel ORCID; Pauline KÜMMERL; Marcus HANS; Stanislav MRÁZ; Daniel PRIMETZHOFER; David HOLEC; Petr VAŠINA a Jochen M. SCHNEIDER

Vydání

MATERIALS & DESIGN, ELSEVIER SCI LTD, 2025, 0264-1275

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10305 Fluids and plasma physics

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 7.900 v roce 2024

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14310/25:00143599

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

TiN; Point defects; XPS; Vacancy quantification; N 1s and Ti2p binding energies; DFT

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 28. 1. 2026 11:11, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

We investigate the effect of selected N and Ti point defects in B1 TiN on N 1s and Ti 2p3/2 binding energies (BE) through experiments and ab initio calculations. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements of TiNx films with 1.18 ≤ x ≤ 1.37 reveal additional N 1s spectral components at lower binding energies. Ab initio calculations predict that these components are caused by either Ti vacancies, which induce an N 1s BE shift of -0.54 eV in their first N neighbors, and/or N tetrahedral interstitials, which have their N 1s BE shifted by-1.18 eV and shift the BE of their first N neighbors by -0.53 eV. However, based on ab initio data the tetrahedral N interstitial is estimated to be unstable at room temperature. We, therefore, unambiguously attribute the N 1s spectral components at lower BE in Ti-deficient TiNx thin films to the presence of Ti vacancies. Furthermore, it is demonstrated that the vacancy concentration in Al-capped Ti-deficient TiNx can be quantified with the proposed correlative method based on measured and predicted BE data. Our work highlights the potential of ab initio-guided XPS measurements for detecting and quantifying point defects in B1 TiNx.

Návaznosti

LM2023039, projekt VaV
Název: Centrum výzkumu a vývoje plazmatu a nanotechnologických povrchových úprav
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, R&D centre for plasma and nanotechnology surface modifications
90254, velká výzkumná infrastruktura
Název: e-INFRA CZ II