Підвищення оптико-механічних характеристик багатошарових інтерференційних покриттів шляхом введення до їх складу захисних алмазоподібних плівок - Автореферат

Крім того, такі покриття можуть експлуатуватися в надскладних умовах: в космосі, на підводних човнах, на літаках, на зброї. Конструктори покриттів найчастіше використовують Y2O3, який забезпечує “2” групу механічної стійкості покриття за ОСТ-3-1901-85, що є недостатнім для сучасного технічного рівня. Використання в конструкції багатошарового інтерференційного покриття захисного шару з надтвердого алмазоподібного матеріалу є актуальною науково-практичною задачею, оскільки дозволить підвищити механічну, корозійну і термічну стійкості робочої поверхні оптичного елементу і, за рахунок цього, збільшити стабільність і термін його експлуатації. Проблеми вдосконалення методів встановлення фізичних параметрів тонких плівок та конструювання оптичних покриттів, оптимізація існуючих і пошук нових конструкцій багатошарових покриттів, які б забезпечували високі оптичні характеристики і не були б складними в їх технологічній реалізації є актуальними, оскільки оптичні характеристики інтерференційного покриття визначають чутливість і спектральний діапазон роботи тепловізорної техніки. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні основні задачі:-Виконати математичне моделювання і визначити з еліпсометричних та фотометричних вимірювань дисперсії показників заломлення, коефіцієнта поглинання та оптичну неоднорідність вуглецевмісних покриттів та оксидів і фторидів рідкісноземельних металів, як складових багатошарових покриттів.У вступі обґрунтовано актуальність розробки багатошарового інтерференційного покриття з високими оптичними і механічними характеристиками, сформульовано мету і задачі дослідження, наведено основні результати, що визначають його наукову новизну та практичну цінність. У першому розділі роботи наведено огляд проблеми синтезу оптичних покриттів. Представлено характеристики просвітлюючих покриттів для дальнього ІЧ діапазону, створених передовими світовими виробниками: Umicore, ТОВ “Блик”, ИЗОВАК, TYDEX, Axsys Technologies, CVI Optical Components, Novotech, Infrared Multilayer Laboratory, ЗАТ “Опто-Технологічна лабораторія”. Виділено два напрямки у сучасному оптичному виробництві просвітлюючих покриттів для ІЧ оптики: 1) осадження послідовності шарів традиційних для ІЧ оптики матеріалів з низькими механічними властивостями і одержання високих оптичних характеристик ІЧ елемента;Еліпсометричні дослідження проведено на еліпсометрі ЛЕФ 3М-1, для якого створено кювети для проведення вимірювань в рідких середовищах при кутах падіння 50є, 60є, 70є, що дозволяє одержувати додаткові незалежні експериментальні вимірювання, не вносячи змін в стан зразка, і таким чином підвищувати кількість встановлених параметрів при розвязуванні оберненої задачі еліпсометрії. Розроблено методику М28.5 - 270:2007 визначення оптичних констант і товщини вуглецевого покриття шляхом проведення імерсійних еліпсометричних досліджень, яка пройшла дослідно-виробничу перевірку в лабораторії оптичних покриттів КП “ЦКБ “Арсенал”, де в результаті її використання встановлено підвищення однозначності визначення оптичних властивостей матеріалів покриттів з еліпсометричних вимірювань. Для напівкількісного аналізу результатів випробування зносостійкості покриттів розроблено алгоритми розпізнавання випробуваної ділянки досліджуваної поверхні покриття і розрахунку відношення площі зношеної поверхні до площі зони контакту. Проведено реєстрацію оже-та масспектрів по профілю травлення а-С:Н покриття, та атомносилові дослідження профілю а-С:Н плівки. Виконані нами дослідження залежності оптичної ширини забороненої зони а-С:H плівок від складу робочої газової суміші показали, що найбільші значеннями притаманні плівкам, які осаджені при середній концентрації метану (50 ? 60 об.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Структурні та електрофізичні властивості плівок аморфного карбіду кремнію / А.В. Васін, А.В. Русавський, О.М. Назаров, В.С. Лисенко, Я.М. Вовк, В.М. Іванов, С.П. Старик // Оптоелектроніка і напівпровідникова техніка. - 2003. - Вып. 38. - С. 98-105.

Автор провів спектрофотометричні дослідження a-SIC плівок, визначив та проаналізував ширину забороненої зони та її залежність від вмісту вуглецю в матеріалі. Взяв участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

2. Сравнительный анализ тонких пленок гидрогенизированного и негидрогенизированного аморфного карбида кремния / А.В. Васин, А.В. Русавский, С.П. Старик, В.И. Кушниренко, А.М. Куцай, А.Н. Назаров, В.С. Лысенко, А.В. Семенов, В.М. Пузиков, А.Г. Гонтарь, С.Н. Дуб // Сверхтвердые материалы. - 2004. - № 3. - С. 36-46.

Автор провів спектрофотометричні вимірювання. Виконав комплексний порівняльний аналіз краю фундаментального поглинання a-SIC:H і a-SIC плівок, а також впливу на нього температури вакуумного відпалу. Брав участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

3. Оптичні характеристики вуглецевих покриттів на підкладках кремнію / С.П. Старик, О.Г. Гонтар, В.Ю. Горохов, Б.А. Горштейн // Сверхтвердые материалы. - 2004. - № 6. - С. 64-68.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів спектрофотометричні і еліпсометричні вимірювання. Виконав моделювання профілю оптичних характеристик вуглецевого покриття по еліпсометричним і фотометричним вимірюванням і виявив існування перехідної області між кремнієм і алмазоподібною плівкою. Конкретизував структуру статті, проаналізував отримані результати та сформулював висновки.

4. Багатошарові просвітлюючі інтерференційні покриття з захисною алмазоподібною плівкою для діапазону довжин хвиль 8-12 мкм / С.П. Старик, О.Г. Гонтар, Б.А. Горштейн, В.Ю. Горохов, С.Н. Дуб, О.М. Куцай // Сверхтвердые материалы. - 2006. - № 2. - С. 52-58.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів спектрофотометричні і еліпсометричні вимірювання та визначив оптичні властивості вуглецевих покриттів. Встановив області технологічних параметрів осадження вуглецевих покриттів, при яких утворюються оптимальні для використання в ІЧ оптиці плівки. Виконав моделювання спектральних оптичних характеристик покриттів та оптимізацію конструкції інтерференційних покриттів. Конкретизував структуру статті, проаналізував отримані результати та сформулював висновки.

5. Влияние температуры вакуумного отжига на край фундаментального поглощения и структурную релаксацию пленок a-SIC:H / А.В. Васин, А.В. Русавский, А.Н. Назаров, В.С. Лысенко, С.П. Старик, В.Г. Степанов // Физика и техника полупроводников. - 2005. - Т. 39, вып. 5. - С. 602-607.

Автор провів спектрофотометричні вимірювання. Експериментально дослідив край фундаментального поглинання аморфного гідрогенізованого карбіду кремнію a-SIC:H. Взяв участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

6. Плазмохимическое осаждение алмазоподобных углеродных пленок / А.Г. Гонтарь, А.М. Куцай, В.Ю. Горохов, С.П. Старик // Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов: Сб. науч. тр. / Отв. ред. Н.В. Новиков, НАН Украины, Ин-т сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля. - К., 2005. - С. 108-112.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів, в систематизації та узагальненні досліджень нанотвердості, в аналізі та обговоренні отриманих результатів та у формулюванні висновків.

7. Application of diamond-like films for improving transparency in the IR Innovative / A. Gontar, S. Starik, V. Tkach, V. Gorochov, B. Gorshtein, O. Mozkova // NATO Science Series Book Innovative Superhard Materials and Sustainable Coatings for Advanced Manufacturing ed. by J. Lee and N. Novikov. - Dordrecht: Springer, 2005. - Р. 445- 453.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів спектрофотометричні вимірювання. Виконав моделювання оптичних характеристик аморфного вуглецю, оптимізацію конструкції інтерференційного багатошарового покриття. Взяв участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

8. Comparative Study of Near Stochiometric a-SIC:H and a-SIC films: effect of the bonded hydrogen innovative / A. Vasin, A. Rusavsky, V. Kushnirenko, A. Nazarov, S. Starik, V. Lysenko, A. Kutsay, A. Semenov, A. Gontar, S. Dub, V. Puzikov // NATO Science Series Book Innovative Superhard Materials and Sustainable Coatings for Advanced Manufacturing ed. by J. Lee and N. Novikov. - Dordrecht: Springer, 2005. - Р. 419-428.

Автор провів спектрофотометричні вимірювання. Виконав комплексний порівняльний аналіз краю фундаментального поглинання a-SIC:H і a-SIC плівок, а також впливу на нього температури вакуумного відпалу. Взяв участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

9. Старик С.П., Гонтар О.Г., Горштейн Б.А. Алмазоподібні вуглецеві плівки в ахроматичних просвітлюючих багатошарових покриттях // Вісник Львівського ун-ту. Серія фізична. - 2005. - № 38, т. 1. - C. 74-78.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Виконав моделювання оптичних характеристик аморфного вуглецю, оптимізацію конструкції інтерференційного багатошарового покриття. Провів спектрофотометричні вимірювання. Конкретизував структуру статті, проаналізував отримані результати та сформулював висновки.

10. Технологические особенности плазмохимического осаждения гидрогенизированных углеродных пленок / А.Г. Гонтарь, А.М. Куцай, С.П. Старик, В.Ю. Горохов // Сборник докладов 7-й Международной конференции “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов в машиностроении”, Харьков. - 2006. - С. 59-62.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів, в систематизації та у-загальненні досліджень нанотвердості, в аналізі та обговоренні отриманих результатів та у формулюванні висновків.

11. Низкотемпературное осаждение пленок a-SIC:H методом реактивного магнетронного распыления / А.В. Русавский, А.В. Васин, Л.А. Матвеева, А.Н. Назаров, С.П. Старик // Материалы IX Международной конференции “Физика и технология тонких пленок”. - Яремча, 2003. - Т. 1. - C. 59.

Автор провів спектрофотометричні вимірювання. Виконав аналіз краю фундаментального поглинання a-SIC:H плівок. Взяв участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

12. Antirefrective coating with diamond-like films for improving transparency in the IR / A.G. Gontar, B.А. Gorshtein, S.Р. Starik, V.M. Tkach, T.I. Smirmova, O.M. Mozkova, V.Y. Gorochov, V.F. Zinchenko // Abstract book 14th European conference on diamond, diamond-like materials, carbon nanotubes, nitrides & silicon carbide “DIAMOND-2003”. - Salzburg, 2003.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Виконав моделювання оптичних характеристик аморфного вуглецю, оптимізацію конструкції інтерференційного багатошарового покриття. Провів спектрофотометричні вимірювання. Взяв участь в аналізі отриманих результатів та формулюванні висновків.

13. Diamond-like films for improving transparency in the IR / A.G. Gontar, B.A. Gorshtein, S.P. Starik, V.M. Tkach, O.M. Mozkova, V.Y. Gorochov, S.N. Dub // NATO ARW “Innovative Superhard Materials and Sustainable Coatings”. - Kyiv, 2004. - P. 86.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Виконав моделювання оптичних характеристик аморфного вуглецю, оптимізацію конструкції інтерференційного багатошарового покриття. Провів спектрофотометричні вимірювання. Взяв участь в аналізі отриманих результатів та формулюванні висновків.

14. Старик С.П., Гонтарь А.Г., Горохов В.Ю. Эллипсометрические исследования процесса формирования алмазоподобной углеродной пленкина подложках кремния. - Сборник трудов IV Международной конференции “Аморфные и микрокристаллические полупроводники”. - Санкт-Петербург: СПБ ГТУ, 2004. - С. 102-103.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів еліпсометричні вимірювання та розробив програмне забезпечення для їх інтерпретації. Виконав моделювання профілю оптичних характеристик вуглецевого покриття по еліпсометричним і фотометричним вимірюванням. Проаналізував отримані результати та сформулював висновки.

15. Optical and nanomechanical properties of a-C:H films in IR multilayer coatings / A.G. Gontar, O.M. Kutsay, S.P. Starik, S.N. Dub, V.Y. Gorohov, N.V. Novikov // Summer School Biomedical applications of carbon surfaces. - Lodz, 2004. - P. 8.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів спектрофотометричні вимірювання. Взяв участь в аналізі та обговоренні отриманих результатів та формулюванні висновків.

16. Optical Properties of a-C:H Film for IR Multilayer Coatings / S.P. Starik, V.Yu. Gorohov, O.M. Kutsay, A.G. Gontar // Abstract book of 4-th Nanodiamond and Related Materials joint with 6-th Diamond and Related Films. - Zakopane, 2005. - P.148.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів спектрофотометричні вимірювання. Проаналізував отримані результати та сформулював висновки.

17. Алмазоподобные оптические и защитные покрытия для элементов ИК оптики / С.П. Старик, А.Г. Гонтарь, Б.А. Горштейн, В.Ю. Горохов, С.Н. Дуб, А.М. Куцай // Собрание трудов седьмой международной научно-технической конференции “Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материаллы, защитные покрытия”. - Минск, 2006.

Автор взяв участь у виготовлені зразків вуглецевих покриттів. Провів спектрофотометричні і еліпсометричні вимірювання. Виконав моделювання оптичних характеристик аморфного вуглецю, оптимізацію конструкції інтерференційного багатошарового покриття. Проаналізував отримані результати та сформулював висновки.

18. Старик С.П. Математичне моделювання оптичних характеристик шаруватих структур на основі вуглецевих покриттів // Тези доповідей конференції “Надтверді, композиційні матеріали та покриття: отримання, властивості, застосування”. - Київ, 2006. - С. 71-73.

Размещено на .ru