Селективні процеси при знижених коефіцієнтах конденсації - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукНауковий консультант: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор фізико-математичних наук, професор Офіційні опоненти: 1 Доктор технічних наук, старший науковий співробітник Патона НАН України, провідний науковий співробітник. Захист відбудеться ”29” травня 2006 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 при Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61103, м.Харків, вул.Гамарника, 2, корпус У-3, НТУ ”ХПІ”, ауд.204. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61024, м.Харків, вул.Подібного виду конденсати можуть використовуватися як різні наноструктури, а також елементи сенсорної техніки, ультратонкі фільтри, каталізатори і т.д. Поряд з цим систематизовані результати досліджень, повязані з конденсацією поблизу фазової рівноваги у системі пара-конденсат, вітсутні, що визначає цей науковий напрямок як достатньо перспективну нанотехнологію. Крім цього, обєднання просторово розподіленої і фазової селективностей нарощування конденсату створює передумови для формування окремих кристалів алмазу в термодинамічно нерівноважних умовах, що також становить значний інтерес з наукової та практичної точок зору. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі основні задачі: · Створити вакуумні умови з мінімальними парціальними тисками залишкових хімічно активних газів (~10-6-10-8 Па), що дозволяють, за необхідності, одержувати бездомішкові шари в умовах, наближених до фазової рівноваги у системі пара-конденсат. · Вивчити закономірності прояву фазової і просторово розподіленої селективностей при формуванні конденсатів системи Ti-C залежно від їх хімічного складу і умов малих коефіцієнтів конденсації титановуглецевих парів.Вивчення селективних процесів при зародженні і рості конденсатів Ti [2] показали, що у випадку гранично низьких швидкостей нарощування шарів (R ~0,015 нм/с) при температурі конденсації (Тк) 350°С початкова стадія формування шарів Ti відбувалася у вигляді метастабільної аморфної фази (АФ). Встановлено, що перехід АФ > ?-Ti відбувається у вигляді зародження кристалів ?-Ti, які у процесі подальшої конденсації повільно збільшують свої розміри, що свідчить про досить високу стабільність АФ і важливу роль у рості кристалів дифузійних потоків, орієнтованих в напрямку АФ >кристал. Показано, що збільшення R до відносно великих значень (3,5 нм/с) або зниження Тк при максимально можливому збереженні інших технологічних параметрів одержання шарів істотно знижує ефективність утворення АФ, а структуроутворення конденсатів відбувається згідно з механізмом Фольмера-Вебера [2]. При підвищенні енергії атомів, що конденсуються, шляхом зниження PAR до 0,6-1,2 Па та підвищення U до 70 (R= 0,015 нм/с, а Тк сягає 420°С) початковий етап росту плівок відбувався у вигляді АФ, на якій при подальшій конденсації зароджувалися кристали з ОЦК-граткою Cr. Встановлено, що при переході до конденсації більш пересичених парів Cr за рахунок зниження Тк або зростання R визначають поступовий перехід до високотекстурованого росту досить тонких суцільних високотекстурованих плівок Cr.Опромінення поверхні росту конденсатів частками з енергіями, що не перевищують граничну енергію розпилення сконденсованого матеріалу, наближує систему пара-конденсат до фазової рівноваги, яка є необхідною передумовою проявів фазової селективності та просторово розподіленого росту конденсату. 2.Створений новий клас іонних розпилювачів із самоузгодженою зміною осаджуваних потоків і потоків заряджених часток, що діють на поверхню росту, яка визначає стаціонарність конденсації, наявність локальних флуктуацій пересичення безпосередньо над поверхнею росту, а також умови наближення до стимульованої фазової рівноваги в широкому спектрі підведених до розпилювача потужностей. Механізми структуроутворення шарів у процесі стаціонарної конденсації за умов стимульованого наближення до фазової рівноваги в системі пара-конденсат в основному визначаються відсутністю багатоатомних критичних зародків і ростової коалесцесії, причому установлення адатомом з ростовою поверхнею досить міцних хімічних звязків залежить від локального структурно-фазового стану ростової поверхні, що визначає просторово розподілені структурну й фазову селективності. Встановлено, що на початковому етапі високотемпературного (Тк ~450 0C) осадження на відколи (001) KCL і NACL надслабких потоків іонно-розпилених атомів Cr, Ti або Al, а також при використанні як робочого газу високочистого Ar при понижених тисках (~1 Па) формується стійка до кристалізації аморфна фаза, стабілізація якої підсилюється наявністю на поверхні підкладки адсорбованого шару домішок, підвищеною енергією звязку адатом-домішка, докритичною товщиною, а також збільшенням енергії атомів, що конденсуються.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ