Структура, склад, особливості росту та властивості плівок диборидів танталу і гафнію - Автореферат

Національна академія наук України АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана в Донецькому національному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Бажин Анатолій Іванович, Донецький національний університет МОН України, професор кафедри нанофізики Соболь Олег Валентинович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» МОН України, завідувач кафедрою матеріалознавства, професор; Захист відбудеться «14» червня 2010 р. о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 у Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61003, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61024, м.Вивчення загальних закономірностей фазо-і структуроутворення зазначених матеріалів у наноструктурному стані є однією з найважливіших задач фізики твердого тіла і має велике наукове і практичне значення завдяки тому, що надає можливість цілеспрямовано одержувати нові сполуки та значно поліпшувати властивості добре відомих речовин. Метою даної роботи було встановлення впливу масопереносу, фізичних умов конденсації та консолідації речовини на поверхні осадження, які мають місце при іонно-плазмовому розпиленні мішені, на склад, структуру, морфологію та фізико-механічні властивості покриттів. Здійснити комплексне дослідження впливу температури підкладки, знаку та величини потенціалу зсуву, прикладеного до підкладки при осадженні, на структуру, склад та морфологію покриттів, що конденсуються. Усі покриття були осаджені із застосуванням методу нереактивного високочастотного магнетронного розпилення (модернізована установка УВН-75-Р-3), який надає змогу без зміни електродної конфігурації варіювати такі параметри, як тиск робочого газу, відстань мішень-підкладка, значення негативного потенціалу на поверхні мішені, температуру підкладки, знак і величину потенціалу зсуву на її поверхні. Наукова новизна одержаних результатів: Вперше методами, що доповнюють один одного, до яких входять рентгенівська дифракція, оптична, растрова і просвітчаста електронна мікроскопія, вторинна іонна мас-спектрометрія, рентгенівський флуоресцентний мікроаналіз, наноіндентування та ін., проведене комплексне систематичне вивчення складу, структури, морфології поверхні, фізико-механічних властивостей наноструктурних покриттів дибориду танталу і дибориду гафнію, одержаних за допомогою метода нереактивного високочастотного розпилення;В першому розділі «Структура, склад і властивості боридів тугоплавких перехідних металів у масивному та наноструктурному стані» наведено огляд літературних джерел, який свідчить про відмінності властивостей речовини у масивному та нанокристалічному стані, повязані з особливостями будови останніх. Розглянуто результати досліджень багатьох авторів стосовно структури, складу, морфології поверхні, фізико-механічних та хімічних властивостей плівок на основі боридів тугоплавких перехідних металів, які є типовими представниками широкого класу наноматеріалів та були одержані із застосуванням різних методів фізичного та хімічного осадження. В третьому розділі «Моделювання параметрів процесів, які мають місце при перенесенні розпиленого матеріалу в проміжку мішень - підкладка» обґрунтовано основні принципи та наближення, які використано при проведенні математичного аналізу просторового розподілу потоку розпилених частинок мішені, що досягають поверхні осадження. Таким чином, встановлено, що профіль просторового розподілу атомів бору має бути значно ширшим, ніж відповіді профілі танталу і гафнію, що повинно приводити до зниження відносної кількості атомів бору в потоці, який досягає поверхні конденсації, у порівнянні з початковим складом мішені. В четвертому розділі «Структура, склад та фізико-механічні властивості покриттів дибориду танталу» викладено результати вивчення впливу фізичних умов розпилення мішені ТАВ2 на формування структури і складу, а також на властивості покрить, що осаджуються, при застосуванні методу нереактивного високочастотного магнетронного розпилення.В результаті проведеного комплексу теоретичних і експериментальних досліджень у дисертаційній роботі вирішена важлива задача фізики твердого тіла - встановлені основні закономірності і фізичні механізми впливу умов розпилення мішені і конденсації плівок на формування складу, структури і фізико-механічні властивості наноструктурних покриттів диборидів тугоплавких перехідних металів - танталу і гафнію. Показано, що основними чинниками, які визначають просторовий розподіл розпилених атомів мішені на поверхні конденсації, є елементний склад матеріалу, що розпилюється, і робочого газу, тиск в камері системи розпилення, відстань між мішенню та підкладкою, а також знак і величина потенціалу зсуву, прикладеного до підкладки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ