Инженерия вакуумно-плазменных покрытий: монография / Н.А.Азаренков, О.В.Соболь, А.Д.Погребняк, В.М.Берсенев; М-во образования и науки, молодежи и спорта; Харьковский нац. ун-т им. В.Н.Каразина. - Харьков: ХНУ им. В.Н.Каразина, 2011. - 344 с. - ISBN 978-966-623-607-1  Место хранения:   014 | Институт теоретической и прикладной механики СО РАН | Новосибирск | Библиотека

Оглавление / Contents

ВВЕДЕНИЕ ........................................................ 7 Список литературы .............................................. 10 ГЛАВА 1 ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАЗНОВИДНОСТИ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИОННЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ В ВАКУУМЕ ................. 12 1.1 Физические принципы газового разряда ...................... 12 1.2 Этапы получения функциональных покрытий методом ионного распыления ................................................ 14 1.2.1 Распыление ионной бомбардировкой материала мишени ............................................. 16 1.2.2 Перенос распыленного материала в пространстве мишень-подложка .................................... 19 1.2.3 Процесс осаждения материала на подложке ............ 21 1.3 Основные параметры осаждения .............................. 25 1.4 Разновидности систем ионно-плазменного нанесения покрытий .................................................. 27 1.4.1 Диодная система распыления на постоянном токе ...... 28 1.4.2 Высокочастотная диодная распылительная система ..... 34 1.4.3 Триодная распылительная система .................... 36 1.4.4 Магнетронные распылительные системы (МРС) .......... 37 1.4.5 Магнетронные распылительные системы несбалансированного типа ........................... 43 1.4.6 Магнетронные распылительные системы с замкнутой областью ........................................... 46 1.4.7 Реактивные ионно-плазменные магнетронные процессы формирования покрытий .............................. 47 Список литературы к главе 1 ............................... 50 ГЛАВА 2. ВАКУУМНО-ДУГОВЫЕ СИСТЕМЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ........... 53 2.1 Типы дуговых разрядов ..................................... 55 2.2 Вакуумно-дуговые источники плазмы с горячим расходуемым катодом ................................................... 58 2.3 Вакуумно-дуговые источники плазмы с горячим расходуемым анодом .................................................... 59 2.4 Вакуумно-дуговой источник плазмы с интегрально-холодным катодом ................................................... 61 2.5 Характеристики катодных пятен ............................. 62 2.6 Инициирование катодных пятен .............................. 63 2.7 Капельная фаза ............................................ 66 2.8 Факторы, обеспечивающие снижения эмиссии макрочастиц ...... 71 2.9 Конструкции плазменных источников ......................... 73 2.9.1 Источники металлической плазмы, обеспечивающие получение многокомпонентных покрытий ............... 77 2.9.2 Системы очистки плазменных потоков вакуумно- дуговых источников от макрочастиц .................. 78 Список литературы к главе 2 .................................... 84 ГЛАВА 3 ИОННО-ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОВ В ВАКУУМЕ ПРИ НИЗКОЙ СТЕПЕНИ ИОНИЗАЦИИ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩЕГО ПОТОКА .............................. 86 3.1 Микроструктура ионно-плазменных пленок и покрытий ......... 86 3.2 Закономерности формирования структуры, субструктуры, пористой подсистемы и напряженного состояния металлических конденсатов ................................. 91 3.2.1 Структура металлических конденсатов ................ 91 3.2.2 Загрязнение пленок материалов, полученных ионно- плазменным нанесением .............................. 99 3.2.3 Механизмы образования фаз с неметаллическими атомами, попадающими в конденсат из реактивной или остаточной атмосферы при конденсации .......... 101 3.2.4 Пористость металлических ионно-плазменных конденсатов ....................................... 103 3.2.5 Закономерности развития макронапряженного состояния в зависимости от режимов осаждения металлических ионно-плазменных конденсатов ........ 108 3.2.6 Механизм формирования структурно-фазового состояния ионно-плазменных металлических конденсатов ....................................... 120 3.3 Структура ионно-плазменных конденсатов фаз внедрения ..... 122 3.3.1 Начальные стадии роста конденсатов фаз внедрения, полученных распылением в атмосфере инертных газов .................................... 123 3.3.2 Закономерности формирования элементного и фазового состава в объеме микронных конденсатов фаз внедрения ..................................... 127 3.3.3 Факторы, обуславливающие появление текстуры в конденсатах, полученных ионным распылением ........ 133 3.3.3.1 Влияние угла падения и плотности ионного тока на текстуру ................. 133 3.3.3.2 Анализ причин формирования текстуры в пленках с кубической решеткой структурного типа NaCl ................... 135 3.3.4 Роль текстурообразования при увеличении плотности потока пленкообразующих частиц в формировании напряженного состояния ............... 140 3.3.5 Влияние температуры осаждения и отжига на напряженное состояние ............................. 144 3.3.6 Модель формирования ионно-плазменного конденсата тугоплавкого материала при Т < 0,2Тпл и плотности потока осаждаемых пленкообразующих частиц 10-14 - 5×1015см-2с-1 ........................ 147 3.3.7 Влияние потенциала смещения на структуру конденсатов ....................................... 150 3.3.8 Структура конденсатов карбида вольфрама с металлической кобальтовой связкой ................. 157 3.3.9 Влияние рабочего давления при распылении на структуру формируемых конденсатов ................. 159 3.3.10 Влияния типа, давления распыляющего газа и плотности потока осаждаемых частиц на распределение неоднородности электронной плотности в конденсатах ........................... 160 3.3.11 Фазовая диаграмма метастабильного состояния ионно-плазменных конденсатов ...................... 161 3.3.12 Диффузионный рост вискеров при использовании метода магнетронного распыления ................... 163 3.4 Структура конденсатов, полученных распылением в реактивной среде ....................................... 165 3.5 Влияние местоположения образца в межэлектродном пространстве на структурное состояние .................... 176 3.6 Закономерности формирования фазово-структурного состояния конденсатов квазибинарных систем ............... 179 3.7 Геометрическая термодинамика фазообразования в случае неравновесных условий осаждения ионно-плазменных конденсатов .............................................. 199 3.8 Особенности структурообразования при распылении металлических сплавных мишеней в реактивной среде ........ 203 3.9 Влияние потенциала смещения на напряженное состояние и свойства тройных систем .................................. 207 3.10 Исследование начальных стадий концентрационно- структурного упорядочения при концентрационном расслоении метастабильных твердых растворов конденсатов квазибинарных систем ..................................... 208 3.11 Закономерности, присущие диаграммам метастабильного фазового состояния ионно-плазменных конденсатов квазибинарных систем ..................................... 226 3.12 Нанокомпозиты, сформированные при переходе от кристаллических к аморфноподобным материалам ............. 230 3.13 Фазообразование в тройных системах при полной или частичной нерастворимости ................................ 235 3.14 Морфология роста многоэлементных конденсатов ............. 241 3.15 Закономерности образования аморфно-кластерного состояния материала из низкоионизированных ионно- плазменных потоков ....................................... 243 3.16 Диффузионная подвижность металлических атомов в модели низкотемпературного формирования конденсатов ............. 249 3.17 Модель развития структурного состояния поверхностных слоев под действием термического фактора при осаждении ... 251 3.18 Модель структурной аналогии нанокластерного состояния материала конденсата и строения расплавов в кристаллоподобном представлении .......................... 253 Список литературы к главе 3 .............................. 256 ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ НА ФАЗОВО- СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛЕНОК И ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ МЕТОДОМ С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ИОНИЗАЦИИ ............................................ 277 4.1 Закономерности влияния режимов осаждения вакуумно- дуговых покрытий на фазовый состав ....................... 277 4.2 Фазообразования в вакуумно-дуговых конденсатах тройных систем ................................................... 285 4.3 Напряженное состояние вакуумно-дуговых конденсатов и влияние на него параметров распыления .................. 293 4.4 Влияние потенциала смещения на структурное состояние вакуумно-дуговых покрытий двойных и тройных систем ....... 297 4.5 Расширение возможностей вакуумно-дуговых методов ......... 304 4.6 Влияние давления и скорости подачи газа при формировании двойных систем в реактивной азотной атмосфере ................................................ 317 4.7 Влияние давления рабочей атмосферы на формирование структуры и свойства трехкомпонентных материалов ......... 322 4.8 Многослойные наноструктурированные покрытия .............. 326 4.9 Сравнение методов с низкой и высокой степенью ионизации ................................................ 332 Список литературы к главе 4 ................................... 334 Заключение .................................................... 342