Структура и свойства поликристаллического α-Al2O3, модифицированного мощным лазерным излучением

• Автор: Саврук, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АЛЮМООКСИДНАЯ КЕРАМИКА. МЕТОДЫ МОДИФИКАЦИИ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Структура и физико-химические свойства оксида алюминия

1.2. Взаимодействие лазерного излучения с поверхностью керамических материалов

1.2.1. Процессы поглощения и отражения лазерного излучения керамическими материалами

1.2.2. Тепловые процессы при лазерном нагреве керамических материалов

1.2.3. Скоростная кристаллизация и аморфизация керамических материалов при воздействии мощного лазерного излучения
1.2.4. Процессы поверхностного испарения материала и образования лазерной эрозионной плазмы
1.2.5. Дефектообразование в керамических материалах при воздействии лазерного излучения
1.3. Выводы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА
2.1. Исследуемые образцы
2.2. Лазерная обработка керамических материалов
2.3. Обработка керамических материалов пучком низкоэнергетических электронов
2.4. Методы исследования керамических материалов, подвергнутых лазерной и низкоэнергетической электронной обработкам
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЛИКРИСТАЛ-ЛИЧЕСКОМ а-А1203 ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
3.1. Анализ тепловых процессов при лазерном нагреве поликристал-лического а-А1

3.2. Процессы плавления и испарения поликристаллического а-А120з
при лазерной обработке
3.3. Спектральный анализ лазерной эрозионной плазмы вблизи поверхности поликристаллического а-А1
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
4.1. Структура поликристаллического а-А1203 в зоне действия луча лазера
4.2. Фазовый состав поликристаллического а-А1
4.3. Оптические свойства поликристаллического а-А1
4.4гАдсорбционные свойства поликристаллического а-А1
4.5. Механические свойства поликристаллического а-А1
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЛИКРИСТАЛ-ЛИЧЕСКОМ а-А12Оз ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПУЧКА НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ
5.1. Анализ тепловых процессов при электронно-лучевом воздействии на поверхность поликристаллического а-А1
5.2. Структура и фазовый состав поликристаллического а-А1203 в зоне действия электронного луча
5.3. Оптические свойства поликристаллического а-А1203 при электронно-лучевом воздействии
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования:
Керамические материалы на основе а-А1203 широко используются в электронной и электротехнической промышленности и по совокупности электрофизических и технико-экономических параметров являются одними из наиболее пригодных для изготовления установочных электро- и радиотехнических изделий. Широкое применение алюмооксидная керамика находит в технологии изготовления подложек для интегральных схем и корпусов полупроводниковых приборов. Реальная поверхность керамических подложек, полученных по стандартной технологии, имеет большое количество дефектов - межзеренные поры, границы зерен, дефекты шлифовки, дислокации и различного рода загрязнения. Поэтому важную роль играют процессы подготовки поверхности подложек перед нанесением металлических и диэлектрических слоев и последующей пайкой и сборкой.
Уменьшить отрицательное влияние можно с помощью различных электрофизических воздействий с использованием лазерных, ионных, электронных, плазменных и других обработок. Наибольший интерес в настоящее время представляют процессы лазерной обработки и активации керамических материалов, поскольку они приводят не только к улучшению качества поверхности подложек, но и открывают путь к созданию аддитивных технологических процессов изготовления интегральных схем.
С научной и практической точки зрения также большой интерес представляет получение новых свойств материалов путем модификации поверхности с помощью лазерного воздействия. Наряду с уменьшением шероховатости поверхности, изменением химического состава приповерхностного слоя наблюдается структурирование поверхности в виде направленной перекристаллизации расплавленного слоя с образованием структуры «шевронного типа» различного масштабного уровня. Таким образом, появляется возможность управления оптическими, механическими и электрическими свойствами поверхности за счет ориентированных определенным образом структурных образований, а также сущест-

два решения или вообще не иметь решений. Если меньше критического значения в'(у3), то уравнение (1.22) имеет два корня, меньший из которых соответствует отбираемому в процессе роста размеру микроструктуры. При увеличении температурного градиента до критического значения <э’(кх) уравнение (1.22) имеет только один корень, соответствующий максимальному характерному размеру микроструктуры при заданной скорости фронта кристаллизации. Дальнейшее увеличение градиента сь приводит к отсутствию решений для уравнения (1.22), что может быть проинтерпретировано как признак устойчивости поверхности раздела и формирования однородной структуры на диффузионных масштабах [33]. Описанные варианты решений проиллюстрированы на рисунке 1.8 [33].
Рисунок 1.8 - График зависимости левой (сплошная линия) и правой (пунктир) частей уравнения (1.22) от характерного размера микроструктуры при заданном значении скорости затвердевания и различных значениях температурного градиента с, (и0 =о/г0 - характерный масштаб диффузии)