Внутренние напряжения в углеродных конденсатах, формируемых импульсным вакуумно-дуговым методом

• Автор: Галкина, Марина Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Глава 1. Структурные особенности и природа внутренних напряжений в углеродных конденсатах, получаемых в условиях ионной бомбардировки на холодных подложках
1.1. Структурные особенности углеродных конденсатов, получаемых в условиях ионной бомбардировки на холодных подложках

1.1.1. Полиморфизм углерода

1.1.2. Аморфные тела

1.1.3. Методы исследования структуры аморфного углерода

1.2. Дефекты в углеродных конденсатах

1.2.1. Поликластерная модель аморфных тел

1.2.2. Процессы, протекающие при облучении в аморфных телах

1.3. Внутренние напряжения в тонких пленках

1.3.1. Внутренние напряжения и их классификация

1.3.2. Механические напряжения в твердых телах

1.3.3. Причины возникновения и механизмы образования внутренних напряжений в тонких пленках
1.4. Основные методы исследования внутренних напряжений в тонких пленках
1.4.1. Механические методы исследования внутренних напряжений
1.4.1.1. Дисковый метод
1.4.1.2. Метод изгибания стержня
1.4.1.3. Пузырьковый метод
1.4.2. Рентгеновские методы
1.4.3. Метод электронной дифракции
1.4.4. Прочие методы
1.5. Методы снижения внутренних напряжений в тонких пленках
1.5.1. Влияние технологических параметров процесса на величину внутренних напряжений в тонких пленках
1.5.2. Нанесение многослойных покрытий
1.5.3. Изменение угла наклона плазменного потока ионов к подложке
1.5.4. Напуск газа азота в вакуумную камеру
1.5.5. Отжиг как метод снижения внутренних напряжений и метод анализа структурных особенностей получаемых конденсатов
1.5.5.1. Влияние параметров отжига на диффузионные процессы
1.5.5.2. Особенности миграции точечных дефектов в покрытии при отжиге при наличии в нем неоднородного поля внутренних напряжений
1.5.5.3. Влияние параметров отжига на структуру и величину внутренних напряжений в углеродных конденсатах
1.6. Физические модели, объясняющие возникновение внутренних напряжений в покрытиях в условиях ионной бомбардировки Выводы к главе
Глава 2. Теоретический анализ основных механизмов возникновения внутренних напряжений в углеродном конденсате, формируемом в условиях ионной бомбардировки
2.1. Процессы, происходящие при низкоэнергетичной ионной бомбардировке поверхности
2.1.1. Общие представления
2.1.2. Нейтрализация
2.1.3. Ядерное торможение
2.1.4. Неупругие потери энергии
2.1.5. Распределение пробегов ионов
2.1.6. Радиационные дефекты
2.1.7. Термически стимулированные процессы отжига дефектов
2.2. Моделирование процессов радиационного повреждения в твердых телах
2.2.1. Общие положения
2.2.2. Основные принципы моделирования
2.3. Модель возникновения внутренних напряжений сжатия в углеродных конденсатах, формируемых в условиях ионной бомбардировки Выводы к главе
Глава 3. Исследование влияния условий формирования покрытий, выявленных в результате моделирования процессов возникновения и миграции радиационных дефектов, приводящих к возникновению внутренних напряжений сжатия в конденсате
3.1. Влияние энергии ионов и степени ионизации плазмы на величину внутренних напряжений в углеродных конденсатах
3.2. Влияние угла наклона потока углеродной плазмы к поверхности подложки на величину внутренних напряжений в углеродных конденсатах
3.3. Влияние температуры подложки на величину внутренних напряжений в углеродных конденсатах
Выводы к главе
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований изменения внутренних напряжений в углеродных конденсатах в зависимости от параметров процесса их формирования и последующего отжига
4.1. Метод измерения величины внутренних напряжений
координационное число г*, всех атомов, входящих в состав случайной трехмерной сетки, к общему числу атомов N:
гк =ХА/^- (1-5-2)

Значения для полупроводниковых и диэлектрических материалов
изменяются от 2 до 4.
Проведены измерения величины внутренних напряжений при напылении алмазоподобных пленок в вакууме. Получены значения (8,1; 7,5; 6,5 ГПа) типичные для твердых алмазоподобных пленок. Включение тонких слоев металла в структуру напыленных пленок позволяет снизить внутренние напряжения. В многослойном (10 нм Тл + 120 нм АПП) покрытии толщиной 2,7 мкм а оказалось равным 5,5 ГПа.
1.5.2. Нанесение многослойных покрытий.
Один из возможных способов снижения внутренних напряжений состоит в осаждении многослойного покрытия, включающего слои с напряжениями растяжения и сжатия, подобранными таким образом, чтобы суммарные напряжения в покрытии были невелики. Напряжения в отдельных слоях необязательно должны иметь противоположные знаки. Варьируя толщину слоев, можно обеспечить равенство и противоположные знаки произведений величины напряжения на толщину [60]. В работе [61] предложена идея одновременного напыления материалов с напряжениями растяжения и сжатия в нужном соотношении с тем, чтобы обеспечить низкие общие напряжения в пленке. Задача состоит в том, чтобы получать пленки с очень малыми и нулевыми средними напряжениями по всей толщине пленки. Не исключается, что в некотором дискретном слое механические напряжения могут быть значительными. Смесь двух материалов из одного источника распылялась с помощью косвенного подогрева. Основное требование к компонентам смеси, чтобы напыленные порознь, они образовали пленки с противоположными по знаку напряжениями. Индивидуальные напряжения не обязательно должны