Випуски МФіНТ »  Том 48, випуск 7

Зв'язок між структурними характеристиками та фізико-механічними властивостями плівок дибориду Гафнію, нанесених за допомогою методу високочастотного магнетронного розпорошення

О. А. Гончаров$^{1}$, А. М. Юнда$^{2}$, І. С. Колінько$^{1}$, С. А. Гончарова$^{1}$

$^{1}$Сумський державний університет, вул. Харківська, 116, 40007 Суми, Україна
$^{2}$Інститут прикладної фізики НАН України, вул. Петропавлівська, 58, 40000 Суми, Україна

Отримано: 10.02.2025; остаточний варіант - 02.07.2025. Завантажити: PDF

Проведено порівняльну аналізу структури та фізико-механічних характеристик плівок дибориду Гафнію, синтезованих за допомогою ВЧ-магнетронної системи розпорошення. Показано, що зміна конструктивних особливостей магнетронної розпорошувальної системи (МРС) змінює параметри структуроутворення та, відповідно, властивості синтезованих плівок. Одержано дві серії зразків: до та після внесення змін у конструкцію МРС. У першій серії експериментів плівки з текстурою росту площини (00.1) формуються за прикладеного до підкладинки позитивного потенціялу зміщення, мають сильну текстуру росту та високі фізико-механічні характеристики: нанотвердість у 41 ГПа і модуль пружности у 396 Па. Для другої серії зразків текстуровані плівки дибориду Гафнію з найбільш інтенсивною текстурою (00.1) формуються із заґрунтованим підкладинкотримачем; водночас, одержані плівки мають найліпші фізико-механічні характеристики: нанотвердість у 46 ГПа і модуль пружности у 306 ГПа. Показано, що плівки дибориду Гафнію з сильною текстурою росту, нормальною до площини (00.1), мають найвищі фізико-механічні властивості, незалежно від умов осадження під час магнетронного розпорошення.

Ключові слова: покриття, плівки, магнетронне розпорошення, нанотвердість, модуль пружности.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i07/0689.html

PACS: 62.20.de, 62.20.Qp, 68.55.jd, 68.55.jm, 68.55.Nq, 68.60.Bs, 81.15.Cd

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. R. A. Andrievski, Russian Chem. Rev., 84: 540 (2015).
  2. R. A. Andrievski, Physics-Uspekhi, 60: 276 (2017).
  3. M. Magnuson, L. Hultman, and H. Högberg, Vacuum, 196: 110567 (2022).
  4. M. Mikula, Nanocomposite and Nanocrystalline Materials and Coatings. Advanced Structured Materials (Eds. A. D. Pogrebnjak, Y. Bing, and M. Sahul) (Singapore: Springer: 2024), p. 1.
  5. O. A. Goncharov, I. S. Kolinko, G. V. Kornich, O. V. Khomenko, and D. V. Shyrokorad, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 62: 312 (2023).
  6. P. H. Mayrhofer, C. Mitterer, J. G. Wen, J. E. Greene, and I. Petrov, Appl. Phys. Lett., 86: 131909 (2005).
  7. C. Fuger, R. Hahn, A. Hirle, T. Wojcik, P. Kutrowatz, F. Bohrn, O. Hunold, P. Polcik, and H. Riedl, Mater. Research Lett., 11: 613 (2023).
  8. M. Mikula, B. Grančič, T. Roch, T. Plecenik, I. Vávra, E. Dobročka, A. Šatka, V. Buršıková, M. Držık, M. Zahoran, A. Plecenik, and P. Kúš, Vacuum, 85: 866 (2011).
  9. V. Šroba, T. Fiantok, M. Truchlý, T. Roch, M. Zahoran, B. Grančič, P. J. Švec, Š. Nagy, V. Izai, P. Kúš, and M. Mikula, J. Vacuum Sci. Technol. A, 38: 033408 (2020).
  10. K. Viskupová, B. Grančič, T. Roch, L. Satrapinskyy, M. Truchlý, M. Mikula, V. Šroba, P. Ďurina, and P. Kúš, Surf. Coat. Technol., 421: 127463 (2021).
  11. B. Grančič, M. Pleva, M. Mikula, M. Čaplovičová, L. Satrapinskyy, T. Roch, M. Truchlý, M. Sahul, M. Gregor, P. Švec, M. Zahoran, and P. Kúš, Surf. Coat. Technol., 367: 341 (2019).
  12. A. A. Goncharov, V. A. Konovalov, G. K. Volkova, and V. A. Stupak, Phys. Met. Metallogr., 108: 368 (2009).
  13. F. Kunc, J. Musil, P. H. Mayrhofer, and C. Mitterer, Surf. Coat. Technol., 174–175: 744 (2003).
  14. P. H. Mayrhofer and M. Stoiber, Surf. Coat. Technol., 201: 6148 (2007).
  15. A. A. Goncharov, S. N. Dub, A. V. Agulov, and V. V. Petukhov, J. Superhard Mater., 37: 422 (2015).
  16. A. A. Goncharov, A. N. Yunda, H. Komsta, and P. Rogalski, Acta Phys. Pol. A, 132: 270 (2017).
  17. A. A. Goncharov, S. N. Dub, and A. V. Agulov, Phys. Met. Metallogr., 114: 95 (2013).
  18. A. A. Goncharov, V. V. Petukhov, D. N. Terpii, P. I. Ignatenko, and V. A. Stupak, Inorganic Mater., 41: 696 (2005).
  19. A. A. Goncharov, V. V. Petukhov, and D. S. Chaika, Phys. Met. Metallogr., 100: 222 (2005).
  20. S. Jayaraman, J. E. Gerbi, Y. Yang, D. Y. Kim, A. Chatterjee, P. Bellon, G. S. Girolami, J. P. Chevalier, and J. R. Abelson, Surf. Coat. Technol., 200: 6629 (2006).
  21. S. K. Shanmugham, A. le Febvrier, J. Palisaitis, P. O. Å. Persson, R. J. W. Frost, D. Primetzhofer, I. Petrov, H. Högberg, J. Birch, J. Rosen, P. Eklund, and S. Nayak, J. Applied Phys., 136: 115304 (2024).
  22. A. Goncharov, A. Yunda, I. Kolinko, and O. Maksakova, High Temperature Material Processes, 27: 31 (2023).
  23. A. A. Goncharov, A. N. Yunda, V. V. Buranich, I. V. Shelest, and V. B. Loboda, J. Nano- Electronic Phys., 10: 03002 (2018).
  24. W. C. Oliver and G. M. Pharr, J. Mater. Research, 7: 1564 (1992).
  25. B. Window and N. Savvides, J. Vacuum Sci. Technol. A, 4: 196 (1986).
  26. A. A. Goncharov, A. V. Agulov, V. A. Stupak, and V. V. Petukhov, Inorganic Mater., 47: 592 (2011).
  27. A. A. Goncharov, A. N. Yunda, A. D. Pogrebnjak, I. V. Shelest, V. V. Buranich, and V. B. Loboda, 2018 IEEE 8th Int. Conf. Nanomaterials: Application & Properties (NAP) (Dec. 28–30, 2018, Zatoka, Ukraine), p. 1.
  28. A. A. Goncharov, A. V. Zykov, A. N. Yunda, I. V. Shelest, and V. V. Buranich, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 6: 815 (2020).
  29. V. Buranich, A. Pogrebnjak, P. Budzynski, I. Shelest, A. Prószyński, D. Chocyk, A. Goncharov, and A. Yunda, SN Applied Sci., 2: 563 (2020).
  30. T. F. Zhang, B. Gan, S.-M. Park, Q. M. Wang, and K. H. Kim, Surf. Coat. Technol., 253: 115 (2014).
  31. A. A. Goncharov, V. A. Konovalov, S. N. Dub, V. A. Stupak, and V. V. Petukhov, Phys. Met. Metallogr., 107: 285 (2009).
  32. F. Lofaj, T. Moskalewicz, G. Cempura, M. Mikula, J. Dusza, and A. Czyrska-Filemonowicz, J. Eur. Ceram. Soc., 33: 2347 (2013).
  33. K. P. Budna, P. H. Mayrhofer, I. Neidhardt, É. Hegedűs, I. Kovács, L. Tóth, B. Pécz, and C. Mitterer, Surf. Coat. Technol., 202: 3088 (2008).
  34. M. Berger, L. Karlsson, M. Larsson, and S. Hogmark, Thin Solid Films, 401: 179 (2001).
  35. M. Berger, E. Coronel, and E. Olsson, Surf. Coat. Technol., 185: 240 (2004).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 1979 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»