Звіт про науково-дослідну роботу: „ Вплив умов синтезу на наноструктуру та властивості плівок на основі тугоплавких боридів, силіцидів і оксидів” (заключний)

Abstract

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – структура та властивості тонких і товстих плівок. МЕТА РОБОТИ – 1) вияснення впливу структури на властивості покриттів на основі AlMgB14, B-C-N, Cr-B-C-N та Si-C-N залежно від умов осадження: 2) пояснення і передбачення стабільних кристалічних і аморфних структур цих систем в рамках першопринципних розрахунків; 3) встановлення закономірностей формування наноструктури гранульованих товстих плівок на основі тугоплавких оксидів та боридів кобальту і нікелю. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ: установка для дуального магнетронного розпилення, плазмохімічна установка, обладнання для виготовлення товстих плівок. Для дослідження зразків використано: рентгеноструктурний аналіз, наноіндентування, трибологічні і адгезійні тести, оптичний профілометр, інфрачервона і рентгенелектронна спектроскопії, установки для дослідження оптоелектронних властивостей, атомний силовий мікроскоп, просвітлювальна електронна мікроскопія. Магнетронні покриття були отримані шляхом розпилення мішеней із AlMgB14, B4C, Cr в атмосфері азоту і аргону залежно від потужності розряду та швидкості потоку азоту. Плазмохімічні Si-C-N плівки отримані із використанням гексаметилдісилазану, як основного прекурсора. Всі покриття та плівки були аморфними. Покриття Al-Mg-B та Cr-B-C-N демонстрували твердість 15-20 ГПа. Покриття B-C-N та Al-Mg-B-С характеризуються підвищеною твердістю (біля 30 ГПа) та підвищеною зносостійкістю. Експериментальне і теоретичне дослідження показало, що зміцнення боро-містких покриттів пов’язане з формуванням фрагментів ікосаедрів в аморфній матриці. Cr-B-C-N покриття являють CrB, або CrN кристаліти (залежно від потоку азоту), вкраплені у аморфну BCN матрицю. Виявлено, що плазмохімічні Si-C-N плівки володіють високою твердість (понад 30 ГПа), високою фотоемісією в діапазоні 400-500 нм та енергетичною щілиною 1.5-4.5. Були виготовлені товсті плівки на основі нанодисперсного SnO2, Co3B і Ni3B шляхом трафаретного друку. Було вивчено вплив умов термообробки на структурні та електрофізичні властивості отриманих товстих плівок. Розроблені покриття можуть бути використані як зносостійкі та захисні шари, магнето-резистивгі плівки, а також можуть слугувати датчиками газів. Напівпровідникові плівки будуть ефективними в сонячних елементах та в приладах мікро-(нано)-електро-механічних системах. КЛЮЧОВІ СЛОВА: АМОРФНІ ТВЕРДІ ПОКРИТТЯ, АМОРФНІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПЛІВКИ, ПЛІВКИ, ТОВСТІ ГРАНУЛЬОВАНІ ПЛІВКИ, ПЕРШОПРИНЦИПНІ РОЗРАХУНКИ, СТАБІЛЬНІСТЬ ФАЗ, СТРУКТУРА, МЕХАНІЧНІ І ОПТОЕЛЕКТРОННІ ВЛАСТИВОСТІ.