Структура, состав и механические свойства тонких пленок диборидов переходных металлов

Abstract

Исследовано влияние условий осаждения на структуру, состав и механические свойства тонких пленок диборидов переходных металлов, полученных методом ВЧ-магнетронного распыления. Показано, что в зависимости от приложенного потенциала смещения и температуры подложки происходит формирование покрытий различной структуры – от аморфноподобной до нанокристаллической. При оптимальных энергетических условиях – потенциале смещения 50 В и температуре подложки ~ 500 °С – получены сверхстехиометрические тонкие пленки диборидов переходных металлов с размером зерна ~ 20– 40 нм, твердостью ~ 44 ГПа и аномально высоким (~ 90 %) упругим восстанов- лением глубины отпечатка.

Досліджено вплив умов осадження на структуру, склад і механічні характеристики тонких плівок диборидів перехідних металів, отриманих методом ВЧ-магнетронного розпилення. Показано, що залежно від прикладеного потенціалу зміщення і температури підкладки відбувається формування покриттів різної структури – від аморфноподобної до нанокристалічною. За оптимальних енергетичних умов – потенціалі зміщення 50 В і температурі підкладки ~ 500 °С – отримано надстехіометричні тонкі плівки диборидів перехідних металів з розміром зерна ~ 20–40 нм, твердістю ~ 44 ГПа і аномально високим (~ 90 %) пружним відновленням глибини відбитка.

The effect of the deposition conditions on the structure, composition, and mechanical properties of thin films of diborides of transition metals that have been produced by high frequency magnetron sputtering. It has been shown that depending on the applied bias voltage and substrate temperature coatings of various structures are formed: from amorphouslike to nanocrystalline. Under the optimal energy conditions (bias voltage 50 V and substrate temperature 500°C) superstoichiometric thin films of transition metals diborides of grain sizes 20–30 nm, hardness 44 GPa, and anomalously high recovering of the imprint depth have been produced.