Структура и напряженное состояние вакуумно-дуговых конденсатов a1n. Методика эксперимента

Важнейшей характеристикой, определяющей надежное соединение таких объектов с подложками, их физические свойства, временную и термическую стабильность, является уровень и знак внутренних напряжений. Характерной особенностью структурного состояния вакуумно-дуговых конденсатов является наличие значительных сжимающих напряжений, возникновение которых связывают с высокой энергией осаждаемых ионов. В данной работе была поставлена задача методом рентгеноструктурного анализа исследовать влияние параметров осаждения на фазовый состав, текстуру и уровень остаточных напряжений в тонких покрытиях A1N, полученных вакуумно-дуговым способом.

Объектами исследования являлись конденсаты системы A1-N, полученные вакуумно-дуговым методом с использованием установки Булат-6. Перед осаждением производилась очистка и активация поверхности подложки ионами или А1 при потенциале смещения -1000 В. Синтез нитрида производился с использованием катода из алюминия высокой чистоты при давлении азота 0,008-0,5 Па. Потенциал смещения на подложке (U) составлял 30-300 В, а время осаждения 10-60 мин. Осаждение производилось из сепарированного (без капельной составляющей) плазменного потока. Покрытия толщиной 0,4-1,5 мкм были получены на подложках из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и молибдена. В зависимости от параметров осаждения радиационный нагрев подложек (ТПОдл) изменялся в пределах 40-500°С. Серия образцов была получена в одном эксперименте при двух ориентациях подложек по отношению к плазменному потоку: при нормальном падении потока на поверхность подложки (ф=90°) и при наклонном (ф=30°).

Рентгеноструктурные исследования, включающие анализ фазового состава, текстуры, субструктуры и определение уровня остаточных напряжений в пленках, проводились на аппарате ДРОН-3 в фильтрованном излучении Си-Ка. Съемка дифрактограмм проводилась в 0-20-геометрии и в скользящей схеме сканирования в интервале углов от 20 до 150°.