Вплив умов формування, відпалу та іонного опромінення на властивості наноструктурних покриттів на основі аморфного вуглецю з добавками золота, срібла та азоту
DOI:
https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-3-19Ключові слова:
наноструктурні покриття, аморфний вуглець, легування, золото, срібло, азот, відпалАнотація
Iмпульсним вакуумно-дуговим методом сформовані наноструктурні покриття на основі аморфного вуглецю та вуглецю, легованого золотом, сріблом і азотом. Проведено відпал покриттів у вакуумі, а також обробка іонами аргону. Легування вуглецевих покриттів елементами, що не утворюють хімічних зв’язків з вуглецевою матрицею (Ag, Au) призводить до виділення нанокристалітів золота або срібла з розмірами 2 - 20 нм в матриці аморфного вуглецю, густина цих виділень залежить від концентрації легуючого елементу. Відпал вуглецевих покриттів, легованих сріблом, призводить до утворення на поверхні острівців металу з розмірами порядку мікрометру. Це пов’язано з дифузією срібла і коалесценцією малих острівців до утворення більших за розмірами. Методом HRTEM виявлений ефект двійникування в нанокристалітах вуглецю після відпалу в вакуумі, а також срібла та золота у вихідному стані (утворення в монокристалі областей зі зміненою орієнтацією кристалічних гратів) в матриці аморфного вуглецю. Аналіз спектрів Рамана чистого вуглецевого покриття і легованого сріблом показав, що добавка срібла призводить до зменшення вмісту sp3-фази в вуглецевій матриці. Найбільше цей ефект проявляється в характері зміни спектрів після вакуумного відпалу при температурі 600 ºC. Додавання азоту до вуглецевого покриття призводить до збільшення частки sp2-фази, а додатковий відпал – до значного збільшення інтенсивності D-піку і формування кластерів з розмірами близько 5 - 15 нм, що не є локалізованими, а заповнюють весь об’єкт. Аналіз опромінення покриття a-C:Au іонами аргону свідчить про зменшення кількості нановиступів після іонного опромінення, одночасно зменшується ступінь шорсткості поверхні, а також електропровідність покриття (це є наслідком зменшення вмісту золота). Технологічні чинники формування наноструктурних покриттів і їхньої подальшої обробки дають можливість керувати властивостями нанопокриттів (структурою, розміром наночастинок, рельєфом поверхні і електропровідністю).
Посилання
Alfred Grill, Diam. Relat. Mater. 8, 428 (1999). https://doi.org/10.1016/S0925-9635(98)00262-3
J. Robertson, Mater. Sci. Eng. R, 37, 129 (2002). https://doi.org/10.1016/S0927-796X(02)00005-0
A.C. Ferrari, S.E. Rodil, J. Robertson, and W.I. Milne, Diam. Relat. Mater. 11, 994, (2002). https://doi.org/10.1016/S0925-9635(01)00705-1
J. Vetter, Surf. Coat. Technol. 257, 213 (2014). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014. 08.017
S. Xu, B.K. Tay, H.S. Tan, L. Zhong, Y.Q. Tu, S.R.P. Silva, and W.I. Milne, J. Appl. Phys. 79, 7234 (1996). https://doi.org/10.1063/1.361440
D.R. McKenzie, D. Muller, B.A. Pailthorpe, Z.H. Wang, E. Kravtchinskaia, D. Segal, P.B. Lukins, P.D. Swift, P.J. Martin, G. Amaratunga, P.H. Gaskell, and A. Saeed, Diam. Relat. Mater. 1, 51, (1991). https://doi.org/10.1016/0925-9635(91)90011-X
V.A. Plotnikov, B.F. Dem'yanov, A.P. Yeliseeyev, S.V. Makarov, and A.I. Zyryanova, Diam. Relat. Mater. 91, 225 (2019). https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.11.022
A.Ya. Kolpakov, A.I. Poplavsky, M.E. Galkina, S.S. Manokhin, and J.V. Gerus, Appl. Phys. Lett. 105, 233110 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4903803
R.J. Narayan, H. Abernathy, L. Riester, C.J. Berry, R. Brigmon, J. of Materi Eng and Perform. 14, 435 (2005). https://doi.org/10.1361/105994905X56197
A.S. Chaus, T.N. Fedosenko, A.V. Rogachev, L. Čaplovič, Diam. Relat. Mater. 42, 64 (2014). https://doi.org/10.1016/j.diamond.2014.01.001
A.Ya. Kolpakov, A.I. Poplavsky, S.S. Manokhin, M.E. Galkina, I.Yu. Goncharov, R.A. Liubushkin, J.V. Gerus, P.V. Turbin, and L.V. Malikov, J. Nano- Electron. Phys. 8(4), 04019 (2016). https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(1)).04019
M.B. Taylor, D.W.M. Lau, J.G. Partridge, D.G. McCulloch, N.A. Marks, E.H.T. Teo, and D.R. McKenzie. J. Phys.: Condens. Matter. 21, 225003 (2009). https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/22/225003
A. Poplavsky, Yu. Kudriavtsev, A. Kolpakov, Е. Pilyuk, S. Manokhin, and I. Goncharov, Vacuum, 184, 109919 (2021). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109919
Ritu Vishnoi, Kshipra Sharma, Ganesh D. Sharma, and Rahul Singhal, Vacuum, 167, 40 (2019). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.05.031
Ion Beam Modification of Solids: Ion-Solid Interaction and Radiation Damage, (Switzerland: Springer International Publishing: 2016). https://doi.org/10.1007/978-3-319-33561-2
Carsten Bundesmann, and Horst Neumann, J. Appl. Phys. 124, 231102 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5054046
R.F. Egerton, Rep. Prog. Phys. 72, 016502 (2008). https://doi.org/10.1088/0034-4885/72/1/016502
J. Kulik, Y. Lifshitz, G.D. Lempert, E. Grossman, J.W. Rabalais, D. Marton, J. Appl. Phys. 76, 5063 (1994). https://doi.org/10.1063/1.357218
J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268, 1818 (2010). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
