INTRINSIC STRESSES IN COATINGS DEPOSITED AT PLASMA IMMERSION ION IMPLANTATION
Анотація
The intrinsic stresses in the coatings deposited at plasma immersion ion implantation (PIII) in pulsed bias potential mode including case of differently charged ions are theoretically investigated. An expression for dependence of internal stress on ion species and its energy, as well as duration, and pulse repetition frequency is derived. The condition of applicability of the expressions for stress is discussed, that allows identifying the critical parameters of pulsed bias potential mode. The possibility of taking into account differently charged ions in calculation of internal stress by introducing the average charge of deposited ions is discussed. Calculation of stresses in TiN coatings during deposition of low-energy differently charged ions Ti+ from filtered vacuum arc plasma is executed. The comparison of the calculated stresses with the experimental data is carried out. It is shown that the approximation of the average charge can lead to large errors at stress determination in the coating deposited from the ion beam. The important role of deposition temperature in the control of internal stress in deposited coating is noted.
Завантаження
Посилання
Davis C.A. A simple model for the formation of compressive stress in thin films by ion bombardment // Thin Solid Films.
– Vol.226. – P. 30-34.
Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nickij V.E. Formirovanie naprjazhenij szhatija v tonkih plenkah pri ionnom obluchenii // Voprosy atomnoj nauki i tehniki. Serija: «Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe Materialovedenie». – 2007. No.6. - S. 116-119.
Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel’nitskij V.E. Thermodynamic conditions of ta-C formation at implantation of noblegas ions in carbon // Diamond and Related Materials. – 2006. – Vol.15. – No. 2-3. - P. 365-370.
Kalinichenko A.I., Vasyliev V.V., Strel’nitskij V.E. Characteristics of DLC Coating Prepared by Pulse Biasing: Analysis Model of Thermoelastic Peak of Ion // Proceedings of the International Conference Nanomaterials: Applications and Properties. – 2012. - Vol.1. - No 4. - 04PITSE07(3pp).
Windischmann H.. An intrinsic stress scaling low for polycrystalline thin films prepared by ion beam sputtering // J. Applied Physics. - 1987. – Vol. 62(5). - P. 1800-1807.
Aksenov I.I., Andreev A.A., Belous V.A. i dr. Vakuumnaja duga: istochniki plazmy, osazhdenija pokrytij, poverhnostnoe
modificirovanie. - Kyyiv: Naukova dumka, 2012. – 727s.
Ljungcrantz H., Hultman L., Sundgren J.-E., Karlsson L. Ion induced stress generation in arc-evaporated TiN films // J.
Phys. Vol.78(2). – 1995. – P. 832-837.
Akkaya S.S., Vasyliev V.V., Reshetnyak E.N., Kazmanl K., Solak N., Strel'nitskij V.E., Ürgen M. Structure and properties
TiN coatings produced with PIII&D technique using high efficiency rectilinear filter cathodic arc plasma // Surface & Coatings Technology. – 2013. – Vol. 236. – P. 332–340.
Mukherjee S., Prokert F., Richter E., Moeller W. Compressive stress, preferred orientation and film composition in Ti-coatings developed by plasma immersion ion implantation-assisted deposition // Surface & Coatings Technology. – 2004.-Vol. 186. – P. 99– 103.
Ziegler J. F., Biersack J. P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. - New York: Pergamon Press, 1996.
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).
