ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МЕТОДОМ ВАКУУМНОГО ОСАЖДЕНИЯ КОБАЛЬТА И МОЛИБДЕНА НА ГРАФИТ

УДК 537.534:539.23

  • Бобрович Олег Георгиевич – кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: olegbobrovich@belstu.by

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-6141-2021-248-2-47-52

Ключевые слова: графит, Со-покрытие, Мо-покрытие, ионно-ассистируемое нанесение покрытия.

Для цитирования: Бобрович О. Г. Формирование поверхностного слоя методом вакуумного осаждения кобальта и молибдена на графит // Труды БГТУ. Сер. 3, Физико-математические науки и информатика. 2021. № 2 (248). С. 47–52.DOI: https://doi.org/10.52065/2520-6141-2021-248-2-47-52.

Аннотация

В статье рассматривается элементный состав покрытия, распределение элементов в покрытии и их химические связи при формировании структуры покрытие − подложка в системах Мо − графит и Со − графит, создаваемых нанесением многокомпонентного, металлического (Мо, Со) покрытия в условиях ассистирования ионами Мо+ и Со+ соответственно. Анализ выполнен с применением методов резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. В покрытии, кроме осаждаемого металла, содержатся высокие концентрации кис- лорода и углерода, а также кремний в результате встречной диффузии из подложки в покрытие. Результаты анализа спектров рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показали, что в системе Мо − графит молибден находится как в виде металлического Мо, так и виде оксида МоО2. Толщина покрытия увеличивается с уменьшением ускоряющего напряжения для ассистирующих ионов Со+, Мо+ от 20 до 7 кВ и зависит как от отношения плотности потока ионов Ji к плотности потока нанесенных атомов Jа (Ji / Jа), так и типа осаждаемого на графит металла. Установлено, что оптимальное отношение Ji / Jа, при котором достигается наибольшая толщина Со-покрытий, составляет 0,01, а для Мо-покрытия – 0,18. Рассчитанные скорости осаждения покрытий состав- ляли от 0,3 до 0,9 нм/мин для системы Со − графит и от 0,2 до 0,4 нм /мин для систем Мо − графит.

Скачать

Список литературы

  1. Hirvonen J. K. Ion beam assisted thin film deposition: Fundamentals and Applications of IBAD Processing // Materials and Processes for Surface and Interface Engineering / Y. Pauleau (ed.). Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1995. P. 307−346. DOI: 10.1007/978-94-011-0077-9_9.
  2. Pearton S. J. Ion implantation in III-V semiconductor technology // International Journal of Modern Physics B. 1993. Vol. 7, no. 28. P. 4687−4761. DOI: 10.1142/S0217979293003814.
  3. On the efficiency of deposited energy density for ion beam mixing processes with ions implanted during and after thin metal film deposition / I. S. Tashlykov [et al.] // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. 1993. Vol. B80/81. P. 98−101. DOI: 10.1016/0168-583X(93)96084-P.
  4. Baglin J. E. Interface structure, adhesion, and ion beam processing // Materials and Processes for Surface and Interface Engineering / Y. Pauleau (ed.). Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1995. P. 111−149. DOI: 10.1007/978-94-011-0077-9_4.
  5. Бобрович О. Г., Ташлыков И. С. Формирование на графите металлсодержащих покрытий в условиях ионного ассистирования // Взаимодействие излучений с твердым телом: материалы 5-й Междунар. конф., Минск, 6−9 окт. 2003 г. Минск, 2003. С. 326−328.
  6. Carter G., Colligon J., Tashlykov I. S. A simple theory and experimental investigation of ion assisted deposition of cobalt on silicon // J. of Advanced Materials. 1999. Vol. 5, no. 1. P. 1−6.
  7. Doolittle L. R. A semiautomatic algorithm for Rutherford backscattering analysis // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. 1986. Vol. B15. P. 227−238. DOI: 10.1016/0168-583X(86)90291-0.
  8. Бобрович О. Г., Ташлыков И. С., Глухатаренко Т. И. Изучение границы раздела фаз в структуре Ti – Si с применением Хе маркера // Труды БГТУ. Сер. VI, Физ.-мат. науки и информатика. 2005. Вып. XIII. С. 90–92.
    9. Sigmund P. Energy density and time constant of heavy-ion-induced elastic-collision spikes in solids // Appl. Phys. Lett. 1974. Vol. 25, no. 3. P. 169−171. DOI: 10.1063/1.1655425.
    10. Deposition of metal layers on carbon assisted with the same metal’s ion radiation / I. S. Tashlykov [et al.] // Surf. Coat. Technol. 1995. Vol. 74−75. Р. 945−948. DOI: 10.1016/0257-8972(95)08364-2.
    11. Bobrovich O. G., Mikhalkovich O. M., Tashlykov I. S. Composition and morphology of Ti and W coatings deposited on silicon during ion-beam assistance // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. Vol. 6, no. 3. P. 229–233. DOI: 10.1134/S207511331503003X.
    12. Ion beam assisted deposition of tantalum nitride thin films for vacuum microelectronic devices / Y. Gotoh [et al.] // Surf. Coat. Technol. 2002. Vol. 158−159. P. 729−731. DOI: 10.1016/S0257-8972(02)00262-1.
Поступила 01.04.2021