Влияние условий конденсации ионно-плазменного потока на структуру и свойства покрытий нитрида титана
Диссертация
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были использованы следующие методы: рентгенографические, метод аппроксимаций профиля рентгеновской дифракционной линии для определения параметров тонкой кристаллической структуры (субструктуры), метод БиТу определения величины остаточных напряжений, рентгенофлуоресцентная спектроскопия определения элементного состава, оптическая… Читать ещё >
Список литературы
- Kashin I., Fox-Rabinovich G., Dodonov A. TiN thin films deposited by filtered arc-evaporation: structure, properties and applications //J. of Mater. Sci. -1997. V.32. — P. 6029−6038.
- Interdeperence between stress, preffered orientation, and surface morphology of nanocrystalline TiN thin films deposited by dual beam sputtering / G. Abadias, Y.Y. Tse, Ph. Guerin, V. Pelosin //J. Appl. Phys. 2006. — V.99. -P. 1(113 519)-13(l 135 519).
- Cheng Y.H., Tay B.K., Lau S.P. Influence of deposition temperature on the structure and internal stress of TiN films deposited by filtered cathodic vacuum arc // J. Vac. Sci. Technol. A. 2002. — V.20, № 4. — P. 1270−1274.
- Cheng Y.H., Tay B.K. Development of texture in TiN films deposited by filtered cathodic vacuum arc // J. Cryst. Growth. 2003. — V.252. — P. 257−264.
- Мовчан Б.А., Демчишин A.B. Исследования структуры и свойств толстых -вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, окиси алюминия и двуокиси циркония // ФММ. 1969. — Т.28, № 4. — С. 23−30.
- Thornton J.A. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings // J. Vac. Sci. Technol. -1974.-V. 11.-P. 666−670.
- XPS study for reactively sputtered titanium nitride thin films deposited under different substrate bias / N. Jiang, H.J. Zhang, S.N. Bao et all. // Physica B. -2004.-V.352.-P. 118−126.
- Duyar O., Kocum C., Durusov H.Z. Preparation and optimization of high quality TiN films // Turk. J. Phys. 2003. — V.27. — P. 519−527.
- Распыление твёрдых тел ионной бомбардировкой: Физическое распыление одноэлементных твердых тел / Под ред. Р. Бериша. М.: Мир, 1983. -336 с.
- Распыление твёрдых тел ионной бомбардировкой: Распыление сплавов и соединений, распыление под действием электронов и нейтронов, рельеф поверхности / Под ред. Р. Бериша. М.: Мир, 1986. — 488 с.
- Vacuum arc deposition of TiN coatings / B. Straumal, W. Gust, N. Vershinin et all. // Surf. Coat. Technol. 2000. — V.125. — P. 157−160.
- Карпенко Г. Д., Лойко В. А. Исследование структуры покрытий на основе нитрида титана // Изв. АН БССР. Сер. физ.-тех. науки. 1986. — № 1. -С. 31−34.
- Low grain size TiN thin films obtained by low energy ion beam assisted deposition / J.M. Lopez, F.J. Gordillo-Vazquez, O. Bohme, J.M. Albella // Appl. Surf. Sci. 2001. — V.173. — P. 290−295.
- Shiao M.-H., Shieu F.-S. A formation mechanism for the macroparticles in arc ion-plated TiN films // Thin Solid Films. 2001. — V.386. — P. 27−31.
- Егоров E.H. Разработка технологии создания пористого титанового покрытия на деталях эндопротезов тазобедренного сустава путем плазменного напыления: Дис.. канд. техн. наук. М.: МАТИ, 2006. — 186 с.
- Daadler J.E. Erosion structures on cathodes arced in vacuum // J. Phys. D. -1979.-V.12.-P. 1769−1779.
- Хороших B.M. II. Капельная фаза эрозии катода стационарной вакуумной дуги // ФИП. 2004. — Т.2, № 4. — С. 200−213.
- Хороших В.М. Эрозия катода и расход массы катодного материала в стационарной дуге низкого давления // ФИП. 2004. — Т.2, № 4. — С. 184−199.
- Андриевский Р.А., Уманский Я. С. Фазы внедрения. М.: Наука, 1977. -239 с.
- Самсонов Г. В. Нитриды. Киев: Наукова думка, 1969. — 380 с.
- Андриевский Р.А. Синтез и свойства плёнок фаз внедрения // Успехи химии. 1997. — Т.66, № 1. — С. 57−77.
- Гусев А.И. Превращения беспорядок-порядок и фазовые равновесия в сильно нестехиометрических соединениях // УФН. — 2000. — Т. 170, № 1. — С. 3−40.
- Структура и свойства ионно-плазменных покрытий TiN / С. Я. Бецофен, JI.M. Петров, Э. М. Лазарев, Н. А. Короткое // Металлы. 1990. — № 3. -С. 158−165.
- Бойко Ю.Ф., Белова Е. К., Алексеева О. А. Особенности субструктуры ва-куумно-плазменных конденсатов TiN // ФХОМ. 1986. — № 5. — С. 71−73.
- Исследование некоторых свойств конденсатов Ti-N2, Zr-N2, полученных осаждением плазменных потоков в вакууме / А. А. Андреев, И.В. Гаврил-ко, В. В. Кунченко и др. // ФХОМ. 1980. — № 3. — С. 64−67.
- Вязкость и пластичность ионно-плазменных покрытий из нитрида титана /В.Ф. Моисеев, Г. С. Фукс-Рабинович, Г. К. Досбаева, В. Н. Скворцов //Заводская лаборатория. 1990. — Т.56, № 1. — С. 57−59.
- Бякова А.В. Влияние структурного состояния покрытий из нитрида титана // Сверхтвёрдые материалы. 1992. — № 5. — С. 30−37.
- Влияние фазового состава на износостойкость ионно-плазменных покрытий из нитрида титана / Г. С. Фукс-Рабинович, А. А. Кацура, В. Ф. Моисеев, Г. К. Досбаева // Трение и износ. 1989. — Т. 10, № 4. — С. 742−744.
- Использование метода склерометрии для определения адгезионных свойств ионно-плазменных покрытий / Г. С. Фукс-Рабинович, В. Ф. Моисеев, А. А. Кацура и др. // Заводская лаборатория. 1990. — Т.56, № 2. — С. 9597.
- Gabriel Н.М., Kloos К.Н. Morphology and structure of ion-plated TiN, TiC and Ti (N, C) coatings // Thin Solid Films. 1984. — V. l 18. — P. 243−254.
- Initial growth and texture formation during reactive magnetron sputtering of TiN on Si (l 11) / T.Q. Li, S. Noda, Y. Tsuji et all. // J. Vac. Sci. Technol. A. -2002. T.20, № 3. — P. 583−588.
- Huang J.-H., Lau K.-W., Yu G.-P. Effect of nitrogen flow rate on structure and properties of nanocrystalline TiN thin films produced by unbalanced magnetron sputtering // Surf, and Coat. Technol. 2005. — V. 191, № 1. — P. 17−24.
- Residual stress in TiN film deposited by arc ion plating / T. Matsue, T. Hanabusa, Y. Miki et all. // Thin Solid Films. 1999. — V. 343−344. — P. 257 260.
- Matthews A., Lefkov A.R. Problems in the physical vapour deposition of titanium nitride // Thin Solid Films. 1985. — V. 126, № 3−4. — P. 283−291.
- Мапогу R.R., Kimmel G. X-ray characterisation of TiNx films with CaF2-type structure // Thin Solid Films. 1987. — V.150. -P. 277−282.
- Кремнев JI.C., Сапров И. Ю. Определение концентрации азота рентгеновским методом в нитриде титана, полученном ионно-плазменным напылением // Заводская лаборатория. 2004. — Т.70, № 5. — С. 24−26.
- Effects of Ti interlayer on the microstructure of ion-plated TiN coatings on AISI 304 stainless steel / F.S. Shieu, L.H. Cheng, M.H. Shiao, S.H. Lin // Thin Solid Films.- 1997.-V.311.-P. 138−145.
- Shiao M.-H., Kao S.-A., Shieu F.-S. Effects of processing parameters on the microstructure and hardness of the ion-plated TiN on a type 304 stainless steel // Thin Solid Films. 2000. — V.375. — P. 163−167.
- Tsai W., Fair J., Hodul D. Ti/TiN reactive sputtering: plasma emission, x-ray diffraction and modeling // J. Electrochem. Soc. 1992. — V.139, № 7. -P. 2004−2007.
- Бецофен С.Я., Петров Л. М. Особенности рентгеновского измерения остаточных напряжений в тонких покрытиях из TiN // Металлы. 1991. — № 1. -С. 179−185.
- Development of preffered orientation in poly crystalline TiN layers grown by ultrahigh vacuum reactive magnetron sputtering / J.E. Greene, J.E. Sungren, L. Hultman et all. // Appl. Phys. Lett. 1995. — V.67, № 20. — P. 2928−2930.
- Chun J.-S., Petrov I., Greene J.E. Dense fully 111-textured TiN diffusion barriers: Enhanced lifetime through microstructure control during layer growth //J. of Appl. Phys. 1999. — V.86, № 7. — P. 3633−3641.
- Лазарев Э.М., Бецофен С .Я. Фазовый состав, структура, текстура и остаточные напряжения в покрытиях из нитрида и карбида титана на твёрдых сплавах и сталях // ФХОМ. 1993. — № 6. — С. 60−65.
- Resistives of titanium nitride films prepared onto selicon by an ion beam assisted deposition method / K. Yokota, K. Nakamura, T. Kasuya et all. // J. Phys. D. 2004. — V.37. — P. 1095−1101.
- Lingwal V., Panwar N.S. Scanning magnetron-sputtered TiN coatings as diffusion barrier for silicon devices // J. Appl. Phys. 2005. — V.97. — P. 104 902 104 910.
- Park C.-H., Sung Y.-M., Lee W.-G. TiN hard coating prepared by sputter ion plating system with facing target sputtering sourse and RF discharge // Thin Solid Films. 1998. — V.312. — P. 182−189.
- Overall energy model for preferred growth of TiN films during filtered arc deposition / J.P. Zhao, X. Wang, Z.Y. Chen et all. // J. Phys. D. 1997. — V.30. -P. 5−12.
- Evaluation of internal stresses in TiN thin films by synchrotron radiation / T. Hanabusa, K. Kusaka, T. Matsue et all. // Vacuum. 2004. — V.74. — P. 571−575.
- Abadias G., Tse Y.Y. Diffraction stress analysis in fiber-textured TiN thin films grown by ion-beam sputtering: Application to (100) and mixed (001)+(111) texture // J. Appl. Phys. 2004. — V.95, № 5. — P. 2414−2428.
- Development of texture in TiN films by use of in situ synchrotron x-ray scattering /N. Schnell, W. Matz, J. Bottiger et all. // J. Appl. Phys. 2002. — V.91, № 4.-P. 2037−2044.
- Rauschenbach В., Gerlach J.W. Texture development in titanium nitride films grown by low-energy ion assisted deposition // Cryst. Res. Technol. 2000. -V.35, № 6−7. — P. 675−688.
- Reactive-sputter-deposited TiN films on glass substrates / J. Pelleg, L.Z. Zevin, S. Lungo, N. Croitoru//Thin Solid Films. 1991.-V. 197.-P. 117−128.
- Палатник Jl.С., Фукс М. Я., Косевич В. М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М.: Наука, 1972 — 352 с.
- Остаточные напряжения в покрытии из нитрида титана, осаждённого в вакууме / Н. В. Матвеев, А. Н. Краснов, И. В. Милосердов и др. //Проблемы прочности. 1983. — № 5. — С. 90−93.
- Windischmann Н. Intrinsic stress in sputter-deposited thin films // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 1992. — V.17, № 6. — P. 547−596.
- Sundgreen J.-E. Structure and properties of TiN coatings // Thin Solid Films. -1985.-V. 128.-P. 21−44.
- X-Ray analysis of residual stress in TiN coatings / Z. Novotna, R. Kralova, R. Novak, J. Marek // Surf. Coat. Technol. 1999. — V. l 16−119. — P. 424−427.
- Perry A.J. A further study of the state of residual stress in TiN films made by physical vapour deposition methods // J. Vac. Sci. Technol. A. 1990. — V.8, № 4.-P. 3186−3193.
- Stanislav J., Silcac J., Cermak M. Properties of magnetron-deposited polycrys-talline TiN layers//Thin Solid Films. 1990. — V. 191.-P. 255−273.
- Popescu A., Balaceanu M., Manea S.A. X-Ray analysis of TiN coatings depo-sieted by ion plating // Rom. J. Phys. 1994. — V.39, № 9−10. — P. 737−741.
- Sungren J.E. Structure and properties of TiN coatings // Thin Solid Films. -1985.-V.128.-P. 21−44.
- Birkholz M., Jung T. X-ray diffraction study on residual stress and preffered orientation in thin titanium films subjected to a hight ion during deposition // J. Appl. Phys. 2004. — V.96, № 12. — P. 7202−7211.
- Effect of partial pressure on the internal stress and the crystallographic structure of r.f. reactive sputtered Ti-N films / S. Inoue, T. Ohba, H. Takata, K. Ko-terazawa // Thin Solid Films. 1999. — V. 343−344. — P. 230−233.
- Influence of nitrogen content on the structural, mechanical and electrical properties of TiN thin films / F. Vaz, J. Ferreira, E. Ribeiro et all. // Surf, and Coat. Technol. 2005. — V. 191, № 2−3. — P. 317−323.
- Substrate bias deperence of Raman spectra for TiN films deposited by filtered cathodic vacuum arc / Y.H. Cheng, B.K. Tay, S.P. Lau et all. // J. Appl. Phys. -2002. V.92, № 4. — P. 1845−1849.
- Ion induced stress generation in arc-evaporated TiN films / H. Ljungcrantz, L. Hultman, J.-E. Sundgren, L. Karlsson // J. Appl. Phys. 1995. — V.78, № 2. -P. 832−837.
- Residual stresses in titanium nitride thin films deposited by direct current and pulsed direct current unbalanced magnetron sputtering / M. Benegra, D.G. Lamas, M.E. Fernandez de Rap et all. // Thin Solid Films. 2006. — V.494. -P. 146−150.
- Perry A.J. The state of residual stress in TiN films made by physical vapor deposition methods: the stste of the art // J. Vac. Sci. Technol. A. 1990. — V.8, № 3. — P. 1351−1358.
- The orientation dependence of elastic strain energy in cubic crystals and its application to the preferred orientation in titanium nitride films / D.R. McKenzie, Y. Yin, W.D. McFall, N.H. Hoang // J. Phys. 1996. — V.8. — P. 5883−5890.
- Aberman R. Measurements of the intrinsic stress in thin metal films // Vacuum. 1990.-V.41,№ 4−6.-P. 1279−1285.
- Покрытия, полученные конденсацией плазменных потоков в вакууме (способ конденсации с ионной бомбардировкой / И. И. Аксенов, A.A. Андреев, В. Г. Брень и др. // УФЖ. 1979. — Т.24, № 4. — С. 515−525.
- Martin P.J. Ion-based methods for optical thin film deposition //J. of Mater. Sei. 1986.-V.21.-P. 1−25.
- Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких плёнок. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 320 с.
- Дороднов A.M., Петросов В. А. О физических принципах и типах вакуумных технологических плазменных устройств // ЖТФ. 1981. — Т.51, № 3. — С. 504−524.
- Рентгенографическое измерение толщины покрытий / Н. В. Едренал, А. И. Иванов, Г. Н. Косяк, Е. И. Фомичева // Дефектоскопия. 1993. — № 4. — С. 41−44.
- Кривоглаз М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов реальными кристаллами. — М.: Наука, 1967. 336 с.
- Уманский Я.С. Рентгенография металлов. М.: Металлургия, 1967. -235 с.
- Исследование влияния текстуры и гетерогенности состава на измерение остаточных напряжений в ионно-плазменных покрытиях / С. Я. Бецофен, JIM. Петров, A.A. Ильин и др. // Поверхность. 2004. -№ 1. — С. 39−45.
- Васильев Д.М., Трофимов В. В. Современное состояние рентгеновского способа измерения макронапряжений // Заводская лаборатория. 1984. -Т.50, № 7. — С. 20−29.
- Банных И.О. Закономерности формирования структуры модифицированных поверхностных слоев и покрытий в процессе вакуумной ионно-плазменной обработки сталей и титановых сплавов: Дис.. канд. техн. наук. -М.: МАТИ, 2006. 141 с.
- Лючков А.Д., Верхоновский С. Н., Ракунова В. П. К учёту влияния упругих деформаций при определении параметра кристаллической решётки // Заводская лаборатория. 1976. — Т.42, № 8. — С. 958−960.
- Иванов С.А., Колотов А. З. Рентгеновская тензометрия материалов с неоднородным по глубине напряжённым состоянием (II) // Заводская лаборатория. 1988. — Т.54, № 1.-С. 23−28.
- Рентгенография. Спецпрактикум / Под ред. А. А. Кацнельсона. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. — 240 с.
- Измерение твердости тонких пленок / Ю. А. Быков, С. Д. Карпухин, Ю. В. Панфилов и др. // МиТОМ. 2003. — № 10. — С. 32−35.
- ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — М., 1976. 36 с.
- Колмаков А.Г., Терентьев В. Ф., Бакиров М. Б. Методы измерения твёрдости — М.: Интермет Инжиниринг, 2000 150 с.
- Чумиков А.Б., Акифьев В. А. Методика измерения микротвердости тонких вакуумных покрытий // Заводская лаборатория. — 2000. — Т.66, № 4. С. 54−56.
- Ковалевский В.В., Зубков Л. Е., Шалапко Ю. И. Экспресс-метод определения толщины тонких упрочняющих покрытий // Заводская лаборатория. -1992.-Т.58,№ 6.-С. 55 56.
- Баринов С.М., Де Мариа Д., Ферро Д. Измерение твердости тонких керамических пленок // Заводская лаборатория. 2001. — Т.67, № 11. — С. 42−47.
- Николаев А.Г., Оке Е.М., Юшков Г. Ю. Зарядовое распределение ионов в плазме вакуумного дугового разряда в сильном магнитном поле // ЖТФ. — 1998.-Т. 68, № 5.-С. 39−43.
- Kimblin C.W. Erosion and ionization in the cathode spot regions of vacuum arcs // J. Appl. Phys. 1973. — V. 44, № 7. — P. 3074−3081.
- Sigmund P. Theory of sputtering. I. Sputtering yield of amorphous and poly-crystalline targets // Phys. Rev. 1969. — V.184, № 2. — P. 383−416.
- Andersen H.H., Bay H.L. Heavy-ion sputtering yields of gold: further evidence of nonlinear effects // J. Appl. Phys. 1975. — V.46, № 6. — P. 2416−2422.
- Wilson W.D., Haggmark L.G., Biersack J.P. Calculations of nuclear stopping, ranges, and straggling in low-energy region // Phys. Rev. B. 1977. — V.15, № 5.-P. 2458−2468.
- Плешивцев H.B., Бажин А. И. Физика воздействия ионных пучков на материалы. М.: Вузовская книга, 1998. — 392 с.
- Смоланов Н.А., Панькин Н. А. Влияние ионно-плазменной обработки на механические свойства изделий для производства кабеля //Вестник Самарского ГТУ. Физико-математические науки. 2004. — № 27. — С. 175 178.
- Панькин Н.А., Смоланов Н. А. Влияние местоположения образца в межэлектродном пространстве на структуру и свойства TiN-покрытий // Поверхность. 2006. — № 10. — С. 54−57.
- Смоланов Н.А., Бузлаев А. В., Панькин Н. А. Применение ионно-плазменных покрытий для модификации поверхности вальцов кабельного производства // Поверхность. 2006. — № 10. — С. 58−62.
- Смоланов H.A., Панькин H.A. Исследование зависимости структуры и свойств покрытий TiN от распределения плазменного потока // Физическое материаловедение: Сб. тезисов I Международной школы. -Тольятти, 2004. С. 49.
- Смоланов H.A., Панькин H.A. Исследование условий формирования тонких плёнок в вакуумной камере // Наука и инновации в Республике Мордовия: Материалы IV республиканской научно-практической конференции. Саранск, 2005. — С. 427−429.
- Панькин H.A., Смоланов H.A., Бузлаев A.B. Физико-механические свойства плёнок TiN и опыт их применения в кабельном производстве
- Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: Физические свойства и применение: Сборник трудов 4-й межрегиональной молодёжной научной школы. Саранск, 2005. — С. 89.
- Панькин H.A., Смоланов H.A. Изменение структуры и свойств поверхности при нанесении ионно-плазменных покрытий нитрида титана //Тонкие плёнки и наноструктуры. Плёнки 2005: Материалы Международной научной конференции. — М., 2005. — С. 136 — 139.
- Панькин H.A., Смоланов H.A. Структура и свойства титановых ионно-плазменных покрытий // Физика прочности и пластичности: Сборник тезисов XVI Международной конференции. Самара, 2006. — С. 126.
- Панькин H.A., Смоланов H.A. Упрочняющие ионно-плазменные покрытия титана // Наука и инновации в Республике Мордовия: Материалы V республиканской научно-практической конференции. — Саранск, 2006. -С. 605−606.
- Gidalevich E., Goldsmith S., Boxman R.L. Macroparticle rotation in the vacuum arc plasma jet // J. Appl. Phys. 2004. — V.95, № 6. — P. 2969−2974.
- Марков Г. В. Нанесение покрытий вакуумным электродуговым методом //ФХОМ.- 1996.-№ 3.-С. 71−73.
- Каратунов Ю.В. Моделирование и оптимизация параметров технологических процессов химического осаждения тонких плёнок из газовой фазы в производстве приборов электронной техники: Дис.. канд. техн. наук. -М.: МГИЭТ, 2003.- 111 с.
- Полуэктов Н.П. Массо- и теплоперенос при осаждении металлических пленок в установке СВЧ-ЭЦР-разряда: Дис.. док. техн. наук. -М.: МГУЛ, 2004.-256 с.
- Коба В.И., Лунев И. В., Падалка В. Г. О равнотолщинности покрытий, нанесенных с помощью высокочастотного магнетронного распыления // ФХОМ. 1992. — № 2. — С. 94−98.
- Кринберг И.А. О механизме воздействия внешнего магнитного поля на температуру и ионный состав плазмы в вакуумной дуге II Письма в ЖТФ.- 2003. Т. 29, № 12. — С. 42−48.
- Николаев А.Г., Оке Е.М., Юшков Г. Ю. Зарядовое распределение ионов в плазме вакуумного дугового разряда в сильном магнитном поле // ЖТФ.- 1998. Т. 68, № 5. — С. 39−43.
- Мрочек Ж.А., Антоненко А. Б., Вершинина А. К. Распределение ионной компоненты в потоке титановой плазмы, генерируемой электродуговым испарителем // Электронная обработка материалов. — 1989. — № 6. С. 1517.
- Кукушкин С.А., Осипов A.B. Процессы конденсации тонких пленок //УФН.- 1998.-Т.168,№ 10.-С. 1083−1116.
- Лунев В.М., Овчаренко В. Д., Хороших В. М. Исследование некоторых характеристик плазмы вакуумной металлической дуги // ЖТФ. 1977. -Т. 47, № 7.-С. 1486−1490.$)/U>f
- Лунев B.M., Падалка В. Г., Хороших В. М. Исследование некоторых характеристик плазмы вакуумной металлической дуги // ЖТФ. 1977. -Т. 47, № 7.-С. 1491−1495.
- Mahieu S., Depla D., De Gryse R. Modeling the growth of transition metal nitrides // J. of Physics: Conference Series. 2008. — V.100. — P. 82 003.