Дисертаційну роботу присвячено дослідженням процесів генераціїта транспортування потоків іонів, електронів і хімічно активнихчастинок в кластерній іонно-плазмовій системі (КІПС) та вкомбінованій магнетронній іонно-променевой / плазмовій системах(МІПС) зі схрещеними ЕН полями для синтезускладно-композиційних наноструктурних покриттів.На першому етапі роботи було проведено експериментальнідослідження інтегральних характеристик магнетронного та ВЧіндукційного розрядів в КІПС. Також були виміряні локальніпараметри плазми і потоків заряджених частинок (температури ігустини електронів і іонів); визначенні енергетичні спектри іонів іпросторові розподіли густини іонного струму. Було синтезованоодношарові і багатошарові покриття з оксидів алюмінію та танталу івивчено іх фізичні та трибологічні властивості, визначенооптимальне «технологічне вікно» та зроблено рекомендації щодоотримання стехіометричних покриттів з пентооксиду тантала в КІПС.Також, на основі досліджень плазми проведено оснащення КІПСдодатковим обладнанням для контролю і моніторингу в часіключових параметрів технологічного процесу нанесення покриттівна зразки та медичні вироби для імплантології. Другий етап роботибуло присвячено комплексним експериментальним і технологічнимдослідженням новітньої комбінованої магнетронної іоннопроменевоїсистеми (МІПС). В МІПС магнетронний розряд було поєднано зджерелом іонів холлівського типу, налаштованому на роботу вприскорювальному режимі. В цьому режимі було сформовані щільні,надтверді покриття з високою внутрішню напругою типу ТіN та αAl2O3. Було доведено можливість контролювати кінетику ростустехіометричних покриттів з Al2O3 при знижених температурах іотримати аморфні або нанокристалічні (розміром 10-12 нм) плівки з γта α фазами оксиду алюмінія. Було продемонстровано перевагиМІПС перед магнетронним розрядом, а саме: - зниження тискуробочого газу для запалювання розряду в 1,5-2 рази; - зменьшеннянапругу магнетронного розряду на (50-100) В і стабілізація йогороботи при тисках газу, менших за 1 мТорр; - можливість компенсаціїструму іонного пучка потоком електронів з магнетронної плазми ісинтезу тонких діелектричних плівок без пошкоджень; - можливістьпроводити реактивний іонно-плазмовий синтез стехіометричнихпокриттів при параметрах поза зони пасивації мішені магнетрона.Також в результаті проведених досліджень отримано послідовнийсинтез аморфної, γ - та α – фаз оксиду алюмінію за участю іонногобомбардування в МІПС при температурі зразків меншої 500° С. Натретьому етапі роботи було експериментально дослідженоіонноплазмову модифікацію МІПС, яка призначена для синтезупокриттів з низькою енергією іонів (10-100) еВ додатковогобомбардування, але з високою густиною струму до 20 мА/см2 . Цейдіапазон параметрів іонного бомбардування є необхідним длянанесення покриттів без внутрішніх напружень на термочутливіматеріали. Було експериментально доведено можливістьформування при анодного шару електронів в плазмовому режиміроботі джерела іонів холлівського типу без розжарювального катодузавдяки інжекції електронів з магнетронного розряду. Впершеекспериментально встановлено самоузгоджене керування напругоюпри анодного шару електронів в джерелі іонів холлівського типу вплазмовому режимі за допомогою магнітного поля. Таким чином, вкомбінованій МІПС отримано направлений компенсованийіон-електронний потік з керованою енергією іонів в діапазоні (30-500)еВ і густиною струму до 30 мА/см2 . На четвертому етапі роботи булорозроблено феноменологічну просторовоусереднену моделькомбінованого газового розраду в ЕН полях, яка побудована назагально визнаних в фізиці газового розряду і низькотемпературноїплазми величинах. Було виявлено енергетично оптимальний режимроботи системи з максимальним струмом при мінімальній напрузірозряду та визначено параметри, які впливають на величинукатодного і анодного падіння потенціалу. В цілому модель, якісно такількісно пояснює основні характеристики роботи комбінованоїМІПС від зовнішніх параметрів: тиску робочого газу, електричноїпотужності та магнітного поля. Таким чином експериментальнодоведено і теоретично обґрунтовано нову концепцію комбінованоїМІПС. Тематика роботи і отримані результати становлять інтерес нетільки для фундаментальної фізики газового розряду інизькотемпературної плазми в магнітному полі, а є актуальними длярозробки нової генерації іонно-плазмового обладнання для мікро- інанотехнологій.

Постачальник даних: УкрІНТЕІ (Український Інститут науково-технічної експертизи та Інформації)

  Завантажити автореферат