Особенности формирования слоев на поверхности вентильных металлов в процессе ионно-ассистируемого осаждения металлов из плазмы вакуумного дугового разряда

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Слои на поверхности алюминия, алюминиевого сплава, титана и тантала формировали в процессе ионно-ассистируемого осаждения металлов. Осаждение металла и перемешивание наносимого слоя с поверхностью подложки ускоренными (U = 20 кВ) ионами того же металла осуществляли в экспериментальной установке соответственно из нейтральной фракции паров металла и ионизированной плазмы импульсного вакуумного (p ~ 10–2 Па) дугового разряда. Получены многокомпонентные аморфные слои, содержащие атомы осажденного металла, компоненты материала подложки, включая кислород поверхностной оксидной пленки, а также молекулы углеводородов в качестве примесей. Установлено, что при ионно-ассистируемом осаждении на поверхность исследуемых материалов металлов, обладающих геттерными свойствами (Zr, Cr, Er, Dy и др.), из остаточной атмосферы вакуумной рабочей камеры улавливаются значительные количества газов и включаются в состав формируемого слоя. Следует отметить, что содержание атомов материала подложки в слое невелико. При ионно-ассистируемом осаждении металлов, не проявляющих геттерных свойств, содержание примесей в полученных слоях существенно меньше, в их составе содержатся атомы осажденного металла и материала подложки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Поплавский

Белорусский государственный технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vasily.poplav@tut.by
Белоруссия, Минск, 220006

О. Г. Бобрович

Белорусский государственный технологический университет

Email: vasily.poplav@tut.by
Белоруссия, Минск, 220006

А. В. Дорожко

Белорусский государственный технологический университет

Email: vasily.poplav@tut.by
Белоруссия, Минск, 220006

В. Г. Матыс

Белорусский государственный технологический университет

Email: vasily.poplav@tut.by
Белоруссия, Минск, 220006

Список литературы

  1. Electrochemical Dictionary & Encyclopedia. (2023) the Electrochemical Society, Inc. Cited December 2023. https://knowledge.electrochem.org/ed/dict.htm#V
  2. Tawfik H. Hydrogen, Methanol and Ethanol PEM Fuel Cell Development at IRTT. // Proc. Energy Long Island Conf. 2007. https://www.aertc.org/conferences/conference-2007/ index.php/tawfik.pdf
  3. Gago A.S., Ansar A.S., Gazdzicki P., Wagner N., Arnold J., Friedrich K.A. // ECS Trans. 2014. V. 64. Iss. 3. P. 1039. https://doi.org/10.1149/06403.1039ecst
  4. Liu J., Chen F., Chen Y., Zhang D. // J. Power Sources. 2009. V. 187. P. 500. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.11.086
  5. Wang J.T., Wang C., Mao Z.Q. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V. 37. P. 12069. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.04.146
  6. Поплавский В.В., Дорожко А.В., Матыс В.Г., Смягликов И.П., Селифанов С.О. // Известия ВУЗов. Физика. 2015. T. 58. C. 126.
  7. Поплавский В.В., Дорожко А.В., Матыс В.Г., Смягликов И.П., Селифанов С.О. Формирование защитных слоев на поверхности токовых коллекторов из титана осаждением хрома из плазмы газового и вакуумного разрядов. // Матер. 11-й Междунар. конф. Взаимодействие излучений с твердым телом, Минск. 2015. С. 365.
  8. Poplavsky V.V., Dorozhko A.V., Matys V.G. Composition And Corrosion Properties Of Layers Formed On Aluminum Substrates By Ion Beam Assisted Metals Deposition From Vacuum Arc Discharge Plasma. // Тез. докл. 50-й междунар. Тулиновской конф. по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва. 2021. С. 126.
  9. Поплавский В.В., Дорожко А.В., Матыс В.Г. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2016. № 9. С. 104. https://doi.org/10.7868/S0207352816050152
  10. Слинкин А.А. // Итоги науки и техники. Кинетика и катализ. 1982. Т. 10. С. 5.
  11. Komarov F.F., Poplavskij V.V. // Radiat. Effects. 1988. V. 106. P. 1. https://doi.org/10.1080/00337578808013724
  12. Wolf G.K. // J. Vac. Scie. Technol. A. 1992. V. 10. P. 1757. https://doi.org/10.1116/1.577743
  13. Gullá A.F., Saha M.S., Allen R.J., Mukerjee S. // Electrochem. Solid State Lett. 2005. V. 8. Iss. 10. P.A504. https://doi.org/10.1149/1.2008887
  14. Поплавский В.В., Мищенко Т.С., Матыс В.Г. // ЖТФ. 2010. Т. 80. С. 138. https://doi.org/10.1134/S1063784210020222
  15. Поплавский В.В., Мищенко Т.С., Матыс В.Г. // Персп. Материалы. 2009. № 6. С. 12.
  16. Поплавский В.В., Мищенко Т.С., Матыс В.Г. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2010. № 7. С. 33. https://doi.org/10.1134/S1027451010040051
  17. Поплавский В.В., Стельмах Т.С., Матыс В.Г. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2012. № 9. С. 45. https://doi.org/10.1134/S1027451012090121
  18. Поплавский В.В., Дорожко А.В., Матыс В.Г. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 12. С. 94. https://doi.org/10.1134/S102745101905032X
  19. Xue T., Attarilar S., Liu S., Liu J., Song X., Li L., Zhao B., Tang Y. // Front. Bioeng. Biotechnol. 2020. V. 8. P. 603072. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.603072
  20. Mani G., Porter D., Grove K., Collins S., Ornberg A., Shulfer R. // J. Biomed. Mater. Res. A. 2022. V. 110. P. 1291. https://doi.org/10.1002/jbm.a.37373
  21. Ge X., Li T., Yu M , Zhu H., Wang Q., Bi X., Xi T., Wu X., Gao Y. // Biomedical Engineering. 2022. V. 3. https://doi.org/10.1515/bmt-2022-021 1
  22. Liu J., Liu J., Attarilar S., Wang C., Tamaddon M., Yang C., Xie K., Yao J., Wang L., Liu C., Yujin Tang Y. // Front. Bioeng. Biotechnol. 2020. V. 8. P. 576969. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.576969
  23. Chen Z., Wang Z., Qiu W., Fang F. // Front. Bioconjugate Chem. 2021. V. 32. P. 627. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.1c00129
  24. Wan R., Chu S., Wang, X., Lei L., Tang H., Hu G., Dong L., Li D., Gu H. // J. Biomed. Mater. Res. B. 2020. V. 108. P. 3008. https://doi.org/10.1002/jbm.b.34630
  25. Li L., Li Q., Zhao M., Dong L., Wu J., Li D. // ACS Biomater. Sci. Eng. 2019. V. 5. P. 3303. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b00248
  26. Hempel F., Finke B., Zietz C., Bader R., Weltmann K. D., Polak M. // Surf. Coat. Technol. 2014. V. 256. P. 52. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.01.027
  27. Wang L., Luo Q., Zhang X., Qiu J., Qian S., Liu X. // Bioact Mater. 2021. V. 6. P. 64. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2020.07.012
  28. Chao X., Cai D., Ji T., Li K., Qiao Y., Liu X. // ACS Biomater. Sci. Eng. 2018. V. 4. P. 3185. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.8b00501
  29. Xin Y.C., Chu P.K. // Surface Engineering of Light Alloys. 2010. Р. 362. https://doi.org/10.1533/9781845699451.2.362
  30. Poplavsky V.V., Komarov F.F., Luhin V.G., Pil’ko V.V., Partyka J. // Acta Phys. Polon. A. 2015. V. 128. P. 946. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.128.946
  31. Поплавский В.В., Дорожко А.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2013. № 4. С. 9. https://doi.org/10.1134/S1027451013020444

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение участка поверхности образца титанового сплава ВТ1-0 с поверхностным слоем, полученным в процессе ионно-ассистируемого осаждения хрома.

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение титана, кислорода и хрома (а) вдоль линии сканирования (б) поверхности образца сплава ВТ1-0 со слоем, сформированным в процессе ионно-ассистируемого осаждения хрома (по данным энергодисперсионного анализа, без учета углерода).

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов элементов, входящих в состав слоев, сформированных на поверхности алюминия А7 (Zr/A7) и алюминиевого сплава Д16Т (Zr/Д16Т и Cr/Д16Т) в процессе ионно-ассистируемого осаждения циркония и хрома. Е0 = 1.3 МэВ.

Скачать (18KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов элементов, входящих в состав слоев, сформированных на поверхности образцов титанового сплава ВТ1-0 со слоями, полученными в процессе ионно-ассистируемого осаждения платины (Pt/Ti) и хрома (Cr/Ti). E0 = 1.0 MэВ.

Скачать (17KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Участок спектра резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов титана и хрома, входящих в состав слоя, сформированного на сплаве титана ВТ1-0 в процессе ионно-ассистируемого осаждения хрома, в сравнении со спектром, полученным с помощью моделирования с учетом наличия в составе слоя элементов: Cr, Ti, O, С, H. Е0 = 1.0 МэВ.

Скачать (18KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектры резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов элементов, входящих в состав слоев, сформированных на поверхности тантала в процессе ионно-ассистируемого осаждения платины (Pt/Ta), эрбия и платины (Er, Pt/Ta), диспрозия и платины (Dy, Pt/Ta), гольмия и платины (Ho, Pt/Ta). E0 = 1.0 MэВ.

Скачать (20KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Участок модельного спектра резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов диспрозия, платины и тантала, входящих в состав слоя, сформированного на поверхности тантала в процессе поочередного ионно-ассистируемого осаждения диспрозия и платины, полученного с учетом наличия в составе слоя элементов: Dy, Ta, Pt, O, С, H. Е0 = 1.0 МэВ.

Скачать (16KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024