Сверхтвердые покрытия на основе углерода, бора и азота
Получены пленки кубического нитрида бора лазерным испарением мишени из ультрадисперсного порошка (c-BN+УДА), состоящие из кристаллитов c-BN размером 20А с алмазным ядром порядка 12 А. (Условия получения: длина волны лазера ^=698 нм, плотность on л мощности W=5*10 Вт/см, давление в камере Р=10″ Па, длительность импульса т=10″ 6 с, лабораторный метод). Гудень B.C., Бабаев В. Г., Хвостов В. В… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. Л Методы получения ГЦК углерода
- 1. 2. Исследование структуры ГЦК углерода
- 1. 3. Модель Хаббарда для описания взаимодействия электронов в кристалле
- 1. 3. 1. Гамильтониан модели
- 1. 3. 2. Предел слабого взаимодействия
- 1. 3. 3. Предел сильного взаимодействия
- 1. 3. 4. Проблема промежуточной связи
- 1. 4. Методы получения нитрида бора
- 1. 4. 1. Механизмы осаждения c-BN из плазмы
- 1. 4. 2. «Физический» метод осаждения (PVD)
- 1. 4. 3. «Химический» метод осаждения (CVD)
- 1. 4. 4. Прекурсоры
- 1. 4. 5. Параметры осаждения
§ 1.4.6 Методы исследования. а) Инфракрасная спектроскопия. б) Электронная дифракция. в) Сканирующая и просвечивающая микроскопия. г) Электронная Оже спектроскопия и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. д) Рамановские спектры нитрида бора.
§ 1.4.7 Свойства c-BN.
ГЛАВА II. ПОЛУЧЕНИЕ ГЦК УГЛЕРОДА.
§ 2.1 Методическая часть.
§ 2.2 Предварительные соображения.
§ 2.3 Результаты экспериментов по отжигу ультрадисперсного алмаза.
§ 2.3.1 Электронно-микроскопические исследования.
§ 2.3.2 Десорбция водорода.
§ 2.3.3 Химический анализ.
§ 2.3.4 Электронная спектроскопия ГЦК углерода.
§ 2.3.5 Спектры комбинационного рассеяния.
§ 2.4 Роль водорода в формировании ГЦК углерода.
§ 2.3 Расчет положения атомов углерода в элементарной ячейке.
Решение обратной задачи.
§ 2.6 Получение толстых пленок ГЦК углерода CVD методом.
§ 2.6.1 Электронно-микроскопические исследования образцов пленок, полученных методом С YD.
§ 2.6.2 Вольт-амперная характеристика ГЦК углерода.
§ 2.6.3 Исследование нанотвердости ГЦК фазы углерода.
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ГЦК
УГЛЕРОДА ПО МЕТОДУ ХАББАРДА.
§ 3.1 Предварительные соображения.
§ 3.2 Гамильтониан модели Хаббарда.
§ 3.3 Расцепление уравнений движения. Уравнения движения для запаздывающих функций Грина.
§ 3.4 Приближение «Хаббард-1».
§ 3.5 Электронная структура ГЦК фазы углерода.
§ 3.6 Результаты расчетов. а) Расчет без учета кулоновского отталкивания. б) Расчет с учетом кулоновского отталкивания.
ГЛАВА IV. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА.
§ 4.1 Предварительные соображения.
§ 4.2 Постановка задачи.
§ 4.3 Методика и схема получения c-BN пленок.
§ 4.3.1 Получение c-BN пленок при помощи рубинового лазера
§ 4.3.2 Получение c-BN пленок путем осаждения из плазмы.
§ 4.4 Экспериментальные результаты.
§ 4.4.1 Результаты Оже-спектроскопии.
§ 4.4.2 Электронная дифракция.
§ 4.4.3 Результаты КР спектроскопии.
§ 4.5 Обсуждение результатов.
§ 4.6 Расчет и получение B-N-C соединения.
§ 4.6.1 Постановка эксперимента.
§ 4.6.2 Результаты Оже-спектроскопии.
§ 4.6.3 Электронно-микроскопические исследования.
§ 4.6.4 Результаты FTIR спектроскопии.
§ 4.7 Обсуждение.
ВЫВОДЫ.
- 1. Л Методы получения ГЦК углерода
Список литературы
- Y. Moriiyoshi, S. Komatsu, Key. Eng. Mater. 1995, 111/112, 267
- H. Sailoh, W. Yarbrough, Diamond Rel. Matter. 1995,1,137
- S. Hyder, T. Yep, J. Electrochem. Soc. 1976, 723, 1721
- R. Rosier, Solid State Tecnol. 1977,20,63
- O. Garfi, A. Grill, D. Itzak, Thin Solid Films. 1989,72,523 i
- D.Brors, Proc. SPIE 1982,333,111
- A.Chayahara, H. Yokoama, T. Imura, Jpn. J. Appl. Phys. 1988,27,440
- M. Okamoto, Y. Utsumi, Y. Osaka, Jpn. J. Appl. Phys. 1992, 31, 3455
- T. Goto, Т. Takana, H. Masumoto, T. Hirai, J. Matter. Sci. 1994,5, 324
- H. Saitoh, W. Yarbrough, Appl. Phys. Lett. 1991,58,2482
- H.Saitoh, W. Yarbrough, Appl. Phys. Lett 1991,58,2228
- H. Yokoyama, Y. Osaka, Jpn. J. Appl. Phys. 1991,30,344
- M. Okamoto, H. Yokoyama, Y. Osaka, Jpn. J. Appl. Phys. 1990,29,930
- A. Chayahara, H. Yokoyama, T. Imura, Y. Osaka, Appl. Surf. Sci. 1988,34/34,561
- F. Kiel, M. Cotarelo, M. Delplancke, W. Rinand, Thin Solid Films. 1995, 270,118
- Y. Osaka, A. Chayahara, H. Yokoyama, M. Okamoto, Mater. Sci. Forum. 1990,54/55,277
- A. Bartl, S. Bohr, R. Haubner, B. Lux, Int. J. Refract. Mat. Hard. Matter. 1996,14,145
- S. Komatsu, Y. Mariyoshi, M. Kassamatsu, US Patent 5 286 553,1994
- J. M. Mendez, S. Muhl, M. Farias, Surf. Coat. Technol. 1991,41,422
- A. Weber, U. Bringmann, R. Nikulski, Surf. Coat. Technol. 1991,60,493 21.1. Konyashin, J. Loeffler, J. Bill, Proc 14th Int. Plansee Sem, 1997,3,41
- J. Loeffler, F. Steinbach, J. Bill, Z. Metallkd. 1996,87,170
- R. Tsang, C. Rego, P. May, M. Ashfold, Diamond Relat. Mater. 1997,6,247
- T. Ichiki, T. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 1994,64,851
- Т. Ichiki, Т. Yoshida, Jpn. J. Appl. Phys.1994,33,4385
- T. Ichiki, T. Momose, T. Yoshida, J. Appl. Phys. 1994,75,1930
- J. Loeffler, I. Konyashin, J. Bill, Diamond Relat. Mater. 1997,6,608
- W. Dworschak, K. Jung, H. Ehrhardt, Diamond Relat. Mater. 1994,3,337
- W. Dworschak, K. Jung, H. Ehrhardt, Thin Solid Films 1995, 254,65
- W. Wang, K. Liao, J. Gao, Phys. Status Solidi A 1993,139, K25
- Y. Ichinise, H. Saitoh, Y. Hirotsu, Surf. Coat. Technol. 1990,43/44,116
- M. Karim, D. Cameron, M. Murhy, M. Hashmi, Surf. Coat. Technol. ' 1991,49,416
- Y. Duo, Z. Song, Y. Zhang, F. Zhang, G. Chen, Phys. Status Solidi A 1994,143, K13
- F. Zhang, Y. Guo, Z. Song, G. Chen, Appl. Phys. Lett. 1994,65,971
- Z. Song, F. Zhang, Y. Guo, G. Chen, Appl. Phys. Lett. 1994,65,2669
- A. Michalski, S. Sobczaka, J. Chem. Vap. Deposition 1994,3,147
- S. Shapoval, V. Petrashov, O. Popov, C. Lok, Appl. Phys. Lett. 1990,57,1885
- P. Molian, J. Mater. Sci. 1994,29,5646 ¦
- D. McKenzie, W. Sainty, D. Gree, Mater. Sci. Forum 1990,54/55,193
- M. Murakawa, S. Watanabe, S. Miyake, Diamond Films Technol. 1991,1,55
- T. Ikeda, T. Satoy, H. Saitoh, Surf. Coat. Technol. 1991,50,33
- R. Geicka, C. Perry, S. Rupperecht, Phys. Ref. 1966,146,543
- H. Saitoh, K. Yoshida, W. Yarbrogh, J. Mater. Res. 1993,8,8
- S. Kinder, C. Taylor, R. Clarke, Appl. Phys. Lett. 1994,64,1859
- J. Hubbard, Proc. Roy Soc. A 1963, v. 276, p. 238- 1964, v. 281, p. 401- 1965, v. 285, p. 541.
- ИзюмовЮ. А. Усп.физ.наук., 1991 т. 161,№ll, c. l- 1995, т.165, c.403.
- R. Jackman, L. Chua, J. Foord, Diamond Relat. Mater. 1995,4,740
- Konyashin, J. Bill, A. Aldinger, Diamond Relat. Mater., in press
- H. Hirai, K. Kondo, H. Sugiura, Possible structural models of n-diamond: A modified form of diamond, Appl. Phys. Lett. 61(4), 27 July 1992, pp. 414 416.
- L. Palatnik, M. Guseva, Y. Babaev, N. Savchenko, Falko, On g-carbon, Sov. Phys. JETP 9 (1984) pp. 914−918.
- H. Hirai, K. Kondo, Modified phases of diamond formed under shock compression and rapid quenching, Science 253 (1991) pp. 772−774.
- S. Endo, N. Idani, R. Oshima, К. Takano, M. Wakatsuki, X-Ray diffraction and transmission-electron microscopy of natural polycrystalline graphite recovered from high pressure, Phys. Rev. В 49 (1994) pp. 22−27.
- M. Rossi, G. Vitali, M. L. Terranova, V. Sessa, Experimental evidence of different crystalline forms of chemical vapor deposited diamond films, Appl. Phys. Lett. 63 (20), 15, 1993, pp. 2765−2767
- S. Wessmantel, G. Reisse, B. Keiper, S. Schulze «Microstructure and mechanical properties of pulsed laser deposited boron nitride films», Applied Surface Science (1998), 127−129.
- Konyashin, A. Zern, J. Mayer, F. Aldinger, V. Babaev, V. Khvostov, M. Guseva, A new carbon modification: 'n-diamond' or face-centred cubic carbon? Diamond and Related Materials 10(1) (2001), pp. 99−102.
- Валиулова 3. X. Ультрадисперсные алмазы и пленки на их основе. Диссертация к.ф.-м.н. М. 1995.
- М. Leleyter, P. Joyes, Journal de Physique V.36 05.1975, 343.
- Курдюмов А. В., Малоголовец В. Г., Новиков Н. В., Пилянкевич А. Н. «Полиморфные модификации углерода и нитрида бора», Москва 1994.
- М. Frenklach, R. Kematick, W. Howard, К. Spear, Homogeneous nucleation of diamond powder in the gas phase, J. Appl. Phys. 66 (1989) pp. 395−399.
- H. Saitoh, W. A. Yarbrough «Grown of cubic boron nitride from vapor phase» Diamond and Related Materials V. l (1992), 137−146.
- V. G. Babaev, N. F. Savchenko, M. B. Guseva, V. S. Guden, E. P. Vaulin, L. V. Feoktisov, V. V. Kvostov, I. Konuashin, «c-BN coatings produced by ARC-jet plasma». 3rd International Conference «Novel applications of wide bandgap layers», Poland, 2001.
- M. Б. Гусева, В. С. Гудень, В. Г. Бабаев, В. В. Хвостов, Е. Н. Шулешов «Осаждение пленок c-BN методом лазерной абляции», 4-е
- Всероссийское совещание: Нитриды галия, индия и алюминия -структуры и приборы, СПбГТУ 2000, 60−64.
- В. С. Гудень, В. Г. Бабаев, В. В. Хвостов, М. Б. Гусева, «Получение и исследование нанокристаллических пленок кубического нитрида бора», 12-й Международный симпозиум «Алмазные пленки и пленки родственных материалов», сборник докладов 258−261.
- Guseva М. В, Vaullin V. P., Babaev V. G.*, Fatov М., Guden V., Konyashin I., «Arc-jet deposition of c-BN films». Diamond 2001, 12th Conference on Diamond, Diamond-like Materials, Carbon Nanotubes, Nitrides & Silicon Carbide.
- В. С. Гудень, В. Г. Бабаев, M. Б. Гусева, «Напыление c-BN пленок из кластерных пучков, формируемых лазером», X Международное совещание «Радиационная физика твердого тела» М.2000, 197−201.
- Н. Hirai, К. Kondo, Н. Sugiura, Possible structural models of n-diamond: A modified form of diamond, Appl. Phys. Lett. 61(4), 27 July 1992, pp. 414 416.
- H. Д. Новиков, M. Б. Гусева, В. Г. Бабаев, В. В. Хвостов, Д. Н. Новиков, Структура сверхтонких пленок линейно-цепочечного углерода,
- Вестн.моск.унив-та, секция 3. Физика. Астрономия. № 2, 2002 г. 57−60.
- ВТ. Бабаев, М. Б. Гусева, В. В. Хвостов, «Образование точечных § дефектов на поверхности NaCl при облучении медленными ионами»,
- Вестник московского университета, секция 3. Физика. Астрономия. № 6, 1989 г. стр. 53−58.
- Фридрихов С.А., Мовнин С. М. Физические основы электронной техники: Учебник для ВУЗов.- М.: Высшая школа, 1982.
- Т. Feng, В. D. Schwartz, J. Appl. Phys.73(3), p. 1415−1425.
- P. Hayward, K. J. Baldwin, D. M. Hunter, D. N. Batchelder, G. D. Pitt, Diamond Relat. Materials 4(1995) p. 617−621.