Изучение поверхности структур металл - титан, полученных ионно-ассистируемым нанесением металлсодержащих покрытий

Abstract

На подложки из титана наносились тонкие металлсодержащие (Cr, Cu, Mo, W) пленки методом ионно-ассистируемого осаждения в вакууме. Этот метод позволяет осаждать покрытие на поверхность образца и одновременно облучать ускоренными ионами того же вида, что и материал наносимого покрытия. Для реализации данного метода использовался вакуумный ионно-дуговой источник плазмы металлов, который одновременно генерирует положительные ионы и нейтральную фракцию из материала электродов. Облучение осаждаемого покрытия осуществлялось при ускоряющем напряжении между источником и мишенью, равном 20 кВ. Плотность ионного тока составляла ∼6−20 мкА/см2, а интегральный поток ассистирующих ионов (1−2) ⋅ 1017 ион/см2. В рабочей камере в процессе осаждения покрытий поддерживался вакуум при давлении ~10−2 Па. Элементный состав и распределение элементов по глубине в сформированных на титане покрытиях изучались методом резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия в сочетании с компьютерным моделированием. Исследования показали, что на поверхности титана формируется покрытие толщиной ∼25 нм, в состав которого входят атомы осаждаемого материала (2–8 ат. %), атомы технологической примеси кислорода (10–25 ат. %) и атомы титана из подложки. Установлено, что проникновение атомов металла и кислорода в титановую подложку происходит в результате радиационно-стимулированной диффузии, а атомов титана в покрытие – вследствие встречной диффузии. На процессы формирования покрытия влияет также распыление поверхности формируемой структуры.