Формирование a-C:H:SiOx плёнок методом плазмохимического осаждения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат наук Гренадёров Александр Сергеевич

• Гренадёров Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Гренадёров Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Материалы и методы их получения

1.1. Углерод и алмазоподобные углеродные пленки (БЬС)

1.2. Общие сведения о а-С:И:8Юх плёнках

1.3. Методы осаждения а-С:И:8Юх плёнок

1.3.1. Метод стимулированного плазмой химического осаждения из паровой фазы на постоянном токе (БС РБСУБ)

1.3.2. Метод стимулированного высокочастотной плазмой химического осаждения из паровой фазы (ЯР PECVD)

1.3.3. Метод осаждения с использованием ионного источника с замкнутым дрейфом электронов (CDIBS)

1.3.4. Плазмохимический метод осаждения с горячей нитью (НБ РЛСУБ)

Выводы к главе

Глава 2. Экспериментальное оборудование

2.1. Экспериментальная установка для плазмохимического осаждения а-С:И:8Юх плёнок

2.1.1. Плазмогенератор с накалённым катодом

2.1.2. Насос с прецизионной подачей рабочей жидкости в плазмогенератор

2.1.3. Источник электропитания нити накала

2.1.4. Импульсный униполярный источник электропитания разряда

2.1.5. Биполярный источник электропитания смещения подложки

2.2. Аналитическое и измерительное оборудование: методики исследования параметров плазмы и свойств формируемых

а-С:И:8Юх пленок

2.2.1. Измерительное и аналитическое оборудование

2.2.2. Методика исследования параметров генерируемой плазмы

2.2.3. Методика исследования структуры пленок с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света

2.2.4. Методика исследования структуры с использованием ИК-Фурье спектроскопии

2.2.5. Методика исследования морфологии поверхности с использованием атомно-силовой микроскопии

2.2.6. Методика исследования механических свойств с использованием наноиндентирования

2.2.7. Методика исследования оптических свойств с использованием спектрофотометра

2.2.8. Методика исследования гидрофобных свойств пленок

2.2.9. Методика исследования электрической прочности вакуумной изоляции

2.2.10. Методика исследования трибологических свойств пленок

Глава 3. Исследование влияния условий осаждения на свойства формируемых a-C:H:SiOx пленок

3.1. Вольтамперные характеристики несамостоятельного дугового разряда с накаленным катодом

3.2. Влияние условий осаждения на структуру и свойства a-C:H:SiOx пленок

3.2.1. Влияние рабочего давления аргона на структуру, механические и оптические свойства пленок

3.2.2. Влияние амплитуды отрицательного импульса биполярного напряжения смещения на структуру, механические и оптические свойства пленок

3.2.3. Влияние расстояния между плазмогенератором и подложкой

на структуру, физические и механические свойства пленок

3.2.4. Влияние магнитного поля на структуру и механические

свойства пленок

3.2.5. Влияние расхода ПФМС на структуру и механические

свойства пленок

Выводы к главе

Глава 4. Применение а-С:Н:БЮх пленок для решения практических задач

4.1. Повышение электрической прочности вакуумной изоляции миллиметровых промежутков с титановыми электродами

4.2. Повышение износостойкости материалов

4.3. Просветление ИК-оптики

Выводы к главе

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование a-C:H:SiOx плёнок методом плазмохимического осаждения»

Введение

Алмазоподобные углеродные пленки (БЬС), разновидностью которых являются а-С, а-С:Н, 1а-С и 1а-С:Н пленки, обладают уникальными эксплуатационными свойствами: высокой твердостью (до 50-60 ГПа) [1, 2], низким коэффициентом трения (менее 0,2) и скоростью износа (менее

5 3 11

10- мм Н- м-) [3, 4], высоким коэффициентом пропускания в ИК-области длин волн [3, 5], отличной совместимостью с биологической средой человека [6, 7].

-5

Это вызвано высоким содержанием в них Бр -гибридизированных атомов углерода.

Однако алмазоподобные углеродные пленки имеют и недостатки. Одним из серьезных недостатков этих пленок являются высокие внутренние напряжения (около 3-7 ГПа) и низкая термостабильность [8, 9]. Следствием первого недостатка является плохая адгезия и отслаивание пленок, а второго -графитизация пленок при температуре около 300°С приводит к снижению их механических и трибологических характеристик.

Одним из способов снижения остаточных напряжений в алмазоподобных углеродных пленках является легирование их различными элементами, в том числе и БЮх [10-13]. В этом случае ОЬС:8Юх или а-С:Н:БЮх пленки обладают низкими внутренними напряжениями (менее 1 ГПа) [14], что позволяет обеспечить хорошую адгезию к широкому перечню подложек (керамика, металлы, пластик и т.д.) и формировать плёнки толщиной десятки микрометров, интересные для трибологических применений. а-С:Н:БЮх пленки характеризуются твердостью в диапазоне 10-20 ГПа и хорошей эластичностью (модуль упругости 30-150 ГПа) [13, 15], низким коэффициентом трения 0,02-0,2

с о "3 11

[14, 16], низкой скоростью износа 10- -10- мм Н- м- [16, 17], хорошей прозрачностью в видимой и ИК-области длин волн [18, 19], варьируемой условиями осаждения шириной запрещенной зоны в диапазоне 1,1-3,58 эВ [20], показателем преломления в диапазоне 1,5-2,5 [18, 19] и др.

Благодаря вышеперечисленным свойствам a-C:H:SiOx пленки используются в качестве износостойких антифрикционных покрытий на деталях двигателей внутреннего сгорания, в МЭМС технологиях, медицине, промышленности, литографии [20] и др.

На сегодняшний день для формирования a-C:H:SiOx пленок наибольшее распространение получили методы плазмохимического осаждения с подачей высокочастотного смещения на подложку (Radio Frequency Plasma Activated/Enhanced Chemical Vapor Deposition - RF PECVD) [10-13, 16, 21]. Для реализации подобного метода требуется дорогостоящее оборудование, требующее согласования устройств электропитания. Кроме этого, осаждение углеродных пленок на большие площади в промышленных масштабах с использованием RF PECVD метода имеет серьезные ограничения [15]. В связи с этим, перспективным выглядит использование импульсного биполярного напряжения смещения, показавшего свою эффективность при осаждении непроводящих оксидных пленок методом магнетронного распыления [22, 23]. Преимуществом этого вида электропитания, по сравнению с высокочастотным, является отсутствие ограничений по мощности и по размеру обрабатываемых изделий, необходимости в устройстве согласования, большее количество варьируемых параметров импульсов (частота, амплитуда и длительность).

Исследование преимуществ использования биполярного напряжения смещения при плазмохимическом осаждении диэлектрических a-C:H:SiOx пленок, выявление особенностей их формирования, а также структуры и свойств является актуальным.

Использование плазмогенератора на основе несамостоятельного дугового разряда с накалённым катодом, работающего в парах кремнийорганического прекурсора, в частности полифенилметилсилоксана (ПФМС-2/5Л), с подачей на подложку биполярного напряжения смещения позволит устранить недостатки свойственные RF PECVD методу.

Цель работы - исследование особенностей формирования a-C:H:SiOx пленок, наносимых методом плазмохимического осаждения в смеси аргона и

паров полифенилметилсилоксана с приложением к подложке импульсного биполярного напряжения смещения и возможности применения полученных пленок для повышения электрической прочности вакуумных промежутков, износостойкости титанового сплава ВТ1-0 и просветления кремниевых пластин в ИК-области длин волн.

Для достижения цели в работе были решены следующие задачи:

1. Исследованы вольтамперные характеристики плазмогенератора на основе несамостоятельного дугового разряда с накалённым катодом и измерены параметры генерируемой плазмы.

2. Установлены зависимости структуры/свойств формируемых а-С:Н:БЮх пленок от основных параметров процесса осаждения, таких как:

- амплитуда отрицательного импульса биполярного напряжения смещения подложки;

- рабочее давление аргона;

- расход полифенилметилсилоксана;

- индукция магнитного поля в области подложки;

- расстояние плазмогенератор/подложка.

3. Найдены оптимальные условия осаждения а-С:Н:БЮх пленок, обеспечивающих повышение электрической прочности миллиметровых вакуумных промежутков между титановыми электродами.

4. Найдены оптимальные условия осаждения а-С:Н:БЮх пленок, повышающих механические и трибологические характеристики образцов из стали марки 12Х18Н10Т и титанового сплава ВТ1-0, а также улучшающих прозрачность образцов кремния в диапазоне длин волн 3-5 мкм.

Объекты и методы исследования

а-С:Н:БЮх плёнки были получены на модернизированной вакуумной установке ННВ-6.6-И1, оснащенной плазмогенератором с накалённым катодом, создающим несамостоятельный дуговой разряд в смеси аргона с парами

полифенилметилсилоксана (ПФМС-2/5Л), комбинированный с подачей на подложку импульсного биполярного напряжения смещения.

Полученные a-C:H:SiOx плёнки исследовались следующими методами и приборами: ИК-Фурье спектроскопия (Nicolet 5700), спектроскопия комбинационного рассеяния (комплекс Centaur U HR), атомно-силовая микроскопия (AFM Solver P47), сканирующая электронная микроскопия (Philips SEM 515), нанотвердомер (Nanotest 600), микроинтерферометр Линника (МИИ-4), спектрофотометр (AvaSpec-2048), высокотемпературный трибометр (PC-Operated High Temperature Tribometer THT-S-AX0000) и установка для измерения краевого угла смачивания (Easy Drop). Исследования a-C:H:SiOx плёнок производились при участии научного центра коллективного пользования ТГУ, ТомЦКП СО РАН, ЦКП и ЦИСМ ТПУ.

Научные положения, выносимые на защиту

1. При осаждении a-C:H:SiOx пленок в плазме несамостоятельного дугового разряда с накаленным катодом, содержащей аргон и пары полифенилметилсилоксана, увеличение рабочего давления аргона от 0,025 до 0,28 Па и амплитуды отрицательного импульса биполярного напряжения смещения подложки от 100 до 650 В приводит к улучшению механических свойств пленок (увеличению твердости, модуля упругости, сопротивления пластической деформации), а также к изменению ширины запрещенной зоны и энергии Урбаха. Эти изменения обусловлены интенсификацией ионной бомбардировки пленки в процессе ее роста и, как следствие, увеличением

-5

содержания sp -гибридизированных атомов углерода и изменением содержания функциональных групп Si-O, Si-С, Si-H и С-Н в пленке.

2. При осаждении a-C:H:SiOx пленок в плазме несамостоятельного дугового разряда с накаленным катодом, содержащей аргон и пары полифенилметилсилоксана, увеличение расхода прекурсора в диапазоне 35-287 мкл/мин приводит к повышению скорости осаждения пленок с 17 до

221 нм/мин без существенных изменений их твердости (14±0,8 ГПа), модуля упругости (123,5±6 ГПа) и степени упругого восстановления (92±1,5%).

3. Осаждение а-С:Н:БЮх пленок толщиной около 2 мкм на образцы из стали марки 12Х18Н10Т и титанового сплава ВТ1-0 обеспечивает повышение твердости образцов в 3 раза, снижение их коэффициента трения в 4 раза и скорости износа на 2-3 порядка величины.

4. а-С:Н:БЮх пленки с твердостью 15 ГПа могут быть использованы в качестве защитных широкополосных просветляющих покрытий для ИК оптики. Осаждение а-С:Н:БЮх пленки толщиной 450 нм на обе стороны образцов из кремния толщиной 350 нм с прозрачностью 50% в ИК области длин волн обеспечивает увеличение интегральной прозрачности в диапазоне длин волн 35 мкм до 87%.

Научная новизна работы:

1. Впервые обнаружено, что увеличение рабочего давления аргона в диапазоне 0,025 - 0,28 Па и амплитуды отрицательного импульса биполярного напряжения смещения подложки от 100 до 650 В при плазмохимическом осаждении а-С:Н:БЮх пленок приводит к интенсификации бомбардировки

~ 3

растущей пленки ионами аргона, вызывающей увеличение содержания Бр -гибридизированных атомов углерода и изменение содержания функциональных групп БьО, БьС, БьН и С-Н в пленке. Это в свою очередь приводит к улучшению механических характеристик формируемых пленок и изменению их оптических свойств.

2. Впервые установлено, что при осаждении а-С:Н:БЮх пленок плазмохимическим методом с использованием биполярного напряжения смещения увеличение расхода полифенилметилсилоксана способствует повышению скорости осаждения пленок без ухудшения их механических свойств.

3. Впервые показано, что а-С:Н:БЮх пленки, формируемые плазмохимическим методом с использованием биполярного напряжения

смещения, обеспечивают повышение твердости, снижение коэффициента трения и скорости износа на образцах из стали 12Х18Н10Т и титанового сплава ВТ1-0.

4. Впервые показано, что осаждение a-C:H:SiOx пленок плазмохимическим методом с использованием биполярного напряжения смещения на обе стороны Si пластин обеспечивает увеличение интегральной прозрачности в ИК диапазоне длин волн 3-5 мкм с 50 до 87%.

Практическая значимость

1. Создана технология осаждения a-C:H:SiOx пленок с хорошими механическими и трибологическими свойствами (твердость 15 ГПа, модуль упругости 124 ГПа, упругое восстановление 92%, индекс пластичности 0,12, сопротивление пластической деформации 203 МПа, коэффициент трения 0,1, скорость износа (5-6)-10-6 мм3/Н-м).

2. Осаждение a-C:H:SiOx пленок толщиной около 3 мкм на титановые электроды позволяет повысить электрическую прочность миллиметровых вакуумных промежутков, на которые подаются импульсы напряжения амплитудой 200 кВ, длительностью 100 нс.

3. Осаждение a-C:H:SiOx пленок на подложки из кремния позволяет повысить прозрачность изделий в инфракрасном диапазоне длин волн 3-5 мкм (т.н. «первом атмосферном окне»).

4. Создана технология осаждения a-C:H:SiOx пленок на титановые элементы дисковых насосов для механической поддержки сердца, которая позволяет снизить шероховатость и коэффициент трения деталей и, как следствие, травмирование форменных элементов крови. Технология используется на предприятии НПК «Импульс-проект» (г. Новосибирск).

Внедрение результатов и предложения по их использованию

Диссертационная работа выполнялась в рамках исследований, выполняемых в лаборатории прикладной электроники ИСЭ СО РАН по следующим грантам, контрактам и программам:

1. Грант РФФИ №14-08-31164-мол_а «Технология осаждения алмазоподобных a-C:H:SiOx покрытий» (2014-2015 гг.);

2. Государственное задание ИСЭ СО РАН № 0366-2014-0010 по теме «Ионно-плазменное оборудование и методы формирования многослойных, градиентных и композитных тонкопленочных структур» (2015-2017 гг.).

Результаты исследований были использованы для осаждения a-C:H:SiOx плёнок на титановые детали дискового кардионасоса для механической поддержки сердца для снижения шероховатости поверхности и обеспечения износостойкости трущихся узлов (имеется акт внедрения от АО НПК ИМПУЛЬС-проект, г. Новосибирск).

Апробация результатов работы

Материалы работы докладывались и обсуждались на следующих российских и международных конференциях:

1. IV Международная научно-техническая конференция молодых учёных, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике», Томск, Россия, 2015 г.

2. 27th International symposium on discharges and electrical insulation in vacuum (ISDEIV 2016), Suzhou, China, 2016 г.

3. XIII Международная конференция «Газоразрядная плазма и её применение» посвященная 100-летию со дня рождения академика М.Ф.Жукова, Новосибирск, Россия, 2017 г.

4. VI Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике», Томск, Россия, 2017 г.

5. Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых «ВНКСФ-24», Томск, Россия, 2018 г.

6. XV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», Томск, Россия, 2018 г.

7. 6th International Congress «Energy Fluxes and Radiation Effects» (EFRE-2018), Tomsk, Russia, 2018 г.

Публикации

Основные результаты работы изложены в 8 научных работах: 4 статьи в журналах, включённых в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук (из них 3 статьи в зарубежных научных журналах, индексируемых базой Web of Science и Scopus); 4 публикации в сборниках докладов материалов международной конференции (из них 1 публикация в сборнике, индексируемом Scopus). Метод повышения электрической прочности вакуумных промежутков с использованием a-C:H:SiOx пленки защищен патентом РФ № 2665315 от 29.08.2018.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Настоящая диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, включающих 79 рисунков, 19 таблиц и 155 библиографический наименований.

Во введении обоснована актуальность темы проведенных исследований; сформулированы цель исследования и задачи, необходимые для ее достижения; представлены научные положения, выносимые на защиту, новизна, научная ценность и практическая значимость результатов работы.

В первой главе приводится обзор научной литературы по разновидностям тонких плёнок на основе углерода и их характеристикам. Анализируются достоинства и недостатки алмазоподобных углеродных пленок (а-С, а-С:Н и т.д.). Отдельно рассматриваются a-C:H:SiOx плёнки, описываются их преимущества над алмазоподобными углеродными пленками. Приводится описание основных методов осаждения a-C:H:SiOx плёнок с анализом их достоинств и недостатков. На основе этой информации определяются пути дальнейших изысканий.

Вторая глава посвящена описанию экспериментального и аналитического оборудования. Представлена блок-схема экспериментальной установки, используемой для осаждения плёнок. Описан плазмогенератор и его отличия от других источников плазмы. Представлено описание используемых источников электропитания, а также насоса для прецизионной подачи рабочей жидкости. Кратко описаны методики исследования параметров генерируемой плазмы, а также свойств формируемых плёнок.

В третьей главе представлены результаты исследований по определению влияния условий осаждения, таких как давление аргона, амплитуда отрицательного импульса биполярного напряжения смещения, расстояние между плазмогенератором и подложкой, индукции магнитного поля в области подложки и расход полиметилфенилсилоксана на структуру, физико-механические и оптические свойства a-C:H:SiOx плёнок.

В четвертой главе представлены результаты исследований по использованию a-C:H:SiOx плёнок для прикладных задач: повышения электрической прочности вакуумных промежутков, увеличение прозрачности кремниевых подложек в ИК-области длин волн и повышение износостойкости стали 12Х18Н10Т и титанового сплава ВТ1-0.

В заключении сформулированы основные выводы выполненной диссертационной работы.

ГЛАВА 1 Материалы и методы их получения

1.1. Углерод и алмазоподобные углеродные пленки (БЬС)

На сегодняшний день большой интерес исследователей вызывают тонкие пленки, обладающие уникальными свойствами, в частности, углеродные пленки. Углерод, сам по себе, является феноменальным веществом. Это связано с возможностью образовывать как кристаллические так и не кристаллические модификации материалов с различными свойствами: от диэлектрического алмаза до проводящего графита [24-28]. Такие существенные изменения свойств углеродных материалов объясняются наличием различных электронных конфигураций (валентных состояний атомов углерода) в

2 3

структуре того или иного материала: sp, Бр и sp типов гибридизации [26, 29].

-5

Алмаз, как правило, состоит только из sp -гибридизированных атомов углерода, что придает ему высокую твердость (100 ГПа) и в то же время хрупкость (модуль упругости 1000 ГПа), высокую химическую стойкость, высокую

-5

плотность (~3,515 г/см ), низкую скорость истирания и плохую электропроводность (удельное сопротивление >1014 Омсм) [30]. Графит же, состоит из sp2-гибридизированных атомов углерода и обладает низкой твердостью (0,2-2 ГПа), хорошей эластичностью (модуль упругости 10 ГПа),

-5

меньшей плотностью (~2,267 г/см ), высокой скоростью истирания, хорошей электропроводностью (удельное сопротивление ~10-6 Ом см) и является непрозрачным [30]. Каждый из этих материалов по-своему уникален. Вследствие высокой стоимости алмаза его использование для технических применений ограничено, а свойства графита не всегда удовлетворяют необходимым требованиям.

В связи с этим, большой интерес представляют алмазоподобные

23

углеродные пленки, в которых можно управлять содержанием Бр - и sp -гибридизированных атомов углерода. Как правило, содержание Бр-гибридизированных атомов углерода в структуре пленок не значительно и им

2 3

пренебрегают. В зависимости от преобладания Бр или Бр типа гибридизации

изменяются механические, оптические, электрофизические и трибологические свойства формируемых углеродных плёнок [31-46]. В зависимости от

-5

содержания Бр -гибридизированных атомов и концентрации водорода, углеродные пленки можно разделить на несколько типов: алмазоподобные (БЬС или а-С) [47-50], тетраэдрические (1а-С) [51-54], полимероподобные (РЬСН) [51, 55], графитоподобные (ОЬСН) [51, 55], гидрогенизированные (БЬСН или а-С:Н) [51, 55], тетраэдрические гидрогенизированные аморфные ^а-С:Н) [51, 55, 56] и т.д.

Наибольшую популярность и прикладное применение из всех представленных типов углеродных материалов получили тонкие плёнки а-С, а-С:Н, 1а-С и 1а-С:Н, поскольку они способны обеспечить высокую твердость, низкий коэффициент трения и степень износа, высокий коэффициент пропускания в ИК-области длин волн, биосовместимость с биохимической средой человека и т.д. за счет низкого содержания водорода и высокого

-5

содержания Бр -гибридизированных атомов углерода. Управлять свойствами формируемых плёнок можно изменяя условия осаждения, в частности рабочее или парциальное давление газов [57], температуру подложки [3, 58], напряжение смещения подложки [59, 60], напряжение разряда [61] и др.

Как и любой материал, ЭЬС пленки имеют свои достоинства и недостатки. Одним из недостатков ЭЬС являются высокие остаточные напряжения, которые ограничивают области их потенциальных прикладных применений. Уровень остаточных напряжений может достигать 3-7 ГПа, что приводит к плохой адгезии и впоследствии к разрушению пленки. Особенно остро этот вопрос стоит там, где требуется сформировать пленки толщиной более 1 мкм.

Для снижения остаточных напряжений в DLC пленках используют их легирование различными веществами (К, Si, Б, Си, Л§, Мо, Аи, W, Т^ SiOx и др.) [30, 62-65], нанесение адгезионного подслоя [30, 66], отжиг при высоких температурах (более 300 оС) [60, 67, 68], увеличение парциального давления газа в рабочей камере [57], электронное и ионное воздействие на пленку [69-71]. Однако нагрев образцов до температур более 300 оС крайне

нежелателен, так как может привести к изменению структуры, состава и, как следствие, свойств формируемой пленки.

1.2. Общие сведения о а-С:Н:8Юх плёнках

В качестве альтернативы ЭЬС пленкам в ряде приложений могут выступать а-С:Н:БЮх пленки. Они состоят из двух взаимопроникающих структур: углерода, стабилизированного водородом (С-Н), и кремния, стабилизированного кислородом ^-О). Общий вид структуры а-С:Н:БЮх пленок представлен на рис. 1.1. Такие пленки сочетают ряд достоинств ЭЬС и обладают низкими внутренними напряжениями (менее 1 ГПа) [13-15, 72], что позволяет обеспечить хорошую адгезию к широкому перечню подложек (керамика, металлы, пластик и т.д.) и формировать плёнки толщиной десятки микрометров, представляющие интерес для трибологических применений.

Рисунок 1.1. Общий вид структуры а-С:Н:БЮх пленки, состоящей из С-Н и БьО матриц [73]

Известно, что гидрогенизированные (с включением водорода) углеродные пленки имеют наименьший коэффициент трения по сравнению с негидрогенизированными (без водорода) углеродными пленками в вакууме, в

сухом воздухе и в инертных газах [57, 30]. Причиной этого поведения является пассивация поверхности гидрогенизированной пленки. В том случае если в структуре содержится водород или среда трибологических испытаний является гидрированной, атомы водорода связываются с атомами углерода в пленке, что ограничивает количество участков, на которых могут быть образованы ковалентные связи между контактирующими поверхностями, т.е. адгезия между сопряженной поверхностью и испытываемым образцом низкая [30]. Это приводит к очень низким значениям коэффициента трения. Кроме этого, известно, что включение оксида кремния ^Юх) в структуру углеродной пленки приводит к улучшению механических, оптических и гидрофобных свойств [7476]. В структуре а-С:Н^Юх пленок присутствует водород и SiOx, что обеспечивает получение а-С:Н^Юх пленок с высокими биосовместимыми, механическими, оптическими и трибологическими свойствами. Кроме этого, количеством водорода и SiOx можно управлять, изменяя условия осаждения [10-12, 77-79], что способствует изменению характеристик пленок в широких пределах.

1.3. Методы осаждения а-С:Н:8Юх плёнок

Существует ряд методов осаждения а-С:Н^Юх пленок, в их числе метод стимулированного плазмой химического осаждения [10-12, 79] на постоянном токе [15, 80] и в высокочастотном режиме [16, 72, 81], комбинированный метод плазмохимического и физического осаждения [20, 79], с использованием ионного источника с замкнутым дрейфом электронов [82-85] или ионного источника на основе электронно-циклотронного резонанса [20], плазмохимический метод осаждения с горячей нитью [13, 86, 87] и др. В качестве прекурсоров могут использоваться как отдельные жидкости, содержащие в своей структуре кислород, углерод, кремний и водород, например силоксаны, силаны, силазаны и силикаты [83-91], так и их смеси, в том числе с газом (метаном, водородом, кислородом, гелием и др) [17, 72, 81].

1.3.1. Метод стимулированного плазмой химического осаждения из паровой фазы на постоянном токе (DC PECVD)

В зарубежной литературе такой метод имеет название direct current plasma-enhanced chemical vapor deposition method (DC PECVD). В данном случае газоразрядная плазма используется для взаимодействия с реагентом, его разложения на радикалы и отдельные молекулы из которых формируется тонкая пленка [92]. Отрицательное или положительное напряжение в режиме постоянного тока (DC) подается на подложку или на вспомогательный электрод для формирования плазмы в смеси рабочих реагентов. Для изменения положения и характеристик плазмы используют вспомогательные электроды [93]. Недостатками использования режима постоянного тока являются низкая однородность распределения заряженных частиц в реакционном пространстве и возможность формировать только металлические пленки, поскольку осаждение диэлектрических пленок приводит к потере анода и разряд гаснет [93]. Поскольку углеродных пленки обладают низкой проводимостью, то проблема потери анода в данном случае весьма актуальна и данный метод используется очень редко. Тем не менее, существуют работы [15, 80], в которых используют данный метод для осаждения a-C:H:SiOx пленок.

В работе [15] сообщается о формировании a-C:H:SiOx пленок с использованием жидкости тетраэтоксисилана ((C2H5O)4Si) методом DC PECVD. Проведены исследования по влиянию содержания SiOx фазы, концентрация которой управлялась расходом тетраэтоксисилана, на структуру, механические и оптические свойства пленок. Установлено, что при содержании кремния до 13 ат.% происходит формирование одной силоксановой фазы O-Si-C2. При увеличении концентрации кремния более 13 ат.% формируется силоксановая фаза O-Si-C2 и SiOx в виде сегрегированных фаз. Увеличение концентрации кремния от 0 до 22 ат.% приводит к снижению твердости пленок с 16 до 9 ГПа и остаточных напряжений с 1,5 до 0,6 ГПа. На рис. 1.2 представлена зависимость твердости H и сжимающих напряжений от содержания

кремния (ат.%). Ширина запрещенной зоны постепенно увеличивается с 1,1 до 1,5 эВ с повышением концентрации кремния от 0 до 13 ат.%, а затем скачком увеличивается до 3,4 эВ при содержании кремния ~17 ат.%. Дальнейшее повышение концентрации кремния приводит к спаду ширины запрещенной зоны до 2,9 эВ. Зависимость ширины запрещенной зоны Ет от содержания кремния (ат.%) демонстрируется на рис. 1.3.

Рисунок 1.2. Твердость и остаточные напряжения а-С:Н:8Юх пленок, как функция содержания кремния [15]

Рисунок 1.3. Ширина запрещенной зоны а-С:Н:БЮх пленок, как функция содержания кремния [15]

В работе [80] для осаждения a-C:H:SiOx пленок использовалась смесь метана (СИД тетраметилсилана ^(СН3)4) и водорода (Н2) и исследовалось влияние содержания кремния на структуру и механические свойства пленок. Показано, что при увеличении расхода тетраметилсилана повышается концентрация кремния в а-С:Н^Юх пленках. С увеличением содержания кремния от 0 до 13 ат.% в структуре а-С:Н^Юх пленки повышается содержание Бр -гибридизированных атомов углерода с 30 до 55% (рис. 1.4). Из спектров комбинационного рассеяния следует, что увеличение содержания кремния в пленке приводит к смещению О-полосы в область низких частот, что свидетельствует об уменьшении размеров Бр2 кластеров и увеличении содержания Бр -гибридизированных атомов углерода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гренадёров Александр Сергеевич, 2018 год

Список использованной литературы

1. Zavaleyev V., Walkowicz J., Kuznetsova T., Zubar T. / The dependence of the structure and mechanical properties of thin ta-C coatings using electromagnetic Venetian blind plasma filter on their thickness // Thin Solid Films. - 2017. - V. 638. -P. 153-158.

2. Fabio Ferreira, Asim Aijaz, Tomas Kubart et al / Hard and dense diamond like carbon coatings deposited by deep oscillations magnetron sputtering // Surface and Coatings Technology. - 2018. - V. 336. - P. 92-98.

3. Ankit K., Ashish Varade, Niranjan Reddy K. et al / Synthesis of high hardness IR optical coating using diamond-like carbon by PECVD at room temperature // Diamond and Related Materials. - 2017. - V. 78. - P. 39-43.

4. Jianliang Lin, William D. Sprous, Roughua Wei, Roman Chistyakov / Diamond Like Carbon Films Deposited by HiPIMS Using Oscillatory Voltage Pulses // Surface and Coatings Technology. - 2014. - V. 258. - P. 1212-1222.

5. Niranjan Reddy K., Varade A., Krishna A. et al / Double Side Coating of DLC on Silicon by RF-PECVD for AR Application // Procedia Engineering. - 2014. - V. 97. - P. 1416-1421.

6. Feng Wen, Jiaqi Liu, Jianlu Xue / The Studies of Diamond-Like Carbon Films as Biomaterials: Review // Colloid and Surface Science. - 2017. - V. 2. - P. 81-95.

7. Lopes F.S., Oliveira J.R., Milani J. / Biomineralized diamond-like carbon films incorporating titanium dioxide nanoparticles improved bioactivity properties and reduced biofilm formation // Materials Science and Engineering C. - 2017. - V. 81. - P. 373-379.

8. Paul R. / Uniformly dispersed nanocrystalline silver reduces the residual stress within diamond-like carbon hard coatings // Nano-Structures and Nano-Objects. - 2017. - V. 10. - P. 69-79.

9. Constantinou M., Pervolaraki M., Koutsokeras L. et al / Enhancing the nanoscratch resistance of pulsed laser deposited DLC films through molybdenum-doping // Surface and Coatings Technology. - 2017. - V. 330. - P. 185-195.

10. Barve S.A., Chopade S.S., Kar R., Chand N.a et al / SiOx containing diamond like carbon coatings: Effect of substrate bias during deposition // Diamond and Related Materials. - 2017. - V. 71. - P. 63-72.

11. Kumar N., Barve S.A., Chopade S.S., Rajib K. et al / Scratch resistance and tribological properties of SiOx incorporated diamond-like carbon films deposited by r.f. plasma assisted chemical vapor deposition // Tribology International. - 2015. - V. 84. - P. 124-131.

12. Nakazawa H., Kamata R., Miura S., Okuno S. / Effects of frequency of pulsed substrate bias on structure and properties of silicon-doped diamond-like carbon films by plasma deposition //Thin Solid Films. - 2015. - V. 574. - P. 93-98.

13. Mallik A., Dandapat N., Ghosh P. et al / Deposition and characterization of diamond-like nanocomposite coatings grown by plasma enhanced chemical vapour deposition over different substrate materials // Bull. Mater. Sci. - 2013. - V. 36. -№2. - P. 193-202.

14. Koshigan K., Mangolini F., McClimon J.B. et al / Understanding the Hydrogen and Oxygen Gas Pressure Dependence of the Tribological Properties of Silicon Oxide-Doped Hydrogenated Amorphous Carbon Coatings // Carbon. - 2015. - V. 93. - P. 851-860.

15. Randeniya L.K., Bendavis A., Martin P.J. et al / Molecular structure of SiOx-incorporated diamond-like carbon films; evidence for phase segregation // Diamond & Related Materials. - 2009. - V. 18. - P. 1167-1173.

16. Jedrzejczak A., Kolodziejczyk L., Szymanski W. et al / Friction and wear of a-C:H:SiOx coatings in combination with AISI 316L and ZrO2 counterbodies // Tribology International. - 2017. - V. 112. - P. 156-162.

17. Bhowmick S., Banerji A., Lukitsch M.J., Alpas A.T./ The high temperature tribological behavior of Si, O containing hydrogenated diamond-like carbon

(a-C:H/a-Si:O) coating against an aluminum alloy // Wear. - 2015. - V. 330-331. -P. 261-271.

18. Santra T.S., Bhattacharyya T.K., Tseng F.G. and Barik T.K. / Influence of flow rate on different properties of diamond-like nanocomposite thin films grown by PECVD // AIP Advances. - 2012. - V. 2. - P. 022132.

19. Jana S., Das S., Gandopadhyay U. / Effect of annealing on structural and optical properties of diamond-like nanocomposite thin films // Applied Physic A. -2014. - V. 114. - P. 965-972.

20. Meskinis S. and Tamuleviciene A. / Structure, Properties and Applications of Diamond Like Nanocomposite (SiOx Containing DLC) Films: A Review // Materials science. - 2011. - V. 17. - №4. - P. 358-370.

21. Santra T.S., Liu C. H., Bhattacharyya T.K., Patel P., Barik T.K. / Characterization of Diamond-like Nanocomposite Thin Films Grown by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition // Journal of Applied Physics. - 2010. - V. 107. - P. 124320.

22. Oskirko V.O., Sochugov N.S., Pavlov A.P. / A modular bipolar power supply for high-power ion-plasma installations // Instrum. Exp. Tech. - 2014. - V. 7(5). - P. 594-600.

23. Solovyev A.A., Shipilova A.V., Ionov I.V., Kovalchuk A.N., Rabotkin S.V., Oskirko V.O. / Magnetron-Sputtered YSZ and CGO Electrolytes for SOFC // J. Electron. Mater. - 2016. - V. 45. - P. 3921-3928.

24. Хайманн Р.Б., Евсюков С.Е. / Аллотропия углерода // Природа. - 2003. - №8. - С. 66-73.

25. Addison W.E. / The allotropy of the elements // Journal of Chemical Education. - 1966. - V. 43. - №10. P. 564.

26. Сладков А.М., Кудрявцев Ю.П. / Алмаз, графит, карбин - аллотропные формы углерода // Природа. - 1969. - №5. - С.37-44.

27. Манабаев Н.К. Электронные свойства углеродных пленок, модифицированных нанокластерами металла: дис. док-ра фил. физики / Н.К.

Манабаев; Казахский Национальный Университет им. Аль-Фараби - Алматы 2013. - 101 с.

28. Сладков А.М. Карбин - третья аллотропная форма углерода: - М.: Наука, 2003. - 151 с.

29. Santra T.S., Bhattacharyya T.K., Patel P. et al //Microelectromechanical systems and devices. - 2012. - №18. - P. 459-480.

30. Sutton D.C., Limbert G., Stewart D., Wood R.J.K / The friction of diamondlike carbon coatings in a water environment // Friction. - 2013. - V. 1. - №3. - P. 210-221.

31. Yan-Yu Liao, Wei-Bo Liao, Cheng-Chung Jaing et al / Optical Properties of Transparent Diamond-like Carbon Thin Films // Optical Interference Coatings. -2016. - P. 3.

32. Wei Liu, Hailing Tu, Ming Gao et al / High Performance DLC/BP and ZnS/YbF3 double-layer protective and antireflective coatings // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. - V. 581. - P. 526-529.

33. Рудченко С.О., Пуха В.Е., Стариков В.В. / Влияние условий синтеза на структуру и свойства алмазоподобных углеродных пленок для ФЭП // Вестник Харьковского. - 2012. - Т. 16. - №1019. - С. 89-93.

34. Федосенко Н.Н., Алешкевич Н.А., Пилипцов Д.Г., Федосенко Т.Н. / Влияние условий синтеза на оптические свойства углеродных покрытий // Чрезвычайные ситуации: образование и наука. - 2015. - Т. 9. - №2. - С. 61-65.

35. Чекан Н.М., Акула И.П., Логуновская Н.В. / Светопоглощающие покрытия на основе алмазоподобного углерода // Электронный научно-технический журнал «Контенант». - 2014. - №1. - С. 24-35.

36. Калинин Ю.Е., Каширин М.А., Макагонов В.А. и др. / Электрические свойства тонких плёнок аморфного углерода, полученных методом ионно-лучевого напыления // Журнал технической физики. - 2017. - Т. 87. - №11. - С. 1722-1728.

37. Бабаев А.А., Абдулвагабов М.Ш., Агаларова З.А., Теруков Е.И. / Оптические и механические свойства аморфного гидрогенизированного углерода // Неорганические материалы. - 2011. - Т. 47. - №5. - С. 540-544.

38. Величко М.А., Гладких Ю.П. / Синтез алмазоподобных пленок для измерения скорости потока газа // Научные ведомости БелГУ. Сер. Математика. Физика. - 2016. - Т.42. - №6(227). - С. 115-118.

39. Оскомов К.В., Соловьев А.А., Работкин С.В. / Твердые углеродные покрытия, наносимые методом импульсного сильноточного магнетронного распыления // Журнал технической физики. - 2014. - Т. 84. - №12. - с. 73-76.

40. Гренадёров, К.В. Оскомов, А.А. Соловьёв, С.В. Работкин / Осаждение кремний-углеродных покрытий из плазмы несамостоятельного дугового разряда с накальным катодом // Журнал технической физики. - 2016. - Т. 86. -№5. - С. 51-56.

41. Jianliang Lin, Xuhai Zhang, Peter Lee, Roughua Wei / Thick diamond like carbon coatings deposited by deep oscillation magnetron sputtering // Surface and Coatings Technology. - 2017. - V. 315. - P. 294-302.

42. Tamura M., Kumagai T. / Hydrogen permeability of diamondlike amorphous carbons // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2017. - V. 15. - №4. - P. 101.

43. Chavin Jongwannasiri, Xianghui Li, Shuichi Watanabe / Improvement of Thermal Stability and Tribological Performance of Diamond-Like Carbon Composite Thin Films // Materials Sciences and Applications. - 2013. - V. 4. - P. 630-636.

44. Raghavan Ranganathan, Srujan Rokkam, Tapan Desai and Pawel Keblinski / Generation of amorphous carbon models using liquid quench method: A reactive molecular dynamics study // Carbon. - 2017. - V. 113. - P. 87-99.

45. Pearce S.R.J., Henley S.J., Claeyssens F., May P.W., Hallam K.R., Smith J.A., Rosser K.N. / Production of nanocrystalline diamond by laser ablation at the solidy liquid interface // Diamond and Related Materials. - 2016. - V. 13. - P. 661665.

46. Zemek J.Jiricek P.Houdkova J.Artemenko A.Jelinek M. / Diamond-like carbon and nanocrystalline diamond film surfaces sputtered by argon cluster ion beams // Diamond and Related Materials. - 2016. - V. 68. - P. 37-41.

47. Fengji Li, Sam Zhang, Junhua Kong, Yujuan Zhang, Wali Zhang / Multilayer DLC coatings via alternating bias during magnetron sputtering // Thin Solid Films. - 2011. - V. 519. - P. 4910-4916.

48. Massi M., Maciel H.S., Otani C. et al / Electrical and structural characterization of DLC films deposited by magnetron sputtering // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2001. - V. 12. - P. 343-346.

49. Meskinis S., Vasiliauskas A., Slapikas K. / Piezoresistive properties and structure of hydrogen-free DLC films deposited by DC and pulsed-DC unbalanced magnetron sputtering / Surface and Coatings Technology. - 2012. - V. 211. - P. 172175.

50. Kahn M., Menegazzo N., Mizaikoff B., Berghauser R. et al / Properties of DLC and Nitrogen-Doped DLC Films Deposited by DC Magnetron Sputtering // Plasma Procees. Polym. - 2007. - V. 4. - P. 5200-5204.

51. Ravi S., Silva P. Properties of Amorphous Carbon - INSPEC, The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom. - 2003. - P. 385.

52. Xiao Han, Jiaqi Zhu, Jiecai Han, Manlin Tan, Wei Gao et al / Stress, microstructure and mechanical properties of graded multilayer tetrahedral amorphous carbon films // Applied Physics A. - 2008. - V. 91. - №3. - P. 529-533.

53. Jiaqi Zhu, Jiecai Han, Songhe Meng et al / Correlations between substrate bias, microstructure and surface morphology of tetrahedral amorphous carbon films // Vacuum. - 2003. - V. 72. - №3. - P. 285-290.

54. Ferrari A.C., Kleinsorge B., Morrison N.A., and Hart A. / Stress reduction and bond stability during thermal annealing of tetrahedral amorphous carbon // Journal of Applied Physics. - 1999. - V. 85. - №10. - P. 7191-7197.

55. Мошников В.A., Александрова О.А. / Новые углеродные материалы: -СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2008. - 92 с.

56. Lacknera J.M., Waldhausera W., Kahnb M. / Study of Gas Permeation Through Thin ta-C:H Films // Acta Physica Polonica A. - 2015. - V. 127. - №4. - P. 1236-1239.

57. Andersson J., Erck R.A., Erdemir A. / Friction of diamond-like carbon films in different atmospheres // Wear. - 2003. - V. 254. - №11. - P. 1070-1075.

58. Wang Feng, WU Wei Dong, Li Jun et al / Extraordinary self-lubrication properties of nonhydrogenated diamond-like carbon films under humid atmosphere // Science in China Series E: Technological Sciences. - 2009. - V. 52. - №4. - P. 850856.

59. Deng J., Braun M. / Residual stress and microhardness of DLC multilayer coatings // Diamond and Related Materials. - 1996. - V. 5. - P. 478-482.

60. Abdul Wasy Zia, Zhifeng Zhou, Po Wan Shum et al / The effect of two-step heat treatment on hardness, fracture toughness, and wear of different biased diamondlike carbon coatings // Surface and Coatings Technology. - 2017. - V. 320 - P. 118125.

61. Kahn M., Cekada M., Schober T. et al / Structural and mechanical properties of diamond-like carbon films deposited by an anode layer source // Thin Solid Films.

- 2009. - V. 517. - P. 6502-6507.

62. Paul R., Bhattacharyya S., Bhar R., Pal A. / Modulating of Residual Stress in Diamond-like Carbon Films with Incorporation of Nanocrystalline Gold // Applied Surface Science. - 2011. - V. 257. - P. 10451-10458.

63. Yue W., Gao X., Wang C. et al / Microstructure and Friction Reducing Performance of Sulfurized W Doped Diamond-like Carbon Film // Materials Letters.

- 2012. - V. 73. - P. 202-205.

64. Xiaowei Li, Pelling Ke, Aiying Wang / Stress reduction of Cu-doped diamond-like carbon films from ab initio calculations // AIP Advanced. - 2015. - V. 5. - P. 017111-1 - 017111-9.

65. Heon Woong Choi, Reinhold H. Dauskardt, Seung-Cheol Lee et al / Characteristic of silver doped DLC films on surface properties and protein absorption // Diamond and Related Materials. - 2008. - V. 17. - P. 252-257.

66. Lee K.-R., Eun K.Y., Kim I., Kim J. / Design of W buffer layer for adhesion improvement of DLC films on tools steels // Thin Solid Films. - 2000. - V. 377-378.

- P. 261-268.

67. Veverkova J., Hainworth S. / Effect of Temperature and Counterface on the Tribological Performance of W-DLC on a Steel Substrate // Wear. - 2008. - V. 264.

- P. 518-525.

68. Choi H.W., Moon M.-W., Kim T.-Y. et al / The thermal annealing effect on the residual stress and mechanical property in the compressive stressed DLC film // Materials Science Forum. - 2005. - V. 475-479. - P. 3619-3622.

69. Yoshihiro Oka, Michiharu Kirinuki, Yoshimi Nishimura et al / Measurement of residual stress in DLC films prepared by plasma-based ion implantation and deposition // Surface and Coatings Technology. - 2004. - V. 186. - P. 141-145.

70. Karaseov P.A., Podsvirov O.A., Karabeshkin K.V. et al / Influence of ion irradiation on internal residual stress in DLC films // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2010. - V. 268. - P. 3107-3110.

71. Shiureviciute M., Laurikaitiene J., Adliene D. et al / Stress and strain in DLC films induced by electron bombardment // Vacuum. - 2009. - V. 83. - P. s159-s161.

72. Batory D., Jedrzejczak A., Szymanski W. et al / Mechanical characterization of a-C:H:SiOx coatings synthesized using radio-frequency plasma-assisted chemical vapor deposition method // Thin Solid Films. - 2015. - V. 590. - P. 299-305.

73. Scharf T.W., Ohlhausen J.A., Tallant D.R., and Prasad S.V. / Mechanisms of friction in diamondlike nanocomposite coatings // Journal of Applied Physics. -2007. - V. 101. - P. 063521-1 - 063521-11.

74. Meskinis S., Tamulevicius S., Kopustinskas V. et al / Hydrophobic properties of the ion beam deposited DLC films containing SiOx // Thin Solid Films.

- 2007. - V. 515. - P. 7615-7618.

75. Grischke M., Hieke A., Morgenweck F., Dimigen H. / Variation of the wettability of DLC-coatings by network modification using silicon and oxygen // Diamond and Related Materials. - 1998. - V. 7. - P. 454-458.

76. Meskinis S., Andrulevicius M., Slapikas K. et al / Growth and properties of the ion beam deposited SiOx containing DLC films // Vacuum. - 2009. - V. 83. - P. s121-s123.

77. Bruno B. Lopes, Rita C.C. Rangel, Cesar A. Antonio et al / Mechanical and Tribological Properties of Plasma Deposited a-C:H:Si:O Films // Nanoindentation in Materials Science. - 2012. - V. 8. - P. 179-202.

78. Monotori Tamura, Tai Kumagai / Hydrogen permeability of diamondlike amorphous carbons // Vacuum Science Technology A. - 2017. - V. 35. - №4. - P. 04D101-1 - 04D101-8.

79. Batory D., Jedrzejczak A., Kaczorowski W. et al / The effect of Si incorporation on the corrosion resistance of a-C:H:SiOx coatings // Diamond and Related Materials. - 2016. - V. 67. - P. 1-7.

80. Bendavid A., Martin P.J., Comte C. et al / The mechanical and biocompatibility properties of DLC-Si films prepared by pulsed DC plasma activated chemical vapor deposition // Diamond and Related Materials. - 2007. - V. 16. - P. 1616-1622.

81. Santra T.S., Bhattacharyya T.K., Patel P., Tseng F.G., Barik T.K. / Structural and Tribological Properties of Diamond-like Nanocomposite Thin Films // Surface & Coatings Technology. - 2011. - V. 206. - P. 228 - 233.

82. Tamuleviciene A., Meskinis S., Kopustinskas V., Tamulevicius S. / Multilayer amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) and SiOx doped a-C:H films for optical applications // Thin Solid Films. - 2011. - V. 519. - P. 4004-4007.

83. Lazauskas A., Grigaliunas V., Guobiene A. et al / Polyvinylpyrrolidone surface modification with SiOx containing amorphous hydrogenated carbon (a-C:H/SiOx) and nitrogen-doped a-C:H/SiOx films using Hall-type closed drift ion beam source // Thin Solid Films. - 2013. - V. 538. - P. 25-31.

84. Tamuleviciene A., Kopustinskas V., Niaura G., Meskinis S., Tamulevicius S. / Multiwavelength Raman analysis of SiOx and N containing amorphous diamond like carbon films // Thin Solid Films. - 2015. - V. 581. - P. 86-91.

85. Tamuleviciene A., Meskinis S., Kopustinskas V., Tamulevicius S. / Carrier gas and ion beam parameter effects on the structure and properties of a-C:H/SiOx films deposited employing closed drift ion beam source // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2012. - V. 282. - P.116-120.

86. Jing Peng, Sergiienko A., Mangolini F. et al / Solid state magnetic resonance investigation of the thermally-induced structural evolution of silicon oxide-doped hydrogenated amorphous carbon // Carbon. - 2016. - V. 150. - P. 163-175.

87. Chakraborty R., Mandal R., Das R. / Studies on the influence of argon flow rate on PECVD grown diamond-like nanocomposite film // Optik. - 2013. - V. 124. - P. 6915-6918.

88. Neerinck D. / Diamond-like nanocomposite coatings (a-C:H/a-Si:O) for tribological applications // Diam. Relat. Mater. - 1998. - V. 7. - P. 468-471.

89. Venkatraman C., Goel A., Lei R., Kester D., Outten C. / Electrical properties of diamond-like nanocomposite coatings // Thin Solid Films. - 1997. - V. 308-309. -№1-4. - P. 173-177.

90. Neerinck D., Persoone P., Goel A., Venkatraman C. / Diamond-like nanocomposite coatings for low-wear and low-friction applications in humid environments // Thin Solid Films. - 1998. - V. 317. - P. 402-404.

91. Venkatraman C., Brodbeck C., Lei R. / Tribological properties of diamondlike nanocomposite coatings at high temperatures // Surface and Coatings Technology. - 1999. - V. 115. - P. 215-221.

92. Hamedani Y., Macha P., Timothy J. Bunning et al / Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition: Where we are and the Outlook for the Future // Chemical Vapor Deposition - Recent Advances and Applications in Optical, Solar Cells and Solid State Devices: - InTech Edited by Sudheer Neralla, 2016. - Ch. 10. -288 c.

93. Roslan Md Nor, Suriani Abu Bakar, Tamil Many Thandavan, Mohamad Rusop / Diamond: Synthesis, Characterisation and Applications // Carbon and Oxide Nanostructures. - 2011. - V. 5. - P. 195-217.

94. Абдуллин И.Ш. / Высокочастотные разряды пониженного давления в плазмохимических процессах // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №4. - С. 172-186.

95. Христолюбова В.И., Хубатхузин А.А., Абдуллин И.Ш. / Применение высокочастотной плазмы пониженного давления для модификации внутренних поверхностей изделий // Вестник Казанского технологического университета. -2015. - Т. 18. - №12. - С. 110-113.

96. Dong-Hee Park, Ji-Hwan Kim, Ermakov Y., Won-Kok Choi / Linear ion source with closed drift and extended acceleration region // Review of Scientific Instruments. - 2008. - V. 79. - P. 02B312-1 - 02B312-3.

97. Peng Guo, Peiling Ke, and Aiying Wang / Incorporated W Roles on Microstructure and Properties of W-C:H Films by a Hybrid Linear Ion Beam Systems // Journal of Nanomaterials. - 2013. - P. 8.

98. Faruque Ahmed S., Lee K.-R., Yoon J.-I., and Moon M.-W. / Nanoporous structures of polyimide induced by Ar ion beam irradiation // Applied Surface Science/ - 2012. - V. 258. - №8. - P. 3841-3845.

99. Han X., Yan F., Zhang A. et al / Structure and tribological behavior of amorphous carbon films implanted with Cr+ ions / Materials Science and Engineering A. - 2003. - V. 348. - №1-2. - P. 319-326.

100. Meskinis S., Gudaitis R., Kopustinskas V., and Tamulevicius S. / Electrical and piezoresistive properties of ion beam deposited DLC films // Applied Surface Science. - 2008. - V. 254. - №16. - P. 5252-5256.

101. Schwarz F., Thorwarth G., and Stritzker B. / Synthesis of silver and copper nanoparticle containing a-C:H by ion irradiation of polymers // Solid State Sciences. - 2009. - V. 11. - №10. - P. 1819-1823.

102. Kometani R., Yusa K., Warisawa S., and Ishihara S. / Piezoresistive effect in the three-dimensional diamondlike carbon nanostructure fabricated by focused-ion-beam chemical vapor deposition // Journal of Vacuum Science & Technology B. - 2010. - V. 28. - №6. - P. F38-F41.

103. Nakao S., Soga T., Sonoda T., Asada T., and Kishi N. / Optical and electrical properties of nitrogen-doped diamond-like carbon films prepared by a bipolar-type plasma-based ion implantation // Japanese Journal of Applied Physics. -2012. - V. 51. - №1. - P. 01AC04-1 - 01AC04-4.

104. Соловьёв А.А. Устройства со скрещенными электрическими и магнитными полями для нанесения тонкопленочных покрытий на подложки большой площади: дис. к-та тех. наук / А.А. Соловьёв; Институт сильноточной электроники СО РАН - Томск 2007. - 212 с.

105. Жуков В.В., Кривобоков В.П., Янин С.Н. / Распыление мишени при ассистировании магнетронного разряда ионным пучком // Известия Томского политехнического университета. - 2004. - Т. 307. - №7. - С. 40-45.

106. Schiffmann K., Hieke A. / Analysis of microwear experiments on thin DLC coatings: friction, wear and plastic deformation // Wear. - 2003. - V. 254. - P. 565-572.

107. Robertson J. / Diamond-like amorphous carbon // Materials Science and Engineering. - 2002. - V. 37. - P. 129-281.

Л "5

108. Dorfman B.F. / Stabilized sp /sp carbon and metal-carbon composites of atomic scale as interface and surface-controlling dielectric and conducting materials // Handbook of Surfaces and Interfaces of Materials: Surface and Interface Phenomena. - 2001. - V. 1. - №8. - P. 447-508.

109. Евлашин С.А. Исследование оптических и автоэмиссионных свойств углеродных наностенок: дис. к-та физ. мат. наук / С.А. Евлашин; Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова - Москва 2014. - 122 с.

110. Манкелевич Ю.А. Плазменно и термически стимулированное осаждение алмазных пленок: многомерные модели химических реакторов: дис. д-ра физ. мат. наук / Ю.А. Манкелевич; Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова - Москва 2013. - 312 с.

111. Yang W.J., Sekino T., Shim K.B., Niihara K., Auh K.H. / Microstructure and tribological properties of SiOx/DLC films grown by PECVD // Surface and Coatings Technology. - 2005. - V. 194. - P. 128-135.

112. Won Jae Yang, Yong-Ho Choa, Tohru Sekino et al / Structural characteristics of diamond-like nanocomposite films grown by PECVD // Materials Letters. - 2003. - V. 57. - P. 3305-3310.

113. Oliver W.C., Pharr G.M. / Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology // J. Mater. Res. - 2004. - V. 19. - № 1. - P. 3-20.

114. Работкин С.В. Нанесение прозрачных проводящих покрытий на основе оксида цинка методом магнетронного распыления: дис. к-та тех. наук / С.В. Работкин; Институт сильноточной электроники СО РАН - Томск 2009. -146 с.

115. Engstrom C., Berlind T., BirchJ. et al. / Design, plasma studies and ion assisted thin film growth in an unbalanced dual target magnetron sputtering system with a solenoid coil // Vacuum. - 2000. - V.56. - P. 107-113.

116. Кривошеев Я.В., Некрасов В.В. Модульная многофункциональная оптоволоконная спектрометрическая система: - М.: ФГБОУ ВПО «МИИТ», 2011. - 148 с.

117. Егоров Н.Б., Шагалов В.В. Инфракрасная спектроскопия редких и рассеянных элементов: - Томск: Изд-во ТПУ, 2012. - 20 с.

118. Егоров А.С. Инфракрасная Фурье-спектроскопия: - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 40 с.

119. Головин Ю.И. / Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках (Обзор) // Физика твердого тела. - 2008. - Т. 50. - №12. - C. 2113-2142.

120. Yan X.B., Xu T., Yue S.S. et al / Water-repellency and surface free energy of a-C:H films prepared by heat-treatment of polymer precursor // Diamond and Related Materials. - 2005. - V. 14. - P. 1342-1347.

121. Onischenko S.A., Nefyodtsev E.V. / Influence of a Thin Dielectric Film on Electrical Insulation in Vacuum Gaps at the Pulse Voltage // Proc. XXVI Int. Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV-2014). - 2014. -P. 49-51.

122. Grenadyorov, K.V. Oskomov, A.A. Solov'ev, S.V. Rabotkin. Deposition of Silicon-Carbon Coatings from the Plasma of a Non-Self-Sustained Arc Discharge with a Heated Cathode // Technical Physics. - 2016. - V. 61. - No. 5. - P. 690-695.

123. Casiraghi C., Ferrari A.C., Robertson J. / Raman spectroscopy of hydrogenated amorphous carbons // Physical Review B. - 2005. - V. 72. - P. 085401-1 - 085401-14.

124. Nakao S., Choi J., Sonoda T., Kotake S., Yamada Y. / Characterization of diamondlike carbon films prepared using various source gases by plasma-based ion implantation and deposition // Surface and Coatings Technology. - 2018. В печати.

125. Nordell B.J., Karki S., Nguyen T.D. et al / The influence of hydrogen on the chemical, mechanical, optical/electronic, and electrical transport properties of amorphous hydrogenated boron carbide // Journal of Applied Physics. - 2015. - V. 118. - P. 035703-1 - 0.35703-16.

126. Hassanien A.S. and Alaa A. Akl / Influence of composition on optical and dispersion parameters of thermally evaporated non-crystalline Cd50S50-xSex thin films //Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - V. 648. - P. 280-290.

127. Rai Mohamed J., Amalraj L. / Effect of precursor concentration on physical properties of nebulized spray deposited In2S3 thin films // Journal of Asian Ceramic Societies. - 2016. - V. 4. - P. 357-366.

128. Yuan F., Li Z., Zhang T. et al / Enhanced light absorption of amorphous silicon thin films by substrate control and ion irradiation // Nanoscale Research Letters. - 2014. - V. 9. - P. 173.

129. Ahmed Sk.F., Banerjee D., Chattopadhyay / The influence of fluorine doping on the optical properties of diamond-like carbon films // Vacuum. - 2010. -V. 84. - P. 837-842.

130. Kundoo S., Kar S. / Nitrogen and boron doped diamond like carbon thin films synthesis by electrodeposition from organic liquids and their characterization // Advances in Materials Physics and Chemistry. - 2013. - V. 3. - P. 25-32.

131. Ikhmayies S.J., Ahmad-Bitar R.N. / A study of the optical bandgap energy and Urbach tail of spray-deposited CdS: In thin films // Journal of Materials Research and Technology. - 2013. - V. 2(3). - P. 221-227.

132. Manal Abdel-Baki, Fathy A. Abdel-Wahab, and Fouad El-Diasty / One-photon band gap engineering of borate glass doped with ZnO for photonics applications // Journal of Applied Physics. - 2012. - V. 111. - P. 073506-1 - 07350610.

133. Khan S.A., Al-Hazmi F.S., Al-Heniti S., Faidah A.S., Al-Ghamdi A.A. / Effect of cadmium addition on the optical constants of thermally evaporated amorphous Se-S-Cd thin films // Current Applied Physics. - 2010. - V. 10. - P. 145152.

134. Chaudhari J.B., Deshpande N.G., Gudage Y.G., Ghosh A., Huse V.B., Sharma R. / Studies on growth and characterization of ternary CdS1- xSex alloy thin films deposited by chemical bath deposition technique // Appl. Surf. Sci. - 2008. - V. 254. - P. 6810-6816.

135. Abdel-latif A.Y., Mahfoz Kotb H., Hafiz M.M., Dabban M.A. / Influence of heat treatment on the structural, optical and electrical properties of Cd20Sn10Se70 thin films // Materials Science in Semiconductor Processing. - 2015. -V. 30. - P. 502-512.

136. Dai H., Jiang H., Zhan C., Huang N. / Effects of ratio of mixed gases on the surface roughness and nano-hardness of a-C:H films // J. Korean Phys. Soc. -2008. - V. 52. - P. 124-127.

137. Peng X.L., Barber Z.H., Clyne T.W. / Surface roughness of diamondlike carbon films prepared using various techniques // Surf. Coat. Technol. - 2001. -V. 138. - P. 23-32.

138. Liu Y.H., Li J., Liu D.P., Ma T.C., Benstetter G. / Properties and deposition processes of a-C:H films from CH4/Ar dielectric barrier discharge plasmas // Surf. Coat. Technol. - 2006. - V. 200. - P. 5819-5822.

139. Chen L.Y., Hong F.C.N. / Effects of SiOx -incorporation hydrocarbons on the tribological properties of DLC films // Diamond Related Materials. - 2001. -V. 10. - P. 1058-1062.

140. Robertson J. / Diamond-Like Carbon Films, Properties and Applications // Comprehensive Hard Materials. - 2014. - V. 3. - P. 101-139.

141. Zavaleyev V., Walkowicz J. / Influence of the substrate bias potential on the properties of ta-C coatings deposited using Venetian blind plasma filter // Thin Solid Films. - 2015. - V. 581. - P. 32-38.

142. Grischke M., Bewilogua K., Trojan K., Dimigen G. / Application oriented modifications of deposition processes for diamond-like-carbon-based coatings // Surf. Coat. Technol. - 1995. - V. 74-75. - P. 739-745.

143. Memming R. /Properties of polymeric layers of amorphous hydrogenated carbon produced by a plasma-activated chemical vapour deposition process I: Spectroscopic investigations // Thin Solid Films. - 1986. - V. 1986. - P. 279-289.

144. Batrakov A.V., Johnson D. J., and Proskurovsky D.I. // Proc. 2nd Int. Cong. on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials. - Tomsk. 2006. - P. 134-137.

145. Tsygankov R.V., Onischenko S.A., Nefyodtsev E.V. // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. - 2011. - V. 18. - No. 6. - P. 2143-2150.

146. Onischenko S.A., Nefyodtsev E.V. // Proc. XXVI Int. Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV-2014). - Mumbai, India. -2014. - P. 49-51.

147. Korovin S. D., Mesyats G. A., Pegel I. V., et al. // IEEE Trans. Plasma Science. - 2000. V. 28. - P. 485-495.

148. Mesyats G.A. and Proskurovsky D.I. // Springer-Verlag Berlin, Heidelberg. - 1989.

149. Mayberry C.S., Wroblewski B., Schamiloglu E., and Fleddermann C.B. // J. Appl. Phys. - 1994. - V. 76. - P. 4448-4450.

150. Jedynak L. // J. Appl. Phys. - 1964. - V. 35. - P. 1727-1733.

151. Paraliev M., Gough C., Ivkovic S., Pimpec F. Le. // IEEE. Proc. IPMHVC 2010 Int. Power Modulator and High Voltage Conference. - Atlanta, USA.

- 2010. - P. 4.

152. Meskinis S., Gudaitis R., Tamulevicius S., et al. // Materials Science. -2009. - V. 15. - No. 1. - P. 3-6.

153. Dorfman B.F. // Thin Solid Films. - 1998. - V. 330. - P. 76-82.

154. Opydo W., Grzybowski S., Kuffel E. // Physica B+C. - 1981. - V. 104.

- P. 76-81.

155. Кривобоков В.П., Сочугов Н.С., Соловьёв А.А. / Учебное пособие «Плазменные покрытия (методы и оборудование)». - Томск: Изд. Томского политехнического университета, 2008. - 104 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

l_TLj

impul se-pro/ect

Акционерное общество Научно-Ирошвидствснная Компания

«И МПУ Л ЬС-11 роек- г»

630073.1 Новосибирск, Чикрпряйон Гпрский. 10 Э.гсюроннам почгн: nvoit?; ^p-n-oieci.ni

Тел R-1Я1-127 Q"? IS WWW-CTpatIhiin: httpi.Vimp-pnoicct.m.;

Дня преде: аилеиия и диссертишонпый сопгт Д 212.268.04

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Гренадёрова A.C.'. на чему: «Исследование особенностей формирования a-C:II:SiO, плёнок методом

ллазмохимического осаждения» Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной рабочы, представляемой Греналёровым A.C. на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 01.04.04 - Физическая электроника актуальны, представляют практический интерес и были использованы для осаждения a-C:H:Si04 пленки на отдельные летали дискового кардиоиасоса из титана с целью;

- снизить шероховатость поверхности;

- придать деталям износостойкие свойства.

Генеральный директор АО НПК «ИМПУЛЬС-проект»

Головин А.М.