Структурная и химическая модификация аморфных алмазоподобных кремний-углеродных пленок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Баринов Алексей Дмитриевич

• Баринов Алексей Дмитриевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Баринов Алексей Дмитриевич

Общая характеристика работы

Глава 1. Покрытия на основе углерода

1.1. Методы управления свойствами неупорядоченных полупроводников

1.2. Разновидности углеродных покрытий

1.3. Аморфные алмазоподобные кремний-углеродные плёнки

1.3.1. Технология синтеза плёнок

1.3.2. Структура кремний-углеродных плёнок. Нанокомпозиты на их основе

1.3.3. Свойства кремний-углеродных плёнок

1.3.4. Области применения кремний-углеродных плёнок

Выводы и постановка задачи

Глава 2. Экспериментальные методы и оборудование для проведения исследований. Изготовление образцов

2.1. Растровая электронная микроскопия

2.2. Рентгеноспектральный микроанализ

2.3. Просвечивающая электронная микроскопия

2.4. Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ)

2.5. Измерение электрофизических свойств

2.5.1. Зарядовая релаксационная спектроскопия глубоких уровней

2.5.2. Приборы для измерения электрофизических параметров

2.6. Исследование механических свойств

2.7. Получение аморфных алмазоподобных кремний-углеродных плёнок

2.8. Изготовление образцов для измерений

Глава 3. Структурная модификация аморфных алмазоподобных кремний-углеродных плёнок

3.1. Факторы и методы структурной модификации

3.2. Морфология и электропроводность кремний-углеродных плёнок

3.3. Модификация плёнок изменением потенциала смещения

3.4. Модификация путём бомбардировки атомами аргона

3.5. Модификация поверхности плёнок лазерным излучением

Выводы по главе

Глава 4. Химическая модификация кремний-углеродных плёнок

4.1. Модификация переходными металлами

4.1.1. Способ вхождения металла

4.1.2. Морфология плёнок

4.1.3. Механические свойства

4.1.4. Электрофизические свойства

4.2. Модификация алюминием

Выводы по главе

Заключение

Библиографический список

Приложение П1

Приложение П2

Приложение П3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурная и химическая модификация аморфных алмазоподобных кремний-углеродных пленок»

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Плёнки аморфного алмазоподобного углерода впервые синтезировали около 60 лет назад. В настоящий момент спектр их применений очень широк: электроника и оптоэлектроника, авиа- и автомобилестроение, медицина и пр.

Однако покрытия на основе алмазоподобного углерода обладают рядом недостатков: из-за высоких внутренних механических напряжений невозможно получить плёнки толщиной более 2 мкм, по той же причине они имеют достаточно ограниченную адгезию к различным поверхностям. Также плёнки имеют низкую температурную стабильность, и при нагреве свыше 200 °С происходит их графи-тизация и разрушение. Помимо этого при введении в плёнку металла (получение нанокомпозита) более 30 ат.% углеродная матрица начинает кристаллизоваться.

Кремний-углеродные плёнки, получаемые из кремнийорганического вещества, не сильно теряют в механических свойствах по сравнению с плёнками аморфного углерода, однако обладают лучшей адгезией, более высокой термостабильностью (не менее 300 °С) и могут быть получены с толщиной до 100 мкм.

Серьёзное отличие нанокомпозитов на основе кремний-углеродных плёнок заключается в том, что при введении большого количества металла, матрица остаётся аморфной и устойчивой. Этот факт позволяет менять содержание металла в плёнках в достаточно широких пределах, варьируя тем самым различные свойства получаемых нанокомпозитов.

Таким образом, аморфные алмазоподобные кремний-углеродные плёнки и нанокомпозиты на их основе являются новыми перспективными материалами, что определяет актуальность их исследований.

Степень разработанности темы исследования. Несмотря на указанные достоинства кремний-углеродных плёнок и нанокомпозитов на их основе, методы контролируемого изменения свойств этих материалов разработаны весьма слабо, зачастую отсутствует понимание физических механизмов изменения

свойств под воздействием различных факторов. Редко встречаются попытки количественных оценок взаимосвязи структуры материала с его физическими свойствами.

Цель диссертации - разработка и исследование новых, а также исследование и расширение возможностей существующих методов управления свойствами алмазоподобных кремний-углеродных материалов на основе изучения взаимосвязи структура материала - его свойства. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать эффективные методы структурной модификации свойств аморфных алмазоподобных кремний-углеродных плёнок при постоянном химическом составе;

• применить выбранные методы структурной модификации для управления электрофизическими и трибологическими свойствами кремний-углеродных плёнок;

• исследовать возможности химической модификации кремний-углеродных плёнок путём введения в них различных металлов;

• выявить физические механизмы влияния вводимых металлов на свойства материала и их концентрационные зависимости.

Научная новизна работы 1. Для управления величиной электропроводности аморфных кремний-углеродных плёнок впервые применён метод структурной модификации в процессе синтеза плёнок. В качестве модифицирующих факторов использовались напряжение смещения на подложкодержателе и бомбардировка растущей плёнки ионами аргона. Показано, что варьирование указанных факторов позволяет контролируемо изменять электропроводность материала на 7 порядков величины (от 3*10-13 до 1*10-6 Ом-1см-1) при неизменном химическом составе. Проанализированы физические причины наблюдаемых изменений.

2. Впервые показано, что структурная модификация поверхности кремний-углеродных плёнок методом лазерного текстурирования приводит к созданию заданного рельефа поверхности при сохранении практически неизменными значений коэффициента трения и скорости износа. При этом в результате модификации поверхность плёнки становится гидрофобной.

3. Введение в кремний-углеродную плёнку переходных металлов (молибден, гафний, вольфрам и титан) приводит к образованию проводящей нанокри-сталлической фазы на основе карбидов данных металлов. При этом экспериментально доказано, что во всех случаях образуется карбид металла с химической формулой МеС. Размер наночастиц лежит в пределах от 1 до 4 нм и зависит от концентрации и типа металла.

4. Введение указанных металлов позволят получать материалы с электропроводностью от 1х10-6 до 1х103 Ом-1 см-1. Обнаружено существенное различие в характере концентрационных зависимостей электропроводности металлсодержащих кремний-углеродных плёнок для различных металлов (тантала, гафния, молибдена и вольфрама). Установлено, что данное различие зависит от размера наночастиц (7) и работы выхода электронов (Ф) для карбидов данных металлов и определяется параметром 2 • VФ.

5. Обнаружено наличие двух видов концентрационных зависимостей механических свойств (нанотвёрдости и модуля упругости) металлсодержащих кремний-углеродных плёнок для различных переходных металлов. Показано, что вид зависимостей определяется двумя конкурирующими процессами: возрастание вклада карбидной фазы с увеличением содержания металла и уменьшение вклада кремний-углеродной матрицы по причине изъятия атомов углерода из неё на образование карбида металла.

6. Впервые показано резкое отличие структуры и свойств алюминийсодержа-щих кремний-углеродных плёнок от плёнок, содержащих переходные металлы (отсутствие кристаллической нанофазы, неперколяционный характер концентрационной зависимости электропроводности).

Практическая значимость работы состоит в развитии научных основ для совершенствования возможностей управления свойствами алмазоподобных аморфных кремний-углеродных плёнок методами структурной и химической модификации.

Реализация данного подхода позволила контролируемо изменять электро-

13 3 11

проводность плёнок на 16 порядков величины (от 2*10- до 1*10 Ом- см-) при сохранении аморфного состояния кремний-углеродной матрицы.

Определена эффективность воздействия разных факторов структурной модификации (потенциал смещения подложкодержателя и бомбардировка растущей плёнки ионами аргона) на величину электропроводности плёнок.

Показана возможность создания заданного рельефа поверхности плёнок методом лазерного текстурирования при сохранении практически неизменными значений коэффициента трения и скорости износа.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Возможность изменения электропроводности кремний-углеродных плёнок на 7 порядков величины (от 3*10-13 до 1*10-6 Ом-1см-1) при неизменном химическом составе путём варьирования потенциала смещения под-ложкодержателя и давления аргона в вакуумной камере.

2. Комбинация методов структурной и химической модификации позволяет контролируемо изменять электропроводность плёнок на 16 порядков ве-

11 "5 11

личины (от 3*10- до 1*10 Ом- см- ) при сохранении аморфного состояния кремний-углеродной матрицы.

3. Использование методики лазерного текстурирования поверхности для получения пористых структур, используемых в качестве микрорезервуаров для смазывающего материала (масла).

4. Вид концентрационной зависимости механических свойств металлсодержащих кремний-углеродных плёнок определяется двумя конкурирующими процессами: возрастанием вклада карбидной фазы с увеличением содержания металла и уменьшением вклада кремний-углеродной матри-

цы по причине изъятия атомов углерода из неё на образование карбида металла.

5. Различие в характере концентрационных зависимостей электропроводности металлсодержащих кремний-углеродных плёнок для различных переходных металлов зависит от размера наночастиц (г) и работы выхода электронов (Ф) для карбидов данных металлов и определяется параметром 2

6. Алюминийсодержащие кремний-углеродные плёнки не содержат нано-кристаллической фазы, что приводит к существенному отличию их свойств от свойств плёнок, содержащих переходные металлы.

Объекты и методы исследований. Объектами исследования являются аморфные алмазоподобные кремний-углеродные плёнки, полученные плазмохи-мическим разложением кремнийорганического вещества полифенилметилсилок-сана, и металлсодержащие нанокомпозиты на их основе, полученные одновременным плазмохимическим разложением полифенилметилсилоксана и магне-тронным распылением металлической мишени (Та, Мо, ИГ, Т1, А1).

Основными методами исследования являются сканирующая зондовая микроскопия (атомно-силовая), рентгеноспектральный микроанализ, просвечивающая микроскопия высокого разрешения, наноиндентирование, измерение электрофизических и механических параметров и характеристик.

Степень обоснованности и достоверность полученных научных результатов определяется использованием современного сертифицированного оборудования, согласием результатов, полученных различными методами, а также воспроизводимостью результатов.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследований использованы при выполнении проектов по грантам РФФИ № 13-07-00173-а «Изучение зависимостей «состав-структура-свойство» алмазоподобных нанокомпозитов», № 16-07-00147-а «Физическая и химическая модификация свойств алмазоподобных кремний-углеродных материалов и нанокомпозитов на их основе», РНФ № 15-12-

00039 «Лазерное структурирование поверхности для модификации трибологиче-ских свойств нанокомпозитных углеродных покрытий». Полученные в результате исследования результаты были использованы компанией ЗАО «МПОТК «ТЕХ-НОКОМПЛЕКТ» при выполнении НИР «Разработка перспективных технологий и конструкций изделий интеллектуальной силовой электроники для применения в аппаратуре промышленного назначения и в специальных системах (триод с автоэмиссионным катодом на основе алмазоподобных плёнок) в рамках выполнения Государственного контракта от 03.10.2013 г. №14.429.11.0001 Министерства образования и науки РФ, а также внедрены в учебный процесс подготовки бакалавров и магистров по направлению «Электроника и наноэлектроника» в Институте Радиотехники и Электроники Национального исследовательского университета «МЭИ». Подготовлено и издано методическое пособие для студентов по работе на сканирующих зондовых микроскопах «Определение характеристик оптических дисков методами туннельной и атомно-силовой микроскопии» (М. : Изд-во МЭИ, 2013. - 16 с.).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIX, XX международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электроника и энергетика» (Москва, 2013, 2014 гг.); на XVIII российском симпозиуме по растровой микроскопии и аналитическим методам исследования твёрдых тел (Черноголовка, 2013 г.); на IX, X международных конференциях «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 2014, 2016 гг.); на VII всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Диагностика наноматериа-лов и наноструктур» (Рязань, 2014 г.); на научно-методическом семинаре «Флук-туационные и деградационные процессы в полупроводниковых приборах (метрология, диагностика, технология, учебный процесс» (Москва, 2014 г.); на 26th International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (ICANS26) (на 26 Международной конференции по аморфным и нанокристаллическим полупроводникам) (Ахен, Германия, 2015); на XXVII международной инновационно-

ориентированной конференции молодых учёных и студентов (Москва, 2015 г.); на VIII международной научно-технической конференции «Микро- и нанотехноло-гии в электронике» (Нальчик, 2016 г.); на XVII Nordic Symposium on Tribology (симпозиум по трибологии) (Хямеэнлинна, Финляндия, 2016 г.); на XIV International Seminar on Mathematical Models and Modeling in Laser-Plasma Processes and Advanced Science Technologies (международном семинаре по математическим моделям и моделированию в лазерно-плазменных обработках и передовых научных технологиях) (Москва, 2016 г.); на International Conference on Diamond and Carbon Materials (международной конференции по алмазу и углеродным материалам) (Монреаль, Франция, 2016 г.).

Личный вклад автора состоял в проведении экспериментальных исследований химического состава образцов, морфологии поверхности, электропроводности плёнок и параметров глубоких уровней, написании программного кода для нахождения числа атомов металла в наночастице определённого размера, участии в обсуждении и анализе полученных результатов и в написании научных публикаций по результатам работы.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 18 печатных трудах, из них 5 статей в журналах, входящих в перечень ВАК и в международные системы цитирования.

Глава 1. Покрытия на основе углерода

В нынешнее время широко распространено нанесение покрытий на основе плёнок углерода и его модификаций. История углеродных покрытий насчитывает уже немногим более 60 лет. В начале 50-х годов прошлого столетия были синтезированы плёнки аморфного гидрогенизированного углерода a-C:H [1], а спустя 20 лет - плёнки аморфного углерода a-C [2]. Далее с начала 90-х годов начинается активное исследование алмазоподобных материалов для применения в области трибологии и изготовления приборов электронной техники. Интерес к этим покрытиям вызван тем, что их свойства схожи со свойствами алмаза и характеризуются оптической прозрачностью в широком диапазоне длин волн, наличием высокой коррозионной стойкости, химической инертности, а также высокой прочностью. Такие покрытия имеют сравнительно малую толщину (до 1 мкм) и простоту в производстве [3]. Развитие различных областей, в которых применяются эти материалы, приводит к необходимости управления их свойствами.

1.1. Методы управления свойствами неупорядоченных полупроводников

Известно, что свойства неупорядоченных полупроводников слабо чувствительны к примесям. Так, например, в аморфном кремнии a-Si большое число собственных дефектов вызывает наличие высокой плотности локализованных состояний в запрещённой зоне полупроводника. Происходит это из-за отсутствия в некристаллическом материале дальнего порядка в расположении атомов в условии жёсткой четырёхкоординированной структурной сетки. Вторая причина, характерная уже для халькогенидных стеклообразных полупроводников, заключается в том, что встраивание примесных атомов приводит к изменению соотношения между положительно и отрицательно заряженными дефектами (С$ и Cf), либо в результате релаксации мягкой структурной сетки примесный атом насыщает все свои связи и остаётся электрически нейтральным. Это вызывает закрепление уровня Ферми в запрещённой зоне [4].

В связи с этим управление свойствами этих материалов представляет собой серьёзную проблему. В качестве альтернативы легированию в случае отсутствия дальнего порядка в атомной структуре материала выступают структурная и химическая модификации.

Структурная модификация. Известно, что структура некристаллических материалов коррелирует с их свойствами [5]. При структурной модификации изменяется структура материала, а химический состав остаётся неизменным. Структура некристаллического материала определяется технологическими режимами процесса его получения. Аморфные материалы получают при неравновесных условиях технологического процесса, и эта неравновесность приводит к сильной зависимости атомной структуры вещества, его фазового и компонентного составов, параметров неоднородностей не только от методов изготовления, но также и от режимов технологического процесса.

Следствием изменения структуры вещества является изменение электрических, оптических, механических и прочих свойств некристаллического материала.

Для метода структурной модификации выделяется 4 уровня, отличающихся различными изменениями структуры материала (таблица 1.1) [6]. Воздействие на структуру на уровне ближнего порядка приводит к значительным изменениям практически всех свойств полупроводникового материала. В качестве яркого примера можно привести разнообразие аллотропных кристаллических модификаций углерода. Так, две аллотропные модификации углерода - графит и алмаз -имеют различие в гибридизации электронных орбиталей, длинах и энергиях связей углерод—углерод и, соответственно, атомной структуре. Свойства их существенно разнятся: графит является проводящим, мягким материалом, а алмаз наоборот представляет собой очень хороший диэлектрик, эталон прочности.

Таблица 1.1 - Уровни структурной модификации некристаллических материалов

Уро- Изменения Способ воз- Характеристика Группы чув- Примеры чув-

вень структуры действия чувствительных ствительных ствительных

свойств свойств свойств

1 Ближний Различные Все свойства Все свойства Все свойства

порядок методы и ре-

жимы полу-

чения

2 Средний Воздействия Свойства, связан- Механические Вязкость, твёр-

порядок в период из- ные с перегруппи- свойства, фазо- дость, модуль

готовления ровкой структур- вые переходы Юнга, фотосжа-

или термооб- ных единиц тие плёнок, тем-

работок пература и энер-

внешними гия активации

факторами кристаллизации

3 Морфоло- Изменения Свойства, завися- Электрические, Электропровод-

гия режимов по- щие от макронеод- оптические ность на пере-

лучения и об- нородностей менном токе

работок

4 Подсистема Изменения Свойства, завися- Электрические, Полевая зависи-

дефектов режимов по- щие от распреде- фотоэлектриче- мость электро-

лучения; об- ления плотности ские проводности

работки, воз- локализованных

действующие состояний и от по-

на подсисте- ложения уровня

му дефектов Ферми

Изменением структуры на уровне среднего порядка является варьирование двугранного угла как по величине, так и по знаку, изменения количественного соотношения различных структурных единиц, в материале. Изменения знака двугранного угла в стеклообразном селене позволяет получать либо цепочечную атомную структуру (чередующийся знак двугранного угла), либо кольцеобразную

структуру (постоянный знак двугранного угла). Свойства этих двух модификаций существенно различаются между собой.

Морфология плёнок неупорядоченных полупроводников может меняться при варьировании параметров технологического процесса. Известно, что получение этих материалов связано с термодинамически неравновесными процессами, что вызывает образование неоднородностей по мере роста плёнок вследствие самоорганизации структуры. Присутствие таких неоднородностей и рассматривается как проявление морфологии.

Положение уровня Ферми, а также возможность его перемещения в запрещённой зоне связаны с дефектами в полупроводниковом материале. А значит, влияя на систему дефектов тем или иным образом, можно получить изменение свойств, определяемых положением уровня Ферми, а это в первую очередь электрические и фотоэлектрические свойства.

Соответственно, воздействием на тот или иной уровень изменения структуры, можно управлять различными свойствами некристаллического материала.

Химическая модификация. Нанокомпозиты. Метод химической модификации был предложен С. Овшинским в 1977 году [7]. Химическая модификация представляет собой управляемое введение нового химического элемента в исходный материал. Но в отличие от обычного легирования количество нового вещества измеряется не тысячными долями, а единицами и десятками процентов. Стоит напомнить, что при легировании кристаллических полупроводников практически не обнаруживается изменение их атомной структуры. Но введение большого количества примеси вызывает образование различных видов дефектов. С этого момента уже говорят о модификации полупроводникового материала. В некоторых случаях содержание модификатора может быть таким, что образуется композитный материал.

Под композитным материалом понимают систему со сложным составом, в котором можно выделить несколько не зависящих друг от друга фаз. Фазы могут различаться составом, структурой, формой в макромасштабе, свойствами и пр.

Если характерный размер одной из фаз становится менее 100 нм, то такой материал считается нанокомпозитом. Выделение нанокомпозитов в отдельный от композитов класс оправдано тем, что:

1. при уменьшении размеров одной из фаз, у неё увеличивается отношение «площадь поверхности - объём» (обратно пропорционально линейному размеру фазы), т.е. увеличивается доля поверхностных атомов по сравнению с объёмными;

2. уменьшение размеров фазы до величины порядка длины волны де Брой-ля приводит к возникновению квантоворазмерных эффектов.

Таким образом, нанокомпозитные материалы проявляют иные свойства, чем аналогичные по составу композиты. Нанокомпозитные, как и композитные, материалы проявляют свойства каждой из входящих в состав фаз. Соответственно, в зависимости от типа фазы, её количества, можно управлять свойствами конечного вещества.

Авторы работы [8] предлагают следующую классификацию нанокомпози-там по размерности:

• нульмерные (0Э) - все три измерения имеют размер порядка 1 нм (нано-частицы металлов и их оксидов, квантовые точки и пр.);

• одномерные (Ш) - наполнитель наноразмерен в двух измерениях (нано-трубки, нановолокна и пр.);

• двумерные (2Э) - слои нанометровой толщины (слоистые силикаты, халькогениды металлов, графит и пр.).

Выше указывалось, что к нанокомпозитам относят материалы, у которых характерный размер одной из фаз становится менее 100 нм. В связи с этим приведённую классификацию следует дополнить трёхмерными (3Э) нанокомпозита-ми, у которых все три размера наполнителя ограничены 100 нм.

1.2. Разновидности углеродных покрытий

Благодаря тому, что углерод имеет три вида гибридизации электронных ор-

3 2

биталей (sp -, sp - и sp-), он формирует множество различных структур, как упорядоченных, так и неупорядоченных, в зависимости от количественного содержания той или иной гибридизации электронных орбиталей атомов. Каждый вид ги-

-5

бридизации характеризуется структурой, длиной и энергией связи. В sp -конфигурации, такой как у алмаза, четыре валентных электрона задают тетраэд-рическую ориентацию орбиталей, которые создают сильные а-связи с соседними атомами. В органической химии типичным примером такого соединения является

Л

молекула этана C2H5. В трёхкоординированной sp -конфигурация, как у графита, три из четырёх валентных электрона задают тригональную ориентацию орбита-лей, которые формируют а-связи в одной плоскости. Четвёртый электрон находится на п-обитали, которая ортогональна плоскости а-связей. Эта п-орбиталь формирует слабую п-связь с другими п-орбиталями соседних атомов. В этой конфигурации углерод имеет кратную связь с другим атомом углерода, как в молекуле этилена C2H4. В sp-конфигурации два из четырёх валентных электрона формируют а-связи, а оставшиеся электроны находятся на п-орбиталях, ортогональных друг другу и оси а-связи. Такая конфигурация присутствует в молекулах ацетилена C2H2.

По своим свойствам плёнки алмазоподобного углерода (в англоязычной литературе - «diamond-like carbon», DLC) являются наиболее близкими к алмазу

-5

благодаря высокому содержанию в них sp -гибридизованных атомов углерода. Варианты различных типов углеродных покрытий представлены тройной фазовой

3 2

диаграммой (рисунок 1.1). В зависимости от содержания sp -, sp -гибридизированного углерода и водорода получается то или иное соединение. В левом нижнем углу диаграммы располагаются формы аморфного углерода с гра-фитоподобной структурой, такие как сажа, уголь, стеклообразный углерод и гра-фитоподобные плёнки аморфного углерода. Правый нижний угол ограничивает

область углеводородных полимеров (полиэтилен (СН2)П, полиацетилен (СН)П). Ниже этой области плёнки не образуются. Различные технологические методы осаждения плёнок позволяют получать плёнки аморфного углерода с разным со-

"5

держанием Бр -связей, а также плёнки гидрогенизированного аморфного углерода, расположенные внутри тройной фазовой диаграммы. Для того чтобы различать аморфный углерод с большим числом Бр -связей от аморфного углерода с

л

большим числом Бр -связей автор [10] ввёл обозначения 1а-С (тетраэдрический аморфный углерод) и а-С (аморфный углерод) соответственно. Вариации метода плазмохимического газофазного осаждения (РБСУО) позволили получить гидро-

"5

генизированный аморфный углерод как с малым содержанием Бр -связей а-С:Н, так и с большим содержанием Бр -связей 1а-С:Н. Однако название а-С и а-С:Н применяется для аморфного углерода вообще, без уточнения количества Бр -связей, поэтому для графитоподобного аморфного углерода это название не очень удачное и его правильнее обозначать, например, 1га-С, 1ха-С:Н (трёхкоординиро-ванный аморфный углерод).

Бр Алмазоподобный

Рис. 1.1 - Тройная фазовая диаграмма системы углерод—водород [9]

Введение в плёнку водорода дало возможность варьировать в широких пределах оптические, электрические, механические свойства аморфных углеродных плёнок [11]. Введение дополнительных химических элементов в углеродные плёнки приводит к изменению имеющихся или появлению новых свойств как фи-

зических, так и химических. Вводить в плёнку углерода возможно как металлы, так и неметаллы, а также их композицию. В этих случаях стоит говорить уже о нанокомпозитных плёнках. Разновидности алмазоподобных покрытий на основе углерода по данным [12] приведены на рисунке 1.2. Пример варьируемых свойств при изменении структурного и/или химического составов плёнки указаны под названием соединения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Баринов Алексей Дмитриевич, 2017 год

- :

-

- ■

;

-

■ -

;

*

1 -11— \¥С 1 -11— МоС 1 1 1 1 -11— ГаС 1

я 10л

10

10

10

10

10"

а

н

о ев В О

в

сЗ

в

я

г В

ей

Он

н я

о В

в

о «

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 Размер наночастиц, нм

Рис. 4.22 - Зависимости расстояния между наночастицами и концентрации наночастиц от их размера для вольфрам-, молибден- (чёрные кривые и стрелки) и танталсодержащих (красные

кривые и стрелки) плёнок

Чёрные кривые и стрелки соответствуют плёнкам с вольфрамом и молибденом, а красные - с танталом. Результатом этих расчётов является близость значений расстояний между наночастицами для молибденсодержащих и танталсодер-

18 3

жащих плёнок, при этом концентрация наночастиц карбида тантала (3*10 см-)

19 3

на порядок ниже, чем карбида молибдена (3*10 см-). Поэтому предположение о влиянии размера наночастиц и расстояния между ними не подтверждается. Однако помимо расстояния между наночастицами туннельный ток определяется согласно выражению (4.9) также работой выхода электрона из наночастицы. К сожалению, в литературе отсутствуют данные по величине работы выхода электрона для карбида молибдена, однако имеются данные по другим материалам: для ТаС работа выхода составляет порядка 3,1 эВ, для ^'С - 3,6 эВ, для НС - 2,04 эВ. Как видим, разница работ выхода составляет от 0,5 до 1,5 эВ. Попробуем оценить порядок величины работы выхода для МоС. Согласно выражению (4.9) отноше-

ние электропроводностеи и токов при равной концентрации металлов оценивается как

_ТоС _ }_ТаС_ ^ е Хр ^ _ ^ ^^ с _ ^^ ^ . ^ ,

_Мо С } Мо С (4.12)

где индексы указывают принадлежность к молибденсодержащему или танталсо-держащему нанокомпозиту. При содержании металла 10 ат.% электропроводности различаются на 5 порядков (рисунок 4.17). В предположении равномерного распределения наночастиц в матрице расстояние между наночастицами примем

0,7 нм (рисунок 4.22). Тогда кТаС_км0с _ _ 1п (_—) /г « 20 н м _ 1. Разница

^Ф ТаС _ ЖМОС _ 4л НМ ~ 0 , 3 э В 1 / 2, что приводит нас к значению работы вы-

—V 2 1 о

2

хода Ф М0 с _ (VФТаС _ 0 , 3 э В 1/2) _ 2 , 1 э В. Данное значение работы выхода для карбида молибдена меньше, чем для металла (4,2 эВ), что похоже на соотношения для других металлов и их карбидов (таблица 4.9).

Таблица 4.9 - Значение работы выхода для некоторых металлов и их карбидов [192]

Металл Работа выхода, эВ Карбид металла Работа выхода, эВ

НГ 3,53 НС 2,04

Та 4,13 ТаС 3,05 - 3,14

W 4,54 WC 3,6

Мо 4,20 МоС —

При этом электропроводность вольфрамсодержащих плёнок имеет значения близкие к проводимости плёнок с молибденом и гафнием. Однако следует учитывать, что высокое значение работы выхода для карбида вольфрама (3,6 эВ) компенсируется малым расстоянием между наночастицами (0,3 нм).

В итоге при близких значениях расстояния между проводящими наночасти-цами для карбида тантала и карбида молибдена (0,7 нм) разница в работах выхода электрона для этих карбидов (3,1 эВ для ТаС и 2,1 эВ для МоС) обеспечивает существенное отличие в электропроводности при малом содержании металла. В то

же время, не смотря на высокое значение работы выхода для карбида вольфрама (3,6 эВ) по сравнению с карбидом тантала (3,1 эВ), высокое значение проводимости плёнок с вольфрамом обеспечивается меньшим расстоянием между проводящими наночастицами (0,3 нм) по сравнению с плёнками с танталом (0,7 нм). Таким образом, разница в величинах туннельного тока при равном содержании металла в плёнках определяется разницей величины (г • VФ). Вместе с тем это не объясняет причину различного характера концентрационных зависимостей электропроводности, объяснения которых возможны на базе применения различных теорий для плёнок с разными металлами: теория протекания с учётом туннелиро-вания между проводящими наночастицами и увеличением концентрации оборванных связей в матрице для плёнок с танталом, лестничная перколяция для плёнок с молибденом и гафнием. Из рисунка 4.22 можно заметить, что наклон зависимости расстояния между наночастицами от размера наночастиц у молибден-содержащих плёнок выше, чем у танталсодержащих. Учитывая, что график построен для одной концентрации металла в плёнке (10 ат.%), то с ростом содержания металла расстояние между наночастицами будет уменьшаться и можно ожидать, что для плёнок с танталом это уменьшение будет происходить медленнее из-за меньшего наклона зависимости, чем для плёнок с молибденом и вольфрамом. Поэтому для плёнок с танталом эффект «лестничной» перколяции не будет проявляться.

Рассмотрим температурные зависимости электропроводности. По мере возрастания количества металла в плёнке происходит уменьшение энергии активации проводимости. Это хорошо видно на концентрационных зависимостях электропроводности образцов с танталом, снятых при разных температурах (рисунок 4.23а). С увеличением содержания проводящей фазы наклон прямых, построенных в координатах — 1/Т уменьшается, что свидетельствует об уменьшении величины энергии активации проводимости. Аналогичные результаты наблюдаются и на плёнках с молибденом (рисунок 4.23б) и с гафнием (рисунок 4.23в).

550 500

450

10/T, 1/K а)

Температура, К 400 350

300

10

s

_о S

о

л н о С

S S

ч с и о а. с я ов

К —

ч tu ч

10

10

1 ' 11 ,14ат.? i . , 4 ' 22,68 ат.% / 1

+ т, :

: 14 ,1 ат.%

- ▼—

TÖD^T. /о

8, 78 ат.°/

---* _ •

; 7, 42 ат.°/ 0

-1- 1 1 1 1 1 1 i

2,0 2,2

2,4

2,6 2,8 îoVr, 103/К

3,0

3,2 3,4

б)

в)

Рис. 4.23 - Температурные зависимости электропроводности плёнок с танталом (а), молибденом (б) и гафнием (в) при различном содержании металла

При малых содержаниях металла в плёнке, до порога протекания, температурная зависимость электропроводности плёнок определяется согласно выражению (3.4): а = а0 ехр (— ^т). Определение величины энергии активации проводимости даёт следующую концентрационную зависимость этого параметра от содержания металла (рисунок 4.24). Из рисунка видно, что энергия активации тан-талсодержащих плёнок плавно уменьшается до концентрации металла 12 ат.% со значения 0,3 эВ до 0,24 эВ, после чего происходит достаточно резкое падение этой величины до значений менее 10 мэВ, т.е. порядка кТ, при содержании металла 19 ат.%. Подобные резкие спады величины энергии активации электропроводности наблюдаются и в образцах с другими металлами. В гафнийсодержащих плёнках скачок энергии активации электропроводности наблюдается при содержании металла 19 - 21 ат.%, а в молибденсодержащих плёнках при 14 ат.%, что соответствует второму (при большой концентрации металла) скачку электропроводности (рисунок 4.19). Резкое уменьшение величины энергии активации опре-

деляется образованием проводящих каналов и организацией токопереноса по ним, что приводит к практически отсутствию температурной зависимости проводимости при высоком содержании металла (рисунок 4.23).

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Содержание металла, ат.%

Рис. 4.24 - Концентрационная зависимость энергии активации проводимости плёнок с танталом, гафнием и молибденом

Высокое по отношению к другим значение энергии активации в области до скачка проводимости для плёнок с танталом 0,24 - 0,30 эВ связано с тем, что влияние эффекта туннелирования между наночастицами, как было установлено выше, ослаблено из-за большего значения величины (г • VФ) по сравнению с плёнками с молибденом (0,04 - 0,08 эВ) и гафнием (0,08 - 0,12 эВ).

Резюмируя вышесказанное, можно привести заключение для плёнок с переходными металлами:

1. при введении в кремний-углеродную плёнку переходных металлов за счёт взаимодействия атомов металла с углеродом, входящем в плёнку, образуются металлоподобные карбиды;

2. величина электропроводности при введении металла до 30 - 35 ат.% возрастает на 9 порядков величины от 1х10-6 до 1*103 Ом-1 см-1;

3. увеличенное значение (г • VФ) для плёнок с танталом по сравнению с плёнками с гафнием, молибденом и вольфрамом концентрационная зависимость проводимости у первых отличается от остальных;

4. меньшая скорость изменения размеров проводящих наночастиц в плёнках с танталом по сравнению с плёнками с гафнием, молибденом и вольфрамом приводит к отсутствию нескольких скачков на концентрационной зависимости проводимости;

5. из температурных зависимостей проводимости для плёнок с танталом, молибденом и гафнием обнаруживается уменьшение энергии активации проводимости с ростом содержания металла; при малой концентрации металла энергия активации для плёнок с танталом выше (0,24 - 0,30 эВ), чем для плёнок с гафнием (0,08 - 0,12 эВ) и молибденом (0,04 - 0,08 эВ), что связано с меньшим влиянием туннелирования в результате увеличенного значения (г • 7Ф) у плёнок с танталом.

4.2. Модификация алюминием

Выше было показано, что переходные металлы (тантал, молибден, гафний и вольфрам) при вхождении в кремний-углеродную плёнку образуют металлопо-добный карбид. Ожидалось, что введение непереходного металла, такого как алюминий, также приведёт к образованию карбида алюминия А14С3, который, как известно, нестабилен и разлагается в воде, что можно было бы использовать для получения пористой структуры на основе кремний-углеродной плёнки. В связи с этим были изготовлены образцы с содержанием с различным содержанием алюминия (от 10 до 30 ат.%). Однако проведённые исследования показали, что кремний-углеродные плёнки с алюминием существенно отличаются от металлосодер-

жащих плёнок с переходными металлами. Причём эти отличия связаны как со структурой, так и со свойствами образцов.

Электронномикроскопические и дифракционные исследования, а также применение двумерного Фурье-преобразования для образцов с содержанием алюминия 13, 23 и 30 ат.% показали отсутствие в плёнках каких-либо нанокри-сталлических образований (рисунок 4.25). Отсутствие нанокристаллов не позволяет определить, в какой форме алюминий входит в кремний-углеродную плёнку и образуется ли в ней карбид алюминия. Косвенным свидетельством в пользу образования карбида является жёлто-коричневый оттенок полученных плёнок, которые становятся более коричневыми с увеличением концентрации металла. Однако если карбид алюминия и образуется, то он находится в аморфной фазе.

а) б) в)

Рис. 4.25 - Электронно-микроскопические изображения алюминийсодержащих кремний-углеродных плёнок (содержание алюминия: а) 13 ат.%, б) 23 ат.% и в) 30 ат.%).

Результаты исследования концентрационных зависимостей электропроводности алюминийсодержащих плёнок при разных температурах представлены на рисунке 4.26. Как видно из рисунка с увеличением содержания металла происходит рост электропроводности плёнок. Данный рост линеен в полулогарифмическом масштабе, а экстраполяция зависимости (штриховая линия) к нулевому содержанию металла даёт значение проводимости близкое к экспериментальному значению величины проводимости без металла. Изменение электропроводности составляет от двух порядков величины при температуре 300 К до одного порядка

величины при 500 К. Сравнение концентрационных зависимостей электропроводности при разных температурах показывает, что с увеличением содержания металла помимо возрастания электропроводности также наблюдается и некоторое уменьшение энергии активации электропроводности.

• 400 К а 500 К

1-1--1--■-1

0 10 20 30

Содержание алюминия, ат.%

Рис. 4.26 - Концентрационная зависимость проводимости плёнок с алюминием

Хотя в настоящее время отсутствуют данные о форме вхождения алюминия в плёнку, но основываясь на предположении об образовании аморфной фазы карбида алюминия, можно дать следующее качественное объяснение причин роста электропроводности плёнок с увеличением концентрации металла. Хотя абсолютные значения электропроводности карбида алюминия в литературе найти не удалось, есть основания полагать, что проводимость мала, так как карбид алюминия относится к ионным, а не к металлоподобным карбидам, отличающимся высоким значением проводимости [193]. На образование карбида алюминия углерод забирается из кремний-углеродной матрицы. С ростом содержания металла происхо-

дит уменьшение содержания углерода в матрице и увеличения числа оборванных связей, по которым осуществляется токоперенос.

На рисунке 4.27 представлена концентрационная зависимость электропроводности при температуре 300 К алюминийсодержащих образцов и такая же зависимость танталсодержащих образцов в диапазоне концентраций до перколяцион-ного скачка.

Рис. 4.27 - Концентрационная зависимость проводимости плёнок с алюминием и танталом (до

перколяционного скачка)

Как видно из рисунка, характер концентрационной зависимости электропроводности плёнок с алюминием схож с областью до скачка перколяции в концентрационной зависимости электропроводности плёнок с танталом. Однако наклон кривой, а следовательно и скорость возрастания проводимости у плёнок с алюминием меньше.

Аналогичный характер концентрационных зависимостей электропроводности свидетельствует об одной причине её изменений в обоих случаях. В разделе 4.1.4 было показано, что при малом содержании металла в танталсодержащих пленках увеличение электропроводности образца обусловлено ростом электропроводности кремний-углеродной матрицы за счёт её структурных изменений (вследствие изъятия из матрицы атомов углерода при образовании карбида металла), а также за счёт туннелирования электронов между нанокристаллами проводящей фазы. В случае образования карбида металла в алюминийсодержащих образцах атомы углерода также забираются из кремний-углеродной матрицы, что должно приводить к аналогичному росту электропроводности. Однако образование карбида алюминия (А14С3) требует на 25 % меньше атомов углерода, чем карбид тантала (ТаС) при одинаковой концентрации металла. Это может являться причиной меньшего наклона концентрационной зависимости алюминийсодержа-щих образцов, отмеченного выше. Кроме того в образцах с алюминием отсутствуют проводящие наночастицы, а следовательно эффект туннелирования между ними. Это также приводит к меньшему наклону концентрационной зависимости и меньшим абсолютным значениям электропроводности. Более того, этим объясняется отсутствие перколяционного характера концентрационной зависимости электропроводности.

В целом, полученные в настоящей работе на сегодняшний день данные о структуре и свойствах алюминийсодержащих кремний-углеродных плёнках позволяют сделать следующие выводы:

1. в плёнках с алюминием, в отличие от плёнок с переходными металлами, по результатам просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения не обнаружено присутствие нанокристаллической фазы вплоть до содержания металла 30 ат.%;

2. на концентрационной зависимости электропроводности отсутствует пер-коляционный скачок проводимости до концентраций металла 30 ат.%;

3. изменение содержания металла от 11 ат.% до 30 ат.% приводит к монотонному возрастанию проводимости на 1 - 2 порядка величины и уменьшению энергии активации проводимости, что может быть объяснено возрастанием электропроводности кремний-углеродной матрицы вследствие обеднения её атомами углерода при образовании карбида алюминия.

Выводы по главе

На основании проведённых исследований в области химической модификации кремний-углеродных плёнок можно подвести итоги по эффективности этого метода.

1. Введение в кремний-углеродную плёнку переходных металлов (тантал, молибден, гафний, вольфрам) приводит к образованию проводящей нанокристаллической фазы на основе карбидов данных металлов с химической формулой МеС. Размер наночастиц лежит в пределах от 1 до 10 нм и зависит от концентрации и типа металла.

2. Исследование методом сканирующей зондовой микроскопии танталсо-держащих плёнок показало, что введение металла до 30 ат.% практически не влияет на морфологию поверхности кремний-углеродных плёнок.

3. Исследование концентрационных зависимостей нанотвёрдости и модуля упругости плёнок показало, что их механические свойства при введении металла определяются двумя конкурирующими процессами: улучшением механических свойств за счёт образования твёрдой нанокристалличе-ской фазы карбидов и снижением механических свойств за счёт изъятия атомов углерода из кремний-углеродной матрицы при формировании карбидов. При этом степень влияния первого фактора различна для разных металлов и определяется размерами наночастиц карбида металла.

4. Введение в кремний-углеродную плёнку переходных металлов, образующих металлоподобные карбиды приводит к изменению электропроводности материала до 9 порядков величины (от 1*10-6 до 2*103 Ом-1см-1). При этом концентрационные зависимости проводимости имеют перко-ляционный характер. Однако конкретный вид этих зависимостей существенно отличается для разных металлов и описывается либо классической теорией протекания с поправками, либо «лестничной» теорией протекания. Эти различия определяется совокупным влиянием разницей в размерах и расстояниях между проводящими наночастицами и работой выхода электрона для них - параметром 2 • VФ.

5. При введении в кремний-углеродную плёнку до 30 ат.% непереходного металла (алюминия) не обнаружено образования кристаллической нано-фазы. На концентрационной зависимости электропроводности отсутствует перколяционный скачок, а некоторое возрастание электропроводности может быть объяснено структурными изменениями в кремний-углеродной матрице.

Заключение

В ходе выполнения исследований по структурной и химической модификации свойств аморфных алмазоподобных кремний-углеродных плёнок были достигнуты поставленные цели и задачи диссертационной работы. В качестве результатов можно выделить следующие:

1. Изучено влияние на морфологию кремний-углеродных плёнок параметров технологического процесса. Морфология плёнок существенно не изменяется в зависимости от положения подложки относительно плазмотрона (от изменения угла распыления плазмотрона). Однако на рельеф оказывают существенное влияние изменение напряжения смещения подложкодержателя, а также введение в рабочую камеру инертного газа (аргона).

2. Показана возможность управления электропроводностью кремний-углеродных плёнок путём изменения напряжения смещения подложкодержателя (от минус 150 до минус 400 В) и введения аргона в вакуумную камеру (давление газа до 7х10-4 мм рт. ст.) в пределах 7 порядков величины от 2х10-13 до 1 х 10-6 О м _ 1с м _ 1 . При этом эффективность управления изменением давления аргона в камере существенно выше, чем варьирование потенциала смещения подложко-держателя.

3. Показано, что модификация поверхности кремний-углеродной плёнки лазерным излучением после её синтеза не приводит к изменению коэффициента трения, однако при этом поверхность плёнок становится гидрофобной.

4. Показано, что внедрение переходных металлов в плёнку приводит к образованию проводящей кристаллической карбидной фазы. В частности установлено, что внедрение вольфрама приводит к образованию фазы из монокарбида вольфрама WC, молибдена - карбида молибдена МоС, гафния - карбида гафния НС, титана - карбида титана Т1С. При этом для образования карбида используется углерод из кремний-углеродной матрицы.

5. Показано, что внедрение металла (в частности, тантала) не сказывается существенно на рельефе поверхности металлсодержащих плёнок.

6. На примере вольфрам- и молибденсодержащих плёнок была показана возможность управления механическими свойствами нанокомпозитов. Увеличение содержания металла приводит к возрастанию нанотвёрдости и модуля упругости. При этом концентрационные зависимости этих свойств определяются двумя конкурирующими процессами: увеличение вклада карбидной нанофазы в механические свойства и одновременное уменьшение вклада кремний-углеродной матрицы.

7. Внедрение переходных металлов в кремний-углеродной плёнку до 30 - 35 ат.% позволило получить увеличение электропроводности на 9 порядков величины от 1*10-6 до 1 х 103 Ом-1см-1. Показано, что при этом в зависимости от типа металла концентрационная зависимость проводимости имеет различный характер из-за различий в работе выхода электрона Ф из наночастицы и расстояния 2 между наночастицами (разница в величине 2 •4Ф). Так, для плёнок с танталом кривая имеет Б-образный вид, что характерно для перколяционных систем, проводимость которых описывается в рамках классической теории протекания с некоторыми уточнениями (туннелирование между наночастицами и изменение структуры кремний-углеродной матрицы). Для плёнок с молибденом, гафнием концентрационные зависимости имеют вид, который нельзя описать в рамках теории протекания, однако они достаточно хорошо описываются в рамках теории «лестничной» перколяции.

8. Показано, что внедрение непереходного металла, такого как алюминий, до 30 ат.% не приводит к образованию кристаллической фазы. Наиболее вероятным считается образование непроводящего карбида алюминия А14С3 в аморфном состоянии. При этом проводимость плёнок с алюминием монотонно и без скачков возрастает на 2 порядка величины от 1х 10-6 до 3х 10-4 Ом-1 см-1.

Стоит добавить, что данная диссертационная работа не ставит точку в исследовании возможностей модификации аморфных алмазоподобных кремний-

углеродных плёнок для управления их свойствами. Безусловно, требуются и будут проводиться дальнейшие исследования в этой области.

Библиографический список

1. Schmellenmeier, H. Die Beeinflussung von festen Oberflächen durch eine ionisierte Gasatmospheare [Text] / S. Schmellenmeier // Exp. Tech. Phys. - 1953. -V. 1. - P. 49-68

2. Aisenberg, S. IonBeam Deposition of Thin Films of Diamondlike Carbon [Text] / S. Aisenberg, S. J. Chabot // Journal of Applied Physics. - 1971. - V. 42. - N. 7. - P. 2953-2958

3. Зибров, М. С. Создание тонких защитных углеродных покрытий на алюминии [Текст] / М. С. Зибров [и др.] // Успехи прикладной физики. - 2013. - Т. 1. - № 2. - С. 167-172

4. Попов, А. И. Аморфные полупроводники в микро- и наноэлектронике [Текст] / А. И. Попов // Вестник РГРТУ. - 2009. - № 4. - С. 72-80. - ISSN 1995-4565

5. Фельц, А. Аморфные и стеклообразные неорганические твёрдые тела [Текст] : [пер. с нем.] / А. Фельц. - М. : Мир, 1986. - 558 с., ил.

6. Попов, А. И. Физика и технология неупорядоченных полупроводников [Текст] : учеб. пособие для вузов / А. И. Попов. - М. : МЭИ, 2008. - 272 с., ил. - 300 экз. - ISBN 978-5-383-00231-5

7. Ovshinsky, S. Chemical modification of amorphous chalcogenides [Text] / S. Ovshinsky // Proc. 7 Int. Conf. Amorphous and Liquid Semiconductors. - Edinburgh, 1977. - P. 519-523

8. Герасин, В. А. Новые подходы к созданию гибридных полимерных нано-композитов: от конструкционных материалов к высокотехнологичным применениям [Текст] / В. А. Герасин [и др.] // Успехи химии. - 2013. - Т. 82. -№ 4. - С. 303-332

9. Robertson, J. Diamond-like amorphous carbon [Text] / J. Robertson // Materials Science and Engineering: R Reports. - 2002. - V. 37. - N. 4. - P. 129-281

10. McKenzie, D. R. Tetrahedral bonding in amorphous carbon [Text] / D. R. McKenzie // Reports on Progress in Physics. - 1996. - V. 59. - N. 12. - P. 16111664

11. Коншина, Е. А. Аморфный гидрогенизированный углерод и применение его в оптических устройствах [Текст] / Е. А. Коншина // - СПб. : СПб НИУ ИТМО, 2010. - 91 с.

12. Vetter, J. High performance hard carbon coatings (diamond-like coatings) [Text] / J. Vetter [et al.] // Vakuum in Forschung und Praxis. - 2012. - V. 24. - N. 2. -P. 18-23

13. Kimock, F. M. Commercial applications of ion beam deposited diamond-like carbon (DLC) coatings [Text] / F. M. Kimock, B. J. Knapp // Surface and Coatings Technology. - 1993. - V. 56. - N. 3. - P. 273-279

14. Fanchini, G. Effect of isotopic substitution on IR and ESR properties of mass selected ion beam deposited ta-C films [Text] / G. Fanchini [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2003. - V. 12. - N. 3. - P. 900-904

15. Lettington, A. H. Optical properties and applications of diamond-like carbon coatings [Text] / A. H. Lettington, C. Smith // Diamond and Related Materials. -1992. - V. 1. - N. 7. - P. 805-809

16. Su, C. H. Mechanical and optical properties of diamond-like carbon thin films deposited by low temperature process [Text] / C. H. Su [et al.] // Thin Solid Films. - 2006. - V. 498. - N. 1. - P. 220-223

17. Grill, A. Electrical and optical properties of diamond-like carbon [Text] / A. Grill // Thin Solid Films. - 1999. - V. 355. - P. 189-193

18. Teo, K. B. K. Effect of graphitic inclusions on the optical gap of tetrahedral amorphous carbon films [Text] / K. B. K. Teo [et al.] // Journal of Applied Physics. - 2001. - V. 89. - N. 7. - P. 3706-3710

19. Teo, K. B. K. Highest optical gap tetrahedral amorphous carbon [Text] / K. B. K. Teo [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2002. - V. 11. - N. 3. - P. 10861090

20. Shamsa, M. Thermal conductivity of diamond-like carbon films [Text] / M. Shamsa [et al.] // Applied Physics Letters. - 2006. - V. 89. - N. 16. - P. 16192113

21. Balandin, A. A. Thermal properties of grapheme and nanostructured carbon materials [Text] / A. A. Balandin // Nature Materials. - 2011. - V. 10. - N. 8. - P. 569-581

22. Hauert, R. A review of modified DLC coatings for biological applications [Text] / R. Hauert // Diamond and Related Materials - 2003. - V. 12. - N. 3. - P. 583589

23. Roy, R. K. Biomedical application of diamond-like carbon coatings [Text] : review / R. K. Roy, K.-R. Lee // Journal of Biomedical Materials Research part B: Applied Biomaterials. - 2007. - V. 83. - N. 1. - P. 72-84

24. Ding, X.-z. Structural and mechanical properties of Ti-containing diamond-like carbon films deposited by filtered cathodic vacuum arc [Text] / X.-z. Ding [et al.] // Thin Solid Films. - 2002. - V. 408. - N. 1. - P. 183-187

25. Neuville, S. A perspective on the optimization of hard carbon and related coatings for engineering applications [Text] : review / S. Neuville, A. Matthews // Thin Solid Films. - 2007. - V. 515. - N. 17. - P. 6619-6653

26. Casiraghi, C. Diamond-like carbon for data and beer storage [Text] / C. Casaraghi, J. Robertson, A. C. Ferrari // Materials today. - 2007. - V. 10. - N. 1.

- P. 44-53

27. Luo, J. K. Diamond and diamond-like carbon MEMS [Text] / J. K. Luo [et al.] // Journal of Micromechanics and Microengineering. - 2007. - V. 17. - N. 7. - P. 147-163

28. Zhmud, B. Developing energy-efficient lubricants and coatings for automotive applications [Text] / B. Zhmud // Tribology and Lubrication Technology. - 2011.

- V. 67. - N. 9. - P. 42-49

29. Ferrari, A. C. Diamond-like carbon for magnetic storage disks [Text] / A. C. Ferrari // Surface and Coatings Technology. - 2004. - V. 180. - P. 190-206

30. Treutler, C. P. O. Industrial use of plasma-deposited coatings for components of automotive fuel injection systems [Text] / C. P. O. Treutler // Surface and Coatings Technology. - 2005. - V. 200. - N. 5. - P. 1969-1975

31. Kano, M. Super low friction of DLC applied to engine cam follower lubricated with ester-containing oil [Text] / M. Kano // Tribology International. - 2006. - V. 39. - N. 12. - P. 1682-1685

32. Grill, A. Interface modifications for improving the adhesion of a-C:H films to metals [Text] / A.Grill, B. Meyerson, V. Patel // Journal of Materials Research -1988. - V. 3. - N. 2. - P. 214-217

33. Ugolini, D. Influence of process gas and diposition energy on the atomic and electronic structure of diamond-like (a-C:H) films [Text] / D. Ugolini, J. Eitle, P. Oelhafen // Vacuum. - 1990. - V. 41. - N. 4-6. - P. 1374-1377

34. Ugolini, D. Direct ion beam deposition of polymeric styrene films and in sSitu characterization by electron spectroscopy / D. Ugolini [et al.] // Applied Physics A. - 1990. - V. 51. - P. 526-536

35. Dimigen, H. Microstructure and wear behavior of metal-containing diamond-like coatings [Text] / H. Dimigen, C.-P. Klages // Surface and Coatings Technology. -1991. - V. 49. - N. 1-3. - P. 543-547

36. Antilla, A. Superior attachment of high-quality hydrogen-free amorphous diamond films to solid materials / A. Antilla [et al.] / Advanced Materials. - 1997. -V. 9. - N. 15. - P. 1161-1164

37. Donnet, C. Recent progress on the tribology of doped diamond-like and carbon alloy coatings [Text] : a review / C. Donnet // Surface and Coatings Technology. - 1998. - V. 100. - P. 180-186

38. Nothe, M. Investigation of the structure and properties of a-C:H coatings with metal and silicon containing interlayers [Text] / M. Nothe [et al.] // Applied Surface Science. - 2001. - V. 179. - N. 1. - P. 122-128

39. Wei, Ch. The effect of thermal and plastic mismatch on stress distribution in diamond like carbon films under different interlayer/substrate system [Text] / Ch.

Wei, Ch.-H. Chen // Diamond and Related Materials. - 2008. - V. 17. - N. 7. - P. 1534-1540

40. Meng, W. J. Mechanical properties of Ti-containing and W-containing diamondlike carbon coatings [Text] / W. J, Meng, B. A. Gillispie // Journals of Applied Physics. - 1998. - V. 84. - N. 8. - P. 4314-4321

41. Zhao, F. Ti-DLC films with superior friction performance [Text] / F. Zhao [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2010. - V. 19. - N. 4. - P. 342-349

42. Voevodin, A. A. Nanocomposite tribological coatings for aerospace applications [Text] / A. A. Voevodin, J. P. O'Neill, J. S. Zabinski // Surface and Coatings Technology. - 1999. - V. 116. - P. 36-45

43. Voevodin, A. A. Tribological performance and tribochemistry of nanocrystalline WC/amorphous diamond-like carbon composites [Text] / A. A. Voevodin, J. P. O'Neill, J. S. Zabinski // Thin Solid Films. - 1999. - V. 342. - N. 1. - P. 194-200

44. Ji, L. Microstructure and mechanical properties of Mo/DLC nanocomposite films [Text] / Ji L. [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2008. - V. 17. - N. 11. - P. 1949-1954

45. Niakan, H. Thermal stability of diamond-like carbon-MoS2 thin films in different environments [Text] / H. Niakan [et al.] // Thin Solid Films. - 2014. - V. 562. -P. 244-249

46. Oguri, K. Low friction coatings of diamond-like carbon with silicon prepared by plasma-assisted chemical vapor deposition [Text] / K. Oguri, T. Arai // Journal of Materials Research. - 1990. - V. 5. - N. 11. - P. 2567-2571

47. Oguri, K. Tribological properties and characterization of diamond-like carbon coatings with silicon prepared by plasma-assisted chemical vapor deposition [Text] / K. Oguri, T. Arai // Surface and Coatings Technology. - 1991. - V. 47. -N. 1-3. P. 710-721

48. Oguri, K. Two different low friction mechanisms of diamond-like carbon with silicon coatings formed by plasma-assisted chemical vapor deposition [Text] / K.

Oguri, T. Arai // Journal of Materials Research. - 1992. - V. 7. - N. 6. - P. 13131316

49. Memming, R. Properties of polymeric layers of hydrogenated amorphous carbon produced by a plasma-activated chemical vapour deposition process II [Text] : Tribological and mechanical properties / R. Memming, H. J. Tolle, P. E. Wierenga // Thin Solid Films. - 1986. - V. 143. - N. 1. - P. 31-41

50. Klages, C. P. Microstructure and physical properties of metal-containing hydrogenated carbon films [Text] / C. P. Klages, R. Memming // Materials Science Forum. - 1990. - V. 52. - P. 609-644

51. Yan, X. Study of structure, tribological properties and growth mechanism of DLC and nitrogen-doped DLC films deposited by electrochemical technique [Text] / X. Yan [et al.] // Applied Surface Science. - 2004. - V. 236. - N. 1. - P. 328-335

52. Foong, Y. M. Materials properties of ZnO/diamond-like carbon (DLC) nano-composites fabricated with different source of targets [Text] / Y. M. Foong [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2012. - V. 25. - P. 103-110

53. Chouqeut, C. Structural and mechanical properties of a-C:H and Si doped a-C:H thin films grown by LF-PECVD [Text] / C. Chouqeut [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2010. - V. 204. - N. 9. - P. 1339-1346

54. Conway, N. M. J. Defect and disorder reduction by annealing in hydrogenated tetrahedral amorphous carbon [Text] / N. M. J. Conway [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2000. - V. 9. - N. 3. - P. 765-770

55. Friedmann, T. A. Thermal stability of amorphous carbon films grown by pulsed laser deposition [Text] / T. A. Friedmann [et al.] // Applied Physics Letters. -1996. - V. 68. - N. 12. - P. 1643-1645

56. Ferrari, A. C. Stress reduction and bond stability during thermal annealing of tetrahedral amorphous carbon [Text] / A. C. Ferrari [et al.] // Journal of Applied Physics. - 1999. - V. 85. - N. 10. - P. 7191-7197

57. Yang, W. J. Thermal stability evaluation of diamond-like nanocomposites coatings [Text] / W. J. Yang [et al.] // Thin Solid Films. - 2003. - V. 434. - N. 1. - P. 49-54

58. Erdemir, A. Tribological performance of diamond and diamondlike carbon films at elevated temperatures [Text] / A. Erdemir, G. R. Fenske // Tribology Transactions. - 1996. - V. 39. - N. 4. - P. 787-794

59. Wu, W.-J. Thermal stability of diamond-like carbon films with added silicon [Text] / W.-J. Wu, M.-H. Hon // Surface and Coatings Technology. - 1999. - V. 111. - N. 2. - P. 134-140

60. Heimberg, J. A. Superlow friction behavior of diamond-like carbon coatings: time and speed effects [Text] / J. A. Heimberg [et al.] / Applied Physics Letters. -2001. - V. 78. - N. 17. - P. 2449-2451

61. Dickrell, P. L. A gas-surface interaction model for spatial and time-dependent friction coefficient in reciprocating contacts: application to near-frictionless carbon [Text] / P. L. Dickell [et al.] // Journal of Tribology. - 2005. - V. 127. - P. 82-88

62. Erdemir, A. Tribology of diamond-like carbon films: recent progress and future prospects [Text] : topical review / A. Erdemir [et al.] // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2006. - V. 39. - N. 18. - P. 311-327

63. Gangopadhyay, A. K. Amorphous hydrogenated carbon films for tribological applications I. Development of moisture insensitive films having reduced compressive stress [Text] / A. K. Gangopadhyay [et al.] // Tribology International. -

1997. - V. 30. - N. 1. - P. 9-18

64. Wu, W.-J. Wear behavior of silicon-containing diamond-like carbon coatings [Text] / W.-J. Wu, T.-M. Pai, M.-H. Hon // Diamond and Related Materials. -

1998. - V. 7. - N. 10. - P. 1478-1484

65. Dorfman, V. F. Diamond-like nanocomposites (DLN) [Text] / V. F. Dorfman // Thin Solid Films. - 1992. -V. 212. - N. 1-2. - P. 267-273

66. Goel, A. Diamond-like nanocomposite coatings possessing high dielectric strength [Text] / A. Goel [et al.] // IEEE 5 th International conference on conduction and breakdown in solid dielectrics. - 1995. - P. 690-695

67. Rong, Z. Y. Scanning tunneling microscopy of diamond-like nanocomposite films [Text] / Z. Y. Rong [et al.] // Applied physics letters. - 1994. - V. 65. - N. 11. - P. 1379-1381

68. Venkatraman, C. Electrical properties of diamond-like nanocomposite coatings [Text] / C. Venkatraman [et. al.] // Thin Solid Films. - 1997. - V. 308. - P. 173177

69. Neerinck, D. Diamond-like nanocomposite coatings (a-C:H/a-Si:O) for tribologi-cal applications [Text] / D. Neerinck [et al.] // Diamond and Related Materials. -1998. - V. 7. - N. 2-5. - P. 468-471

70. Ding, X.-z. Annealing effect on electron field-emission properties of diamondlike nanocomposite films [Text] / X.-z. Ding [et al.] // Journal of applied physics. - 2000. - V. 88. - N. 9. - P. 5087-5092

71. Miki, H. Superconductivity in W-containing diamond-like nanocomposite films [Text] / H. Miki [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2006. - V. 15. - N. 11. - P. 1898-1901

72. Das, T. Biocompatibility of diamond-like nanocomposite thin films [Text] / T. Das [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2007. - V. 18. - N. 3. - P. 493-500

73. Jungk, J. M. The role of substrate plasticity on the tribological behavior of diamond-like nanocomposite [Text] / J. M. Jungk, J. R. Michael, S. V. Prasad // Acta Materialia. - 2008. - V. 56. - N. 9. - P. 1956-1966

74. Kester, D. J. Sliding wear behavior of diamond-like nanocomposite coatings [Text] / D. J. Kester [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 1999. - V. 113. - N. 3. - P. 268-273

75. Santra, T. S. Structural and tribological properties of diamond-like nanocompo-site thin films [Text] / T. S. Santra [et al.] / Surface and Coatings Technology. -2011. - V. 206. - N. 2. - P. 228-233

76. Wan, J. Z. Micro-Raman study of diamondlike atomic-scale composite films modified by continuous wave laser annealing [Text] / J. Z. Wan, F. H. Pollak, B. F. Dorfman / Journals of applied physics. - 1997. - V. 81. - N. 9. - P. 6407-6414

77. Polyakov, V. I. Optical and electrical properties of metal-diamond-like atomic scale composite (DLASC) films and DLASC/Si heterostructures [Text] / V. I. Polyakov [et al.] // Thin solid films. - 1997. - V. 292. - N. 1-2. - P. 91-95

78. Pollak, F. H. Atomic force microscopy study of diamond-like atomic-scale composite films [Text] / F. H. Pollak, B. Dorfman // Thin Solid Films. - 1997. - V. 292. - N. 1-2. - P. 173-178

79. Dorfman, B. F. Critical parameters of percolation in metal-dielectric diamondlike composites of atomic scale [Text] / B. F. Dorfman // Thin Solid Films. -1998. - V. 330. - N. 2. - P. 76-82

80. Franta, D. Optical properties of diamond-like carbon films containing SiOx [Text] / D. Franta [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2003. - V. 12. - N. 9. - P. 1532-1538

81. Senkevich, J. J. Compositional control of plasma enhanced chemical vapor deposited diamond-like carbon/SiO2 nanocomposite thin films [Text] / J. J. Senkevich [et al.] // Applied Physics A: Materials Science and Processing. -2003. - V. 77. - N. 3. - P. 581-584

82. Yang, W. J. Microstructure and tribological properties of SiOx/DLC films grown by PECVD [Text] / W. J. Yang [et al.] / Surface and Coatings Technology. -2005. - V. 194. - N. 1. - P. 128-135

83. Meskinis, S. Structure, Properties and Applications of Diamond Like Nanocomposite (SiOx Containing DLC) Films [Text] : Review / S. Meskinis, A. Tamule-viciene // Materials Science. - 2011. - V. 17. - N. 4. - P. 358-370

84. Baek, S.-m. Adhesion property of SiOx-doped diamond-like carbon films deposited on polycarbonate by inductively coupled plasma chemical vapor deposition [Text] / S.-m. Baek [et al.] // Thin Solid Films. - 2011. - V. 519. - N. 20. - P. 6678-6682

85. Koshigan, K. D. Understanding the hydrogen and oxygen gas pressure dependence of the tribological properties of silicon oxide-doped hydrogenated amorphous carbon coatings [Text] / K. D. Koshigan [et al.] // Carbon. - 2015. - V. 93. - P. 851-860

86. Горшунов, Б. П. Инфракрасная спектроскопия алмазоподобных кремний-углеродных плёнок [Текст] / Б. П. Горшунов [и др.] // Журнал технической физики. - 2008. - Т. 78. - № 5. - С. 111-115

87. Малинкович, М. Д. Структура поверхности нанокомпозитов на основе кремний-углеродной матрицы, выявленная методами сканирующей зондо-вой микроскопии [Текст] / М. Д. Малинкович [и др.] // Материалы электронной техники. - 2010. - № 3. - С. 41-45

88. Попов, А. И. Наноструктурирование плёнок металлсодержащих кремний-углеродных нанокомпозитов [Текст] / А. И. Попов [и др.] // Российские нанотехнологии. - 2014. - Т. 9. - № 5-6. - С. 48-51

89. Ильичёв, Э. А. Особенности формирования графеновых слоёв из аморфных углеродных и кремний-углеродных плёнок [Текст] / Э. А. Ильичёв [и др.] // Письма в ЖТФ. - 2014. - Т. 40. - № 2. - С. 10-15

90. Kulikovsky, V. Hardness of nanocomposite a-C:Si films deposited by magnetron sputtering [Text] / V. Kulikovsky [et al.] // Diamond and Related Materials. -2007. - V. 16. - N. 1. - C. 167-173

91. Базуев, Г. В., Курбатова Л. Д. Химия летучих Р-дикетонатов и их использование при синтезе тонких высокотемпературных сверхпроводящих плёнок [Текст] / Г. В. Базуев, Л. Д. Курбатова // Успехи химии. - 1993. - Т. 62. - № 10. - С. 1037-1046

92. Mallik, A. Deposition and characterization of diamond-like nanocomposite coatings grown by plasma enhanced chemical vapour deposition over different substrate materials [Text] / A. Mallik [et al.] // Bulletin of Materials Science. - 2013. - V. 36. - N. 2. - P. 193-202

93. Yang, W. J. Structural characteristics of diamond-like nanocomposite films grown by PECVD [Text] / W. J. Yang [et al.] // Materials Letters. - 2003. - V. 57. - N. 21. - P. 3305-3310

94. Diamond-like nanocomposite compositions [Text] : pat. 6200675 US / D. Neer-ing, A. Goel // - 2001

95. Chakraborty, R. Studies on the influence of argon flow rate on PECVD grown diamond-like nanocomposite film [Text] / R. Chakraborty, R. Mandal, R. Das // Optik. - 2013. - V. 124. - N. 24. - P. 6915-6918

96. Jana, S. Effect of annealing on structural and optical properties of diamond-like nanocomposite thin films [Text] / S. Jana [et al.] // Applied Physics A. - 2014. -V. 114. - N. 3. - P. 965-972

97. Dorfman, V. Diamond-like nanocomposites: electronic transport mechanism and some application [Text] / V. Dorfman [et al.] // Thin Solid Films. - 1992. - V. 212. - N. 1-2. - P. 274-281

98. Способ получения алмазоподобных покрытий [Текст] : пат. 2111292 Рос. Федерация / Б. Н. Пыпкин, М. Л. Шупегин // - 1998

99. Method for forming diamond-like nanocomposite or doped-diamond-like nanocomposite films [Text] : pat. 5352493 US / V. F. Dorfman, B. N. Pypkin // - 1994

100. Пресняков, М. Ю. Термостабильность металлосодержащих кремний-углеродных нанокомпозитов [Текст] / М. Ю. Пресняков [и др.] // Российские нанотехнологии. - 2014. - Т. 9. - № 7-8. - С. 59-70

101. Chen, L.-Y. Diamond-like carbon nanocomposite films [Text] / L.-Y. Chen, F. C.-N. Hong // Applied Physics Letters. - 2003. - V. 82. - N. 20. - P. 3526-3528

102. Veres, M. Characterisation of a-C:H and oxygen-containing Si:C:H films by Raman spectroscopy and XPS [Text] / M. Veres [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2005. - V. 14. - N. 3. - P. 1051-1056

103. Santra, T. S. Biomedical application of diamond-like nanocomposite thin films [Text] / T. S. Santra [et al.] // Science of Advanced Materials. - 2012. - V. 4. - N. 1. - P. 110-113

104. Gangopadhyay, U. Anti-reflective nanocomposite based coating for crystalline silicon solar cells with noticeable significance [Text] / U. Gangopadhyay [et al.] / Journals of Renewable and Sustainable Energy. - 2013. - V. 5. - N. 3. - P. 031607

105. Ding, X.-z. Ion beam assisted deposition of diamond-like nanocomposite films in an acetylene atmosphere [Text] / X.-z Ding [et al.] // Thin Solid Films. - 1999. -V. 346. - N. 1-2. - P. 82-85

106. Белогорохов, А. И. Исследование молекулярной структуры матрицы алма-зоподобных кремний-углеродных нанокомпозитов [Текст] / А. И. Белогорохов [и др.] // Известия вузов. Материалы электронной техники. - 2007. - № 1. - С. 69-71

107. Alexander, M. R. A Study of HMDSO/O2 Plasma Deposition Using a High-sensitivity and Energy Resolution XPS Instrument: Curve Fitting of the Si 2p Core Level [Text] / M. R. Alexander [et al.] // Applied Surface Science. - 1999. -V. 137. - N. 1. - P. 179-183

108. Randeniya, L. K. Molecular structure of SiOx-incorporated diamond-like carbon films; evidence for phase segregation [Text] / L. K. Randeniya [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2009. - V. 18. - N. 9. - P. 1167-1173

109. Santra, T. S. Characterization of diamond-like nanocomposite thin films grown by plasma enhanced chemical vapor deposition [Text] / T. S. Santra [et al.] // Journal of Applied Physics. - 2010. - V. 107. - N. 12. - P. 124320

110. Bozhko, A. D. Superconducting critical fields of diamond-like films containing tungsten [Text] / A. D. Bozhko [et al.] // Diamond and Related Materials. - 1994. - V. 3. - N. 4-6. - P. 871-873

111. Liang, C.-H. The influence of microstructural variation on mechanical and tribo-logical properties of low-friction TiC/diamond-like nanocomposite films [Text] / C.-H. Liang [et al.] // Ceramics International. - 2014. - V. 40. - N. 8. - P. 1332913337

112. Joe, M. Atomistic simulations of diamond-like carbon growth [Text] / M. Joe, M.-W. Moon, K.-R. Lee // Thin Solid Films. - 2012. - V. 521. - P. 239-244

113. Tamulevicius, T. Structuring of DLC:Ag nanocomposite thin films employing plasma chemical etching and ion sputtering [Text] / T. Tamulevicius [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2014. - V. 341. - P. 1-6

114. Попов, А. И. Диагностика структуры плёнок кремний-углеродных нано-композитов [Текст] / А. И. Попов, М. Л. Шупегин // Диагностика наномате-риалов и наноструктур : сб. науч. тр. / Рязанск. гос. радиотех. ун-т. - Рязань, 2012. -Т. 2. - С. 154-170

115. Васильева, Н. Д. Кластерообразование в металлсодержащих алмазоподоб-ных нанокомпозитах системы [Cx(SiO)y]:H [Текст] / Н. Д. Васильева [и др.] // Аморфные и микрокристаллические полупроводники : сб. науч. тр. / Физ.-тех. ин-т им. А. Ф. Иоффе РАН. - СПб. : СПбГПУ. - 2004. - С. 109. - ISSN 2218-2128

116. Pleskov, Yu. V. Electrochemical behavior of amorphous metal-silicon-carbon nanocomposites based on titanium or tungsten nanophase [Text] / Yu. V. Pleskov [et al.] // Electrochimica Acta. - 2009. - V. 54. - N. 7. - P. 2131-2136

117. Васильева, Н. Д. Влияние электропроводности материала на результаты сканирующей зондовой микроскопии [Текст] / Н. Д. Васильева [и др.] // Флуктуационные и деградационные процессы в полупроводниковых прибо-

рах (метрология, диагностика, технология, учебный процесс) : сб. науч. тр. / Московск. энергетич. ин-т. - Москва, 2011. - С. 189-194

118. Золотухин, И. В. Нанокомпозитные структуры на пути в наноэлектронику [Текст] / И. В. Золотухин, Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников // Природа. -2006. - № 1. - С. 11-19

119. Jana, S. A clue to understand environmental influence on friction and wear of diamond-like nanocomposite thin film [Text] / S. Jana [et al.] // Advances in Tri-bology. - 2013. - V. 2013. - P. 1-7

120. Пресняков, М. Ю. Структура и термостабильность плёнок металлосодер-жащих кремний-углеродных нанокомпозитов [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 01.04.10 / Пресняков Михаил Юрьевич. - М., 2014. - 168 с. - Биб-лиогр.: с. 159-167

121. Фролов, В. Д. Новый тип упорядоченных углеродных наноструктур: нано-конусы на поверхности плёнок углеродно-кремниевого композита (a-C:H):Si [Текст] / В. Д. Фролов [и др.] // Поверхность: Рентгеновские, синхротрон-ные и нейтронные исследования. - 2007. - Т. 6. - С. 10-13

122. Cui, L. The study of doped DLC films by Ti ion implantation [Text] / L. Cui [et al.] // Thin Solid Films. - 2005. - V. 475. - N. 1. - P. 279-282

123. Tallant, D. R. The thermal stability of diamond-like carbon [Text] / D. R. Tallant [et al.] // Diamond and Related Materials. - V. 4. - N. 3. - P. 191-199

124. Андрианов, К. А. Кремнийорганические соединения [Текст] / К. А. Андрианов. - М. : Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1955. - 521 с. - 4000 экз.

125. Venkatraman, C. Tribological properties of diamond-like nanocomposite coatings at high temperature [Text] / C. Venkatraman, C. Brodbeck, R. Lei // Surface and Coatings Technology. - 1999. - V. 115. - N. 2. - P. 215-221

126. Ferrari, A. C. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon [Text] / A. C. Ferrari, J. Robertson // Physical Review B. - 2000. - V. 61. -N. 20. - P. 14095-14107

127. Nistor, L. C. Direct observation of laser-induced crystallization of a-C:H films [Text] / L. C. Nistor [et al.] // Applied Physics A. - 1994. - V. 58. - N. 2. - P. 137-144

128. Meskinis, S. Dielectric properties of the ion beam deposited SiOx doped DLC films [Text] / S. Meskinis [et al.] // Materials Science. - 2009. - V. 15. - N. 1. -P. 3-6 - ISSN 1392-1320

129. Adler, J. Series study of percolation moments in general dimension [Text] / J. Adler [et al.] // Physical Review B. - 1990. - V. 41. - N. 13. - P. 9183-9206

130. Bozhko, A. Electron transport in W-containing amorphous carbon-silicon diamond-like nanocomposites [Text] / A. Bozhko [et al.] // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2004. - V. 16. - N. 46 . - P. 8447-8458

131. Steel wire transformation and coatings - Bekaert.com [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.bekaert.com. - Загл. с экрана.

132. Ротнер, С. М. Мощные резисторы нового поколения на основе углеродных (алмазоподобных) плёнок [Текст] / С. М. Ротнер [и др.] // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2006. - № 6. - С. 58-60

133. Емец, В. М. Автоэмиссионный катод на основе легированных алмазоподобных кремний-углеродных плёнок [Текст] / В. М. Емец [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 2. - С. 100

134. Синдо, Д. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия [Текст] : [пер. с англ.] / Д. Синдо, Т. Оикава. - М. : Техносфера, 2006. - 256 с. - 3000 экз. - ISBN 5-94836-064-4

135. Рид, С. Дж. Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии [Текст] : [пер. с англ.] / С. Дж. Б. Рид. - М. : Техносфера, 2008. - 232 с., 8 с. цв. вклейки. - 3000 экз. - ISBN 978-5-94836-177-2

136. Аналитический комплекс на базе сканирующего растрового электронного микроскопа TESCAN VEGA II SBU + INCA Energy 250 X-act. Технический паспорт

137. Гоулдстейн, Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ [Текст] : [пер. с англ.], в 2 к. К. 1. / Дж. Гоулдстейн [и др.]. -М. : Мир, 1974. - 303 с., ил.

138. Криштал, М. М. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспек-тральный микроанализ в примерах практического применения [Текст] / М. М. Криштал [и др.]. - М. : Техносфера, 2009. - 208 с. - 1500 экз. - ISBN 9785-94836-200-7

139. Фелдман, Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких плёнок [Текст] : [пер. с англ.] / Д. Фелдман, Д. Майер. - М. : Мир, 1989. 344 с., ил. -ISBN 5-03-001017-3

140. X-act 10 mm SDD - Oxford Instruments [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.oxford-instruments.com/products/microanalysis/energy-dispersive-x-ray-systems-eds-edx/eds-for-sem/x-act-sdd-detector. - Загл. с экрана

141. Спенс, Дж. Экспериментальная электронная микроскопия высокого разрешения [Текст] : [пер. с англ.] / Дж. Спенс. - М. : Наука, 1986. - 319 с., ил.

142. Kawasaki, M. Atomic-scale quantitative elemental analysis of boundary layers in a SrTiO3, ceramic condenser by high-angle annular dark-field electron microscopy [Text] / M. Kawasaki [et al.] // Philosophical Magazine A. - 2001. - V. 81. -N. 1. - P. 245-260

143. Миронов, В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии [Текст] : уч. пособие для студ. старших курсов вузов / В. Л. Миронов. - Н. Новгород : Ин-т физики микроструктур РАН, 2004. - 113 с.

144. ИНТЕГРА Прима (NTEGRA Prima): модульный СЗМ комплекс от группы компаний НТ-МДТ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ntmdt.ru/modular-afm/prima. - Загл. с экрана.

145. Lang, D. V. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors [Text] / D. V. Lang // Journal of Applied Physics. - 1974. - V. 45. - N. 7. - P. 3023-3032

146. Берман, Л. С. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках [Текст] / Л. С. Берман, А. А. Лебедев, С. М. Рывкин. - Л. : Наука, 1981. - 176 с., ил.

147. Денисов, А. А. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней [Текст] : обзоры по электронной технике / А. А. Денисов, В. Н. Лактюшкин, Ю. Г. Садофьев // ЦНИИ «Электроника». - М., 1985. - № 15/144. - 52 с. - (Серия «Технология, организация производства и оборудование»)

148. Литвинов, В. Г. Релаксационная спектроскопия полупроводниковых микро- и наноструктур [Текст] / В. Г. Литвинов [и др.] // Вестник РГРТУ. -2009. - № 4. - № 30. - ISSN 1995-4565

149. Auret, F. D. Deep Level Transient Spectroscopy of Defects in High-Energy Light-Particle Irradiated Si [Text] / F. D. Auret, P. N. K. Deenapanray // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. - 2004. - V. 29. - N. 1. - P. 1-44

150. Поляков, В. И. Кинетика фотоотклика и спектры Q-DLTS гетероструктур с изолирующим слоем Al03Gao.7As, изготовленных МОС-гибридным методом [Текст] / В. И. Поляков [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 1989. - Т. 23. - № 1. - С. 125-130

151. Антонова, И. В. Глубокие уровни и электронный транспорт в гетерострук-турах AlGaN/GaN [Текст] / И. В. Антонова [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2008. - Т. 42. - № 1. - С. 53-59

152. Polyakov, V. I. Effects of post-growth treatment and coating with ultrathin metal layers on the band bending and field electron emission of diamond films [Text] / V. I. Polyakov [et al.] // Journal of Applied Physics. - 1998. - V. 84. - N. 5. - P. 2882-2889

153. Polyakov, V. I. Charge-based deep level transient spectroscopy of undoped and nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films [Text] / V. I. Polyakov [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2003. - V. 12. - N. 10. - P. 1776-1782

154. Polyakov, V. I. Effects of various adsorbates on electronic states of thin diamond-like carbon films / V. I. Polyakov [et al.] / Diamond and Related Materials. - 2006. - V. 15. - N. 11. - P. 1926-1929

155. ASEC-03. Автоматизированная система электрофизических измерений. Инструкция по эксплуатации и техническая документация. 2013

156. Головин, Ю. И. Наноиндентирование и механические свойства твёрдых тел в субмикронных, тонких приповерхностных слоях и плёнках [Текст] : обзор / Ю. И. Головин // Физика твёрдого тела. - 2008. - Т. 50. - № 12. - С. 21132142

157. Дуб, С. Н. Метод определения модуля упругости твёрдых тел при упругом локальном деформировании поверхности образца [Текст] / С. Н. Дуб, Н. В. Новиков, Ю. В. Мильман // Сверхтвёрдые материалы. - 2005. - № 3. - С. 3138

158. Wang, W. Nanointendation study on elastic and plastic anisotropies of Cu single crystals [Text] / W.Wang, K. Lu / Philosophical Magazine. - 2006. - V. 86. - N. 33-35. - P. 5309-5320

159. Головин, Ю. И. Наноиндентирование как средство комплексной оценки физико-механических свойств материалов в субмикрообъёмах [Текст] : обзор / Ю. И. Головин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2009. - Т. 75. - № 1. - С. 45-59

160. Способ получения легированных углеродсодержащих покрытий [Текст] : пат. 2141006 Рос. Федерация / Б. Н. Пыпкин, М. Л. Шупегин // - 1999

161. Пархоменко, Ю. Н. Технология получения, структура и свойства металлсодержащих нанокомпозитов с кремний-углеродной матрицей [Текст] / Ю. Н. Пархоменко [и др.] // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2005. - № 3. - С. 12-16

162. Попов, А. И. Влияние термообработок на структуру аморфных плёнок ме-таллосодержащих кремний-углеродных нанокомпозитов [Текст] / А. И. По-

пов, М. Ю. Пресняков, М. Л. Шупегин // Вестник РГРТУ. - 2012. - № 4. - С. 56-59. - ISSN 1995-4565

163. Etsion, I. State of the art in laser surface texturing [Text] / I. Etsion // ASME 7th Biennial Conference of Engineering Systems Design and Analysis. - 2004. - P. 585-593

164. Blatter, A. Lubricated friction of laser micro-patterned sapphire flats [Text] / A. Blatter [et al.] / Tribology Letters. - 1998. - V. 4. - N. 3. - P. 237-241

165. Voevodin, A. A. Investigation into three-dimensional processing of tribological coatings [Text] / A. A. Voevodin, J. Bultman, J. S. Zabinski // Surface and Coatings Technology. - 1998. - V. 107. - N. 1. - P. 12-19

166. Kononenko, T. V. Laser ablation and micropatterning of thin TiN coatings [Text] / T. V. Kononenko [et al.] // Applied Physics A. - 2000. - V. 71. - N. 6. -P. 627-631

167. Dumitru, G. Laser treatment of tribological DLC films [Text] / G. Dumitru [et al.] // Diamond and Related Materials. - 2003. - V. 12. - N. 3. - P. 1034-1040

168. Voevodin, A. A. Laser surface texturing for adaptive solid lubrication [Text] / A. A. Voevodin, J. S. Zabinski // Wear. - 2006. - V. 261. - N. 11. - P. 1285-1292

169. Получение полупроводниковых и резистивных структур на основе кремния и углерода [Текст] : отчёт о НИР / Московск. энергетич. ин-т (технич. ун-т); рук. Попов А. И. ; исполн.: Шупегин М. Л. - М., 2003

170. Одномерные параметры шероховатости [Электронный ресурс] / Руководство пользователя Gwyddion. - Режим доступа: http://gwyddion.net/documentation/user-guide-ru/roughness-iso.html. - Загл. с экрана.

171. Лакеев, С. Г. Параметризация рельефа хаотических поверхностей в нано-метровом диапазоне по данным атомно-силовой микроскопии [Текст] / С. Г. Лакеев [и др.] // Флуктуационные и деградационные процессы в полупроводниковых приборах (метрология, диагностика, технология, учебный процесс) : сб. науч. тр. / Московск. энергетич. ин-т. - Москва, 2011. - С. 5-22

172. Ламперт, М., Марк П. Инжекционные токи в твёрдых телах [Текст] : [пер. с англ.] / М. Ламперт, П. Марк. - М. : Мир, 1973. - 416 с.

173. Мотт, Н. Электронные процессы в некристаллических веществах [Текст] : [пер. с англ.], в 2 т. Т. 1. / Н. Мотт, Э. Дэвис. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Мир, 1982. - 368 с., ил. - 6000 экз.

174. Шустин, Е. Г. Синтез углеродных плёнок в плазмохимическом реакторе на базе пучково-плазменного разряда [Текст] / Е. Г. Шустин [и др.] // Журнал технической физики. - 2013. - Т. 83. - № 2. - С. 97-102

175. Соболев, М. М. Состояния Ванье-Штарка в сверхрешётке квантовых точек InAs/GaAs [Текст] / М. М. Соболев, А. П. Васильев, В. Н. Неведомский // Физика и техника полупроводников. - 2010. - Т. 44. - № 6. - С. 790-794

176. Кунце, Т. Прецизионная прямая лазерная интерференционная гравировка с помощью высокоэнергетических лазеров с модуляцией добротности [Текст] / Т. Кунце [и др.] // Фотоника. - 2015. - Т. 5. - № 53. - С. 34-41

177. Kononenko, T. V. Excimer laser etching of diamond-like carbon films: spalling effect [Text] / T. V. Kononenko [et al.] // Applied Surface Science. - 1995. - V. 86. - N. 1-4. - P. 234-238

178. Armeyev, V. Yu. Hydrogen loss from laser-annealed amorphous hydrogenated carbon films studied by secondary-ion mass spectroscopy [Text] / V. Yu. Armeyev [et al.] // Applied Physics Letters. - 1991. - V. 58. - N. 24. - P. 27582760

179. Abbas, G. A. Hydrogen softening and optical transparency in Si-incorporated hydrogenated amorphous carbon films [Text] / G. A. Abbas [et al.] // Journal of Applied Physics. - 2005. - V. 98. - N. 10. - P. 103505

180. Stifler, T. Theoretical investigation of the distance dependence of capillary and van der Waals forces in scanning force microscopy [Text] / T. Stifler, M. Othmar, B. Bhushan // Physics Review B. - 2000. - V. 62. - N. 20. - P. 13667-13672

181. Ando, Y. Friction and pull-off forces on submission-size asperities [Text] / Y. Ando, J. Ino // Wear. - 1998. - V. 216. - N. 2. - P. 115-122

182. Kalin, M. The wetting of steel, DLC coatings, ceramics and polymers with oils and water: The importance and correlations of surface energy, surface tension, contact angle and spreading [Text] / M. Kalin, M. Polajnar // Applied Surface Science. - 2014. - V. 293. - P. 97-108

183. Osborne, K. L. Temperature-dependence of contact angle of water on graphite, silicon and gold [Text] / K. L. Osborne // Diss. Worcester Polytechnic Institute, 2009

184. Presniakov, M. Electron microscopy of the effect of heat treatment on the structure of metal containing nanocomposites with silicon-carbon matrix [Text] / M. Presniakov, A. Popov, A. Vasiliev // Journal of Physics: Conference Series. -2013. - V. 471. - P. 1-4

185. Oyama, S. T. The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides [Text] / S. T. Oyama. - Glasgow : Blackie Academic and Professional, 1996. - P. 349. -ISBN 978-94-010-7199-4

186. Курлов, А. С. Физика и химия карбидов вольфрама [Текст] / А. С. Курлов,

A. И. Гусев. - М. : Физматлит, 2013. - 272 с. - ISBN 978-5-9221-1477-6

187. Снарский, А. А. Процессы переноса в макроскопически неупорядоченных средах[Текст] : от теории среднего поля до перколяции / А. А. Снарский, И.

B. Безсуднов, В. А. Севрюков. - М. : ЛКИ, 2007. - 304 с. - ISBN 978-5-38200191-3

188. Шкловский, Б. И. Электронные свойства легированных полупроводников [Текст] / Б. И. Шкловский, А. Л. Эфрос. - М. : Наука, 1979. - 416 с., ил. -4500 экз.

189. Ханикаев, А. Б. Влияние распределения гранул по размерам и притяжения между гранулами на порог перколяции в гранулированных сплавах [Текст] / А. Б. Ханикаев, А. Б. Грановский, Ж.-П. Клерк // Физика твёрдого тела. -2002. - Т. 44. - № 9. - С. 1537-1539

190. Balberg, I. The percolation staircase model and its manifestation in composite materials [Text] / I. Balberg [et al.] / The European Physical Journal B. - 2013. -V. 86. - N. 10. - P. 1-17

191. Курлов, А. С. Влияние нестехиометрии карбида тантала TaCy на размер частиц нанопорошков, полученных размолотом [Текст] / А. С. Курлов [и др.] // Физика твёрдого тела. - 2015. - Т. 57. - № 1. - С. 66-74

192. Фоменко, В. С. Эмиссионные свойства материалов [Текст] : справочник / В. С. Фоменко. - 4-е изд., перераб. и доп. - Киев : Наукова думка, 1981. - 340 с. - 4000 экз.

193. Самсонов, Г. В. Физическое материаловедение карбидов [Текст] / Г. В. Самсонов, Г. Ш. Упадхая, В. С. Нешпор. - Киев : Наукова думка, 1974. -455 с. - 1250 экз.

Приложение П1

Листинг 1

Текст программы, написанный в SciLAB ver. 5.2.2

// ПОИСК КОЛШЕСТВА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЯЧЕЕК КАРБИДА МЕТАЛЛА В

НАНОЧАСТИЦЕ ДИАМЕТРОМ Dc

clear;

// диаметр частицы

Dc = input("Pa3Mep (диаметр) частицы? [нм]: "); // [нм]

Rc = Dc/2; // Радиус частицы, [нм]

Chemic = 1приМ"Тип карбида? WC, TaC, HfC, MoC:

","string");

// размеры решётки

select Chemic

case "TaC" then

aph = 0.4456; // [нм] V_Cell = aphA3; // [нм]л3 TypeCell = "cubic"; case "MoC" then

aph = 0.2 901; // [нм] cph = 0.27 68; // [нм]

V_Cell = 3*sqrt(3)/2*aphA2*cph; // [нм]л3 TypeCell = "hexagon"; case "HfC" then

aph = 0.44 668; // [нм] V_Cell = aphA3; // [нм]л3 TypeCell = "cubic"; case "WC" then

aph = 0.2906; // [нм] cph = 0.2839; // [нм]

V_Cell = 3*sqrt(3)/2*aphA2*cph; // [нм]л3 TypeCell = "hexagon";

end

// Количество ячеек в грануле Nc = 0;

// функция, определяющая принадлежность точки с координатами [x1, x2, x3] сфере радиусом R function Res=InSphere(x, R)

if (х(1)л2 + х(2)л2 + х(3)л2 <= RA2) then Res = 1; // есть попадание в сферу

else

Res = 0; // нет попадания в сферу

end endfunction

if TypeCell == "hexagon" then // Гексагональные ячейки

// функция, определяющая координаты узлов ячейки по известным координатам центра ячейки

function [LN1, PN1, LSI, C1, PS1, LV1, PV1, LN2, PN2, LS2, C2, PS2, LV2, PV2]=CoordHex(C) // нижний k-слой

LN1 = [C(1)-1/2*aph; C(2)-sqrt(3)/2*aph; C(3)-1/2*cph];

PN1 = [C(1)+1/2*aph; C(2)-sqrt(3)/2*aph; C(3)-1/2*cph];

LS1 = [C(1)-aph; C(2); C(3)-1/2*cph]; C1 = [C(1); C(2); C(3)-1/2*cph];

PS1 = [C(1)+aph; C(2); C(3)-1/2*cph]; LV1 = [C(1)-1/2*aph; C(2)+sqrt(3)/2*aph; C(3)-1/2*cph];

PV1 = [C(1)+1/2*aph; C(2)+sqrt(3)/2*aph; C(3)-1/2*cph];

// верхний k+1-слой

LN2 = [C(1)-1/2*aph; C(2)-sqrt(3)/2*aph; C(3)+1/2*cph];

PN2 = [C(1)+1/2*aph; C(2)-sqrt(3)/2*aph; C(3)+1/2*cph];

LS2 = [C(1)-aph; C(2); C(3)+1/2*cph]; C2 = [C(1); C(2); C(3)+1/2*cph]; PS2 = [C(1)+aph; C(2); C(3)+1/2*cph]; LV2 = [C(1)-1/2*aph; C(2)+sqrt(3)/2*aph; C(3)+1/2*cph];

PV2 = [C(1)+1/2*aph; C(2)+sqrt(3)/2*aph; C(3)+1/2*cph]; endfunction

disp("Гексагональная ячейка");

nx = floor(Dc/(3/2*aph)); // количество ячеек по X направлению 3/2*aph = 2*aph - 1/2*aph

ny = floor(Dc/(aph*sqrt(3))); // количество ячеек по Y направлению

nz = floor(Dc/cph); // количество ячеек по Z направлению

N = nx*ny*nz; // количество ячеек в рассматриваемом объёме

Flag cell = zeros(nx,ny,nz); //Флаг ячеек внутри сферы

Flag_atom = zeros(2*nx, 1+2*ny, 1+nz); //Флаг атомов внутри сферы

// задаём координаты центра ячейки и определяем принадлежность ячейки и атомов кругу for i = 0:(nx-1)

for j = 0:(ny-1)

for k = 0:(nz-1)

// задаём координаты центра i^j^k-й ячейки if modulo(j,2) == 0 then// j - чётное C = [-Rc+(1+3*i)*aph; -Rc+(sqrt(3)*j)*aph; -Rc+(1/2+k)*cph];

else // j - нечётное