Влияние температуры подложки на внутренние напряжения и структуру алмазоподобного покрытия при ионном осаждении

Abstract

В модели приповерхностного нелокального термоупругого пика иона получено аналитическое выражение для напряжений сжатия σγ в ta-C-покрытии при осаждении потока низкоэнергетических ионов C+ с энергией 25…1000 эВ. При температуре осаждения T₀ = 300 K напряжения сжатия изменяются с энергией иона в соответствии с экспериментальными данными, если энергия активации кинетического процесса релаксации напряжений составляет величину U ~ 0,3 эВ, типичную для междоузельных дефектов. Значительное падение σγ с ростом температуры используется для объяснения факта радикального уменьшения доли sp³-связей в осаждаемом углеродном покрытии при увеличении температуры осаждения от 300 до 600 K.

У моделі приповерхнього нелокального термопружного піка іона отримане аналітичне вираження для напруг стиску σγ в ta-C-покритті при осадженні потоку низькоенергетичних іонів C+ з енергією 25…1000 еВ. При температурі осадження T₀ = 300 K розраховані напруження стиску змінюються з енергією іона відповідно до експериментальних даних, якщо енергія активації кінетичного процесу релаксації напружень складає величину U ~ 0,3 еВ, типову для активації міжвузлових дефектів. Значне падіння σγ з ростом температури використовується для пояснення факту радикального зменшення частки sp³-зв'язків у вуглецевому покритті, що осаджується при збільшенні температури осадження від 300 до 600 K.

In the model of near-surface nonlocal thermoelastic peak of the ion, an analytic expression for compressive stress σγ in ta-C coating deposited from low-energy ions C+ is derived. At deposition temperature T₀ = 300 K, the calculated compressive stress changes with ion energy in accordance with experimental data subject to the activation energy U of a kinetic process of stress relaxation is equal to 0.3 eV. This value is typical for energy of migration of interstitial defects. Considerable decrease of σγ with temperature of deposition is used for explanation of drastic reduction of part of sp³ bonds in deposited ta-C coating when T0 increases from 300 to 600 K.