Рентгенографическое исследование структуры и напряженного состояния алмазных покрытий, полученных в тлеющем разряде

Abstract

Рентгенографически исследованы фазовый состав, субструктура и напряженное состояние в покрытиях, полученных на молибденовых подложках в H₂/CH₄-плазме тлеющего разряда, стабилизированного магнитным полем. Установлено, что в процессе осаждения в поверхностном слое подложек формируется карбид Mo₂C с гексагональной структурой, на поверхности которого растет поликристаллическая нетекстурированная алмазная пленка. Показано, что зерна алмаза в пленках характеризуются блочной структурой с размером блоков 60…70 нм, плотностью дислокаций в объеме блоков 10⁸ см⁻² и периодом кристаллической решетки а₀ = 0,3567 нм, характерным для природного алмаза. В пленках выявлены высокие сжимающие напряжения (до –2,8 ГПа), которые частично или полностью уравновешиваются растягивающими напряжениями карбидного слоя. Установлено, что предварительный “засев” подложки частицами алмазной пасты, стимулирующий увеличение плотности образования зародышей алмаза при осаждении, вызывает увеличение в 1,7 раза остаточных напряжений в алмазной пленке.

Рентгенографічно досліджені фазовий склад, субструктура і напружений стан у покриттях, отриманих на молібденових підкладках у H₂/CH₄-плазмі тліючого розряду, що стабілізується магнітним полем. Встановлено, що в процесі осадження в поверхневому шарі підкладок формується карбід Mo₂C з гексагональною структурою, на поверхні якого росте полікристалічна нетекстурована алмазна плівка. Показано, що зерна алмазу в плівках характеризуються блочною структурою з розміром блоків 60…70 нм, щільністю дислокацій в об’ємі блоків 10⁸ см⁻² і періодом кристалічної решітки а₀ = 0,3567 нм, що характерний для природного алмазу. У плівках виявлені високі стискаючі напруження (до –2,8 ГПа), які частково або повністю врівноважуються напруженнями розтягування карбідного шару. Встановлено, що попередній “засів” підкладки частками алмазної пасти, який стимулює збільшення густини утворення зародків алмазу при осадженні, викликає збільшення в 1,7 рази залишкових напружень в алмазній плівці.

The phase composition, substructure and stress state in diamond coating deposited on Mo substrates in glow discharge stabilized by the magnetic field in H₂/CH₄- mixture have been investigated by the X-ray analysis. It was shown that carbide Mo₂C with hexagonal structure was being formed in the surface layer during process of deposition. Polycrystalline non-textured diamond films growths on the surface of this carbide. It was shown, that diamond grains in coatings are characterised with block structure with size 60…70 nm, dislocation density of 10⁸ см⁻² and lattice spacing а₀ = 0,3567 nm, that it is the same as for natural diamond. In the coatings high compressive stress (up to –2,8 GPa) were found, that compensated by carbide layer tensile stress partly or fully. Preliminary seeding of substrate surface by diamond paste, that stimulated increasing of diamond nucleation, results in increasing of the intrinsic stresses in 1,7 times.