Структурные изменения при отжиге в композиционных пленках системы углерод – медь

Abstract

Тонкая легированная медью (8 %, атомная доля Cu) углеродная пленка нанесена магнетронным распылением на постоянном токе в аргоновой плазме составной (графит+медь) мишени на подложку из монокристаллического (100) NaCl при комнатной температуре. Эволюция микроструктуры пленки при отжиге в вакууме при 600 °С исследована методами просвечивающей электронной микроскопии и электронографии. Осажденная пленка была аморфной с равномерным распределением атомов меди в объеме пленки. Отжиг привел к образованию ансамбля медных частиц в пленке с последующей их коалесценцией по диффузионному механизму, в результате чего плотность частиц уменьшалась, а их средний размер увеличивался со временем отжига. Коалесценция осуществлялась путем смешанного механизма объемной и поверхностной диффузии атомов меди в углеродной пленке, содержащей большое количество структурных дефектов, вследствие чего средний размер частиц в ансамбле изменялся по закону R^5 ~ t

Тонка легована міддю (8 %, атомна частка Cu) вуглецева плівка нанесена магнетронним розпиленням на постійному струмі в аргоновій плазмі складової (графіт + мідь) мішені на підкладку з монокристалічного (100) NaCl за кімнатної температури. Еволюція мікроструктури плівки при відпалі у вакуумі при 600 °С досліджена методами просвітлювальної електронної мікроскопії та електронографії. Нанесена плівка була аморфною з рівномірним розподілом атомів міді в об’ємі плівки. Відпал призвів до утворення ансамблю мідних частинок у плівці з наступною їх коалесценцією за дифузійним механізмом, у результаті чого щільність частинок зменшувалась, а їх середній розмір зростав із часом відпалу. Коалесценція відбувалася шляхом змішаного механізму об’ємної та поверхневої дифузії атомів міді у вуглецевій плівці, яка вміщувала велику кількість структурних дефектів, унаслідок чого середній розмір частинок в ансамблі змінювався за законом R^5 ~ t.

Thin copper-doped (8 at. % Cu) carbon film was deposited by d. c. magnetron sputtering of composite graphite/copper target in argon plasma. The evolution of film structure on annealing at 600 °C in a vacuum has been studied by transmission electron microscopy and electron diffraction. The as-deposited film was amorphous with copper atoms uniformly distributed over the film volume. Annealing resulted in precipitation of copper particles within carbon film and accompanied by changes in the ensemble of copper particles due to diffusion coalescence: the density of copper particles decreased and particle average size increased with annealing time. The coalescence occurred by the mixed mechanism of bulk and surface diffusion of copper atoms within carbon film that contained a large number of structural defects. As a result, the mean radius of copper particles in ensemble changed as R^5 ~ t.