Структура конденсатов диоксида титана, полученных способом электронно-лучевого осаждения в вакууме

Abstract

Исследованы морфология поверхности, микроструктура, элементный и фазовый составы толстых конденсатов TiO₂, полученных способом EB PVD, в зависимости от температуры конденсации Tп. Экспериментальные исследования конденсатов проводили с применением рентгенодифракционного метода, оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии. При формировании конденсатов TiO₂ в интервале температур конденсации 120...1200°С зафиксированы те же закономерности, что и для большинства неорганических материалов: формирование наноразмерной до Тп < 0,3Тпл и столбчатой структур в интервале 0,3Тпл < Тп < 0,5Тпл. Дополнительный вклад в размерность и морфологию структуры вносят полиморфные превращения. Обнаружено присутствие наноструктурной составляющей различной морфологии и фазового состава в широком интервале температур осаждения. В интервале Тп 120...700 °С формируется фрактальная структура с размерностью 2,92...2,95. Приведены результаты измерений электрической прочности конденсатов диоксида титана. Полученные способом вакуумного осаждения различные формы TiO₂ (покрытия, конденсированные материалы, наночастицы) с заданными морфологией и функциональными свойствами являются перспективными для многих направлений в технике и в медицине.

Investigated are the morphology of surface, microstructure, element and phase composition of thick condensates TiO₂, produced by EB PVD method, depending on temperature of condensation Ts. Experimental investigations of condensates were carried out using X-ray diffraction method, optic, scanning and transmission microscopy. In formation of condensates TiO₂ within the interval of 120...1200 °C temperatures of condensation the laws were observed that are also same for the majority of inorganic materials: formation of nanodimensional up to Ts < 0.3Tm and columnar structures within the interval 0.3Tm < Ts < 0.5Tm. Polymorphous transformations make an additional contribution into dimension and morphology of structure. Presence of nanostructural component of different morphology and phase composition within the wide interval of temperatures of deposition was revealed. Within the interval Ts 120...700 °C the fractal structure is formed with dimension 2.92...2.95. The results of measurements of electrical strength of titanium dioxide condensates are given. Different forms of TiO₂ (coatings, condensed materials, nanoparticles) produced by the method of vacuum deposition with preset morphology and functional properties are promising for many directions in engineering and also in medicine.