Микропористые нанокристаллические тонкие плёнки V—N—He. Способ получения, структура, свойства

Abstract

В данной работе изучены основные закономерности формирования тонких плёнок V—N—He, осаждаемых в условиях бомбардировки смешанными пучками высокоэнергетичных ионов азота и гелия. Были исследованы их структурно-фазовые, электрофизические и адсорбционные характеристики. Данные электронно-микроскопического анализа доказывают, что формирование структуры плёнок V—N—He происходит в условиях конкуренции нескольких проходящих одновременно процессов, которые приводят к формированию нанокристаллической структуры, содержащей микропоры размером от 5 нм до 5 мкм. Обсуждается роль ионной бомбардировки и адсорбции газа из остаточной атмосферы в формировании пористости. Сопоставление данных резерфордовского обратного рассеяния (РОР) и профилометрии позволило определить величину пористости плёнок – 27%. В диапазоне исследованных давлений водорода (до 0,35 МПа) было адсорбировано 7 вес.% H2. Показано, что количество адсорбированного водорода определяется микропористой структурой плёнок и составом газовой среды в них.

У роботі вивчено основні закономірності формування тонких плівок V—N—He, осаджених в умовах бомбардування жмутами високоенергетичних йонів азоту та гелію. Було досліджено структурно-фазові, електрофізичні та адсорбційні характеристики. За допомогою електронної мікроскопії доведено, що структура плівок V—N—He формується в умовах конкурування кількох одночасних процесів, які призводять до створення нанокристалічної структури, яка містить у собі мікропори розміром від 5 нм до 5 мкм. Обговорюється роль йонного бомбардування та адсорбції газу з залишкової атмосфери у формуванні пористости. Порівняння даних Резерфордового зворотнього розсіяння та профілометрії дозволило обчислити величину пористости плівок – 27%. У діяпазоні дослідженого тиску водню (до 0,35 МПа) було адсорбовано 7 ваг.% H2. Показано, що кількість водню, яка адсорбується, визначається мікропористою структуроюплівкита складом газового середовища в ній.

In a given paper, we study the main characteristics of V—N—He thin-film formation under condition of high-energy mixed-ion (N, He) beam bombardment. The structural-phase, electrophysical, and adsorption characteristics are studied using different methods. The data of electron microscopy analysis prove that the V—N—He film structure formation occurs under rivalry conditions of several simultaneously running processes, which lead to formation of microporous structure with pore size of 5 nm to 5 μm. Role of ion bombardment and gas adsorption from residual atmosphere in porosity formation is discussed. Using the Rutherford backscattering and prophylometry data, the value of porosity of 27% is determined. In the interval of pressure lower than 0.35 MPa, 7 wt.% H2 is absorbed by these films. As shown, the quantity of adsorbed hydrogen is determined by structure of micropores and gas content in films.