Селективні процеси при знижених коефіцієнтах конденсації

Ti на межу зерен і поверхню конденсату. В подальшому відповідні вакансії закриваються шляхом стискання вуглецевої підгратки до алмазної форми. Деякою мірою такі процеси підтверджуються відповідною появою на мікроструктурах контрасту у вигляді більш світлих смуг і плям, які, найбільш ймовірно, містять підвищені концентрації Ti. Затемнені ділянки цієї мікроструктури швидше за все являють собою вкраплення алмазної фази, що більш ефективно розсіює електрони. За допомогою комбінаційного розсіювання встановлена наявність достатньо чітких максимумів при ~1332 см^-1 [20] (див. рис. 14), що також свідчить про наявність алмазної фази. Разом з тим мікротвердість алмазоподібних плівок має значення 150-200 кГ/мм², що свідчить про специфічний структурний стан, при якому надтверді нанофрагменти речовини слабко зв'язані один з одним.

У другій частині шостого розділу вивчені селективні процеси при формуванні конденсатів системи Ti-C на межі поділу плазма-титанова підкладка [22]. Одержання конденсату у вигляді системи Тi-С відбувалося безпосередньо усередині пустотілого графітового катода у середовищі високоочищеного Ar, тиск якого становив 20 Па. При цьому використовувався спрощений варіант пристрою. Завдяки дії плазми на поверхню росту в пустотілому катоді виконувалися умови з наднизькими (~0.01) коефіцієнтами конденсації. При цьому формувалися концентраційні профілі зі зміною вуглецевої складової від 0 до майже 100 ат.%. Мікроструктура конденсатів і аналіз їх хімічного складу досліджувалися за допомогою РЕМ, укомплектованого енергодисперсним рентгенівським аналізатором, що дозволяв визначати елементний склад на локальній ділянці діаметром 1 мкм із похибкою 4%. Основна серія експериментів будувалася на поступовому зменшенні розмірів титанових підкладок, що за умови незмінності всіх інших технологічних параметрів підвищувало кількість вуглецевої складової в плазмі. На основі рентгенофазового аналізу встановлено, що отримані за цих умов конденсати в основному складаються із TiC_1-x і графіту. Разом з тим, використовуючи такий підхід, були виявлені умови, за яких на певному етапі формування конденсатів відбувалося локальне зародження діелектричних включень. При цьому швидкість росту включень перевищувала швидкість росту іншої частини конденсату, і їх зародження найбільш часто відбувалося на карбідних .волокнах або при концентрації С~70 ат.% Поряд з цим діелектричні включення найчастіше мають монокристалічну структуру, а заокругленість граней, що виступають, є наслідком повторного розпилення. При цьому вміст у них С сягає майже 100 ат.%, а темне тло в околі цього самого кристала, що проявляється при малих збільшеннях РЕМ- досліджень, переконливо свідчить про їх діелектричні властивості.

В окремих випадках ріст діелектричних включень супроводжувався появою слабких рентгенівських дифракційних максимумів, які відповідають міжплощинним відстаням 0,205 нм, тобто відбиттям 111 алмазу. Підбиваючи підсумки вищезазначеного, зроблений висновок про те, що діелектричні включення найбільш імовірно належать алмазній фазі. Оскільки при рентгенівських дослідженнях відбиття від TiC₂ не виявлені, найбільш імовірно перехід TiC > TiC₂ > алмаз відбувається у межах декількох моноатомних шарів. Разом з тим при утворенні діелектричних включень еквіпотенціальність ростової поверхні порушується, а набуття ними позитивного заряду іонів може не тільки знизити локальну напруженість електричного поля, але й змінити її спрямованість. Отже, можна цілком обґрунтовано вважати, що випереджальний ріст алмазних включень відбувається в основному при осадженні ослабленого потоку нейтральних атомів, а також за рахунок знижених коефіцієнтів конденсації та значно більших значень енергій у-зв'язків алмазу в порівнянні з енергіями р-зв'язків графіту.

На основі рентгенівських досліджень встановлено, що, крім діелектричних кристалів, досить часто конденсати містять скупчення в-карбіну. При цьому, як випливає з наведених мікроструктур, в-карбін більш інтенсивно утворюється за механізмом польової селективності.

Показано [22], що просторово розподілена селективність росту різних алотропів вуглецю спостерігається в досить вузькому інтервалі технологічних параметрів. При цьому до найважливіших технологічних умов можливого одержання мікроалмазів варто віднести абсолютну стабільність і безперервність селективної конденсації, а також Т_к ~1050-1140⁰С.

ВИСНОВКИ

1. Опромінення поверхні росту конденсатів частками з енергіями, що не перевищують граничну енергію розпилення сконденсованого матеріалу, наближує систему пара-конденсат до фазової рівноваги, яка є необхідною передумовою проявів фазової селективності та просторово розподіленого росту конденсату.

2.Створений новий клас іонних розпилювачів із самоузгодженою зміною осаджуваних потоків і потоків заряджених часток, що діють на поверхню росту, яка визначає стаціонарність конденсації, наявність локальних флуктуацій пересичення безпосередньо над поверхнею росту, а також умови наближення до стимульованої фазової рівноваги в широкому спектрі підведених до розпилювача потужностей.

3. Створена математична модель для розрахунку радіальних розподілів хімічного складу і товщини конденсатів, яка враховує усі геометричні характеристики магнетронної розпилювальної системи із складеними мішенями, а також розподіл потоку іонів над поверхнею розпилення.

4. Механізми структуроутворення шарів у процесі стаціонарної конденсації за умов стимульованого наближення до фазової рівноваги в системі пара-конденсат в основному визначаються відсутністю багатоатомних критичних зародків і ростової коалесцесії, причому установлення адатомом з ростовою поверхнею досить міцних хімічних зв'язків залежить від локального структурно-фазового стану ростової поверхні, що визначає просторово розподілені структурну й фазову селективності.

5. Встановлено, що на початковому етапі високотемпературного (Т_к ~450 ⁰C) осадження на відколи (001) KCl і NaCl надслабких потоків іонно-розпилених атомів Cr, Ti або Al, а також при використанні як робочого газу високочистого Ar при понижених тисках (~1 Па) формується стійка до кристалізації аморфна фаза, стабілізація якої підсилюється наявністю на поверхні підкладки адсорбованого шару домішок, підвищеною енергією зв'язку адатом-домішка, докритичною товщиною, а також збільшенням енергії атомів, що конденсуються. Перехід аморфна фаза кристал в основному визначається підвищенням процесів самодифузії при нарощуванні конденсату до критичної товщини ~2-5 нм, а також супроводжується дифузійними процесами в напрямку аморфна фазакристал.

6. Формування статистично однорідних моношарів слабко зв'язаних один з одним об'ємних нанокристалів Cr, Ti, Cu або Al визначається наближенням до стимульованої фазової рівноваги системи пара-конденсат і підвищеними тисками (~10 Па) високочистого робочого газу, що за умов Фольмера-Вебера і виконання правила Кюрі-Вульфа стимулює формування зародків з об'ємною рівноважної формою на активних центрах підкладки. Зрив просторово розподіленого росту відбувається за умов підвищення швидкості нарощування або зниження температури осадження і супроводжується, як правило, переходом до епітаксійного росту.

7. Одержання тривимірних лабіринтових наноструктур Cr, Ti, Cu або Al за умов осадження надслабких парових потоків і опромінення поверхні росту потоком вторинних електронів визначається анізотропією швидкості росту кристалів у різних кристалографічних напрямках, а також зародженням на границях зрощення об'ємних кристалів базового моношару нових довільно орієнтованих кристалів з об'ємною рівноважною формою.

8. При малих коефіцієнтах конденсації (~0.01-0.07) металів або вуглецю в умовах дії на поверхню росту слабкоенергетичних (< 10-20 эВ) іонів перехід до формування тривимірних лабіринтових шарів відбувається із зменшенням напруженості електричного поля над поверхнею росту і підвищенні тиску робочого газу до 15-20 Па, причому для Cu, Al, Ni, Ta і С відповідна зміна кореляційного коефіцієнта б від 4.6 до 0.015 Дж^{-1 о}С^-2 підвищує температуру такого переходу від 120 до 1600 ^оС.

9. При знижених коефіцієнтах конденсації вуглецю в умовах розкладу ацетону всередині пустотілого катода зміна польової селективності на формування надпоруватих структур збігається із зміною фазової селективності у вигляді відповідного переходу від формування шарів графіту до структуроутворення шарів чаоїту.

10. Типовий прояв польової селективності визначається флуктуаціями напруженості електричного поля над поверхнею росту і спостерігається у вигляді формування стовпчастих структур або в утворенні окремих виступаючих над поверхнею росту частин конденсату, як правило, у вигляді монокристалів.

11. Наближення до фазової рівноваги системи вуглецево-титанова пара-конденсат з відповідним співвідношенням складових і умови гранично низьких парціальних тисків (~8·10^-8Па) залишкових хімічно активних газів визначають утворення нового бікарбіду й алмазної фази у вигляді глобулярних за формою структур, причому нова сполука TiC₂ є метастабільною щодо алмазу й утворюється при впровадженні в окремі міжвузля ГЦК-гратки TiС атомів вуглецю.

12. Осадження вуглецю в високочистому інертному середовищі і одночасне введення в конденсат незначної кількості титану (1-3 ат.%), а також інтенсивне опромінення поверхні росту потоком електронів приводять до утворення шарів у вигляді слабкозв'язаних один з одним нанокристалів алмазу, які є наслідком переходу TiС₂ > алмаз.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ АВТОРА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Перекрестов В.И., Кравченко С.Н. Изменение состава остаточных газов в камере в процессе осаждения пленки Ti // Приборы и техника эксперимента.- 2002. - №3. - C. 123-126.

2. Перекрестов В.И., Кравченко С.Н., Павлов А.В. Механизмы роста и структура пленок Ti, полученных методом магнетронного распыления на постоянном токе // ФММ. - 1999. - Т.88, №5. - С. 72-77.

3. Перекрестов В.И., Хворост В.А., Кравченко С.Н. Механизмы зарождения и структура конденсатов слабопересыщенных паров Cr // Вестник СумГУ. Серия Физика, математика, механика. - 2002. - №5(38)-6(39). - С. 72-79.

4. Перектестов В.И., Косминская Ю.А. Проявление селективных процессов при неравновесной стационарной конденсации Cr // Вестник СумГУ. Серия Физика, математика, механика. - 2004. - №10(69). - С. 35-40.

5. Перекрестов В.И., Коропов А.В., Кравченко С.Н. Образование островковых структур при осаждении слабопересыщенных паров алюминия // ФТТ. - 2002. -Т.44, №6. - С. 1131-1136.

6. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А., Кравченко С.Н. Закономерности структурообразования конденсатов слабопересыщенных паров Cu, Ti, Al и Cr // Металлофизика и новейшие технологии. - 2003. - Т.25, №6. - С. 725-735.

7. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А. Проявление селективных процессов при формировании слоев Ni,Al,Ta и С в условиях крайне неравновесной конденсации // Вестник Сум ГУ. Серия Физика, математика, механика. - 2004. - №8(67). - С. 31-48.

8. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А. Проявление пространственно распределенной селективности при конденсации меди в крайне неравновесных условиях // Металлофизика и новейшие технологии. - 2005. - Т.27, №2. - С. 265-274.

9. Перекрестов В.И. Получение высокопористых структур металлов в условиях стационарной неравновесной конденсации // Письма в ЖТФ.-2005. - Т.39, № 19.-С.41-46.

10. Перекрестов В.І., Космінська Ю.О., Корнющенко Г.С. Прояв селективних процесів в умовах нерівноважної стаціонарної конденсації Cu та Al // Фізика і хімія твердого тіла. - 2005. - Т.6,
№3. - С. 398-402.

11. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А. Селективная конденсация соединений Ti при его ионном распылении в разреженной атмосфере воздуха // Металлофизика и новейшие технологии. - 2004. - Т.26, №3. - С. 313-324.

12. Perekrestov V.I., Kosminska Yu.O. Phase composition and structure of condensates of low supersaturated Ti-C vapors // Ukr. J. Phys. - 2004. - Vol.49, №3. - P. 261-266.

13. Перекрестов В.И., Павлов А.В. Фазовый состав пленок системы Ti-C, полученных при технологических условиях алмазообразования и содержании углерода свыше 50 ат.% // Письма в ЖЭТФ. - 2001. - Т.73, №1. - С. 17-20.

14. Перекрестов В.И., Павлов А.В., Косминская Ю.А. Фазовый состав, структура, а также некоторые физико-механические характеристики слоев системы Ti-C // Вестник СумГУ. Серия Физика, математика, механика. - 2002. - №13(46). - С. 140-150.

15. Перекрестов В.И., Павлов А.В. Формирование многослойного разгрузочного композита на границе раздела натрий-кальциевое стекло - Ti-C при ионном распылении составной мишени из Cr, С и Ti // Сверхтвердые материалы. - 2002.- №3.- С. 58-63.

16. Перекрестов В.И., Кравченко С.Н., Павлов А.В. Структура и термоэлектронная эмиссия пленок системы Ti-C // ВАНТ. Сер. Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники. - 1999. - №2(10). - С. 82-84.

17. Перекрестов В.И., Хворост В.А., Павлов А.В. Расчет радиального распределения толщины пленки, осажденной при магнетронном распылении дисковой мишени с выработанным рельефом поверхности // Поверхность. - 2001. - №11. - С. 30-32.

18. Перекрестов В.И., Хворост В.А., Павлов А.В. Расчет радиального распределения химического состава покрытий системы Ti-C, осажденных при магнетронном распылении составной мишени // Сверхтвердые материалы. - 2000. - №5. - С. 10-15.

19. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А. Некоторые особенности формирования покрытий на внутренней поверхности трубы при ионном распылении стержней // Металлофизика и новейшие технологии. - 2004. - Т.26, №4. - С. 497-508.

20. Perekrestov V.I., Kosminskaya Yu.A., Yanchuk I.B. Some regularities of diamond phase formation at nonequilibrium transition process of C vapors with low Ti concentration into condensed state // Functional materials. - 2004. - Vol.11, №2. - P. 284-289.

21. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А., Корнющенко А.С. О возможности образования алмазной фазы в процессе перехода паров углерода в конденсированное состояние и облучения ростовой поверхности интенсивным потоком электронов // Вестник СумГУ. Серия Физика, математика, механика. - 2005. - №4(76). - С. 87-92.

22. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А. Фазовая и морфологическая неоднородности конденсатов системы Ti-C, полученных на границе раздела плазма-титановая подложка // Письма в ЖЭТФ. - 2003. - Т.78, № 4. - С. 258-264.

23. Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі: Патент на винахід. 57940А UA, МКЛ 7 С23С14/35 / В.І. Перекрестов, О.Д. Погребняк, Ю.О. Космінська (Україна) - №2001107033; Заявл. 16.10.2001; Опубл. 15.07.2003, Бюл. №7.-1 с.

24. Розпилювальний пристрій для нанесення покриттів у вакуумі: Патент на винахід. 69974 UA, МКЛ 7 С23С14/35 / В.І. Перекрестов, Ю.О. Космінська (Україна) - №20031211885; Заявл. 18.12.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9. - 1 с.

25. Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі: Патент на винахід. 69723 UA, МКЛ 7 С23С14/35 / В.І. Перекрестов, Ю.О. Космінська (Україна) - № 20031110641; Заявл. 25.11.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9. - 1 с.

26. Термоіонний розпилювальний пристрій: Патент на винахід. 56837А UA, МКИ 7 С23С14/35 / В.І.Перекрестов, В.А.Хворост, Ю.О.Космінська (Україна) - № 2002097718; Заявл. 27.09.2002; Опубл. 15.05.2003, Бюл. №5. - 1 с.

27. Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі: Патент на винахід. 57952А UA, МКЛ 7 С23С14/35 / В.І.Перекрестов, О.Д.Погребняк, Ю.О.Космінська (Україна) - №2002010166; Заявл. 04.01.2002; Опубл. 15.07.2003. Бюл. №7.-1 с.

28. Магнитная система магнетронного распылительного устройства: А.С. 33751А UA, МКИ⁶ 7H01J25/55, С23 С 14/35, / В.И. Перекрестов, А.В. Павлов, С.Н. Кравченко (Украина)- №99031772; Заявл.30.03.99; Опубл.15.02.01, Бюл.№1. - 1 с.

29. Перекрестов В.И., Хворост В.А., Кравченко С.Н. Механизм образования аморфной фазы на этапе зарождения пленок Cr, полученных методом ионного распыления // Материалы 12-го Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронике". - Харьков: ННЦ ХФТИ, 2001. - С. 172-176.

30. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А., Кравченко В.И. Структурообразование тонких пленок, полученных при конденсации слабопересыщенных паров металлов // Матеріали ІХ Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок. - Івано-Франківськ: Місто НВ, 2003. - Т.1С.56-57.

31. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А., Ушатов А.А. Моделирование концентрационного профиля и толщины осажденного слоя при ионном распылении стержней // Proceedings of the International Conference "Dynamical System Modelling and Stability Investigation". - К. 2003. - С.227.

32. Космінська Ю.О., Перекрестов В.І. Селективні процеси при формуванні шарів Ni, Al, Ta і С в умовах нерівноважної конденсації // Збірник тез Міжнародної конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики "Еврика-2004". - Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. І.Франка, 2004. - С.151-152.

33. Перекрестов В.И., Хворост В.А., Павлов А.В. Структура, фазовый состав и механические свойства покрытий системы Ti-C, полученных методом распыления составляющих компонент // Матеріали VIII Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок. - Івано-Франківськ: Плай, 2001. - С. 182-183.

34. Perekrestov V.I., Pogrebniak A.D., Pavlov A.V. Structure formation of films Ti-C under ion sputtering of composite target // Proceedings of the IV International Conference "Modification of Properties of Surface Layers of Non-Semiconducting Materials Using Particle Beams". - Феодосія, 2001. - C. 56.

35. Перекрестов В.И., Павлов А.В., Кравченко С.Н. Расчет рапределения толщины пленки, осажденной при ионном распылении мишени с выработанным рельефом // Proceedings of the Third International Conference "Modification of Properties of Surface Layers of Non-Semiconducting Materials Using Particle Beams". - Суми: Різоцентр СумДУ, 1999. - С.78.

36. Перекрестов В.И., Кравченко С.Н., Павлов А.В. Влияние процессов диффузии на начальный этап роста и структуру пленок Ti, полученных методом ионного распыления // Proceedings of the Third International Conference "Modification of Properties of Surface Layers of Non-Semiconducting Materials Using Particle Beams". - Суми: Різоцентр СумДУ, 1999. - С. 59.

37. Перекрестов В.И., Кравченко С.Н., Павлов А.В. Термоэлектронная эмиссия пленок системы Ti-C // Proceedings of the Third International Conference "Modification of Properties of Surface Layers of Non-Semiconducting Materials Using Particle Beams". - Суми: Різоцентр СумДУ, 1999. - С. 60.

38. Перекрестов В.И., Косминская Ю.А. Селективні процеси стаціонарної нерівноважної конденсації // Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали ювілейної Х Міжнародної конференції. - Івано-Франківськ: Гостинець, 2005. - Т.2. - С. 39-40.

АНОТАЦІЇ

Перекрестов В.І. Селективні процеси при знижених коефіцієнтах конденсації.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.04.07-фізика твердого тіла. - Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України.- Харків, 2006.

Дисертація присвячена вивченню і систематизації механізмів структуроутворення конденсатів в умовах прояву фазової і просторово розподіленої селективностей, залежних від хімічного складу пар, що осаджуються, і наближення до фазової рівноваги в системі пара-конденсат.

Створено новий клас іонних розпилювачів, за допомогою яких можна наносити покриття на плоскі поверхні і внутрішні поверхні труб при знижених коефіцієнтах конденсації.

Визначені закономірності прояву селективних процесів при стаціонарному осадженні слабкопересичених парів Ti, Cr, Cu і Al у високочистому інертному середовищі, а також закономірності проявів фазової та просторово розподіленої селективностей за умов стаціонарного осадження металів та вуглецю за допомогою самоузгоджених розпилювальних систем усередині пустотілого катода, що визначає формування різних за "архітектурою" нано- і мікроструктур та росту мікрокристалів різних алотропів вуглецю. Встановлені закономірності прояву фазової селективності при формуванні шарів системи Ti-C.

Ключові слова: структурна селективність, фазова селективність, коефіцієнт конденсації, магнетронне розпилення, метали, вуглець, карбід титану, епітаксія, наноструктура, електронна мікроскопія.

Перекрестов В. И. Селективные процессы при сниженных коэффициентах конденсации. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.04.07-физика твердого тела. - Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины.- Харьков, 2006.

Диссертация посвящена изучению и систематизации механизмов структурообразования конденсатов в условиях проявления фазовой и пространственно распределенной селективностей, зависимых от химического состава осаждаемых паров и условий конденсации с малыми коэффициентами.

Создан новый класс ионных самосогласованных распылителей, при помощи которых можно наносить слои на плоские поверхности с различной степенью близости к фазовому равновесию в системе пар- конденсат.

Разработана математическая модель, позволяющая производить расчеты распределения толщины и химического состава слоев на подложках в зависимости от распределения ионного пучка над поверхностью составной мишени и геометрических характеристик распылительных систем на базе магнетронного распылителя с кольцевой зоной эрозии.

Экспериментально установлено, что зарождение на ростовой поверхности с малой плотностью кристаллических зародышей, дальнейший объемный рост которых определяется исключительно диффузионной коалесценцией, а также равновероятным поступлением паров на различные грани равновесных по форме нанокристаллов, определяет формирование статистически однородных монослоев слабо связанных друг с другом нанокристаллов Cr, Ti, Cu или Al, переходящих в трехмерные лабиринтные слои.

При стационарной конденсации металлов с малыми коэффициентами при помощи самосогласованных распылительных систем проявление структурной селективности в виде формирования трехмерных лабиринтных слоев усиливается с уменьшением напряженности электрического поля над ростовой поверхностью, а также при более эффективном объемном диффузионном поле и повышении температуры конденсации, а наиболее типичное проявление полевой селективности наблюдается в виде формирования столбчатых структур или в образовании отдельных, выступающих над ростовой поверхностью частей конденсата, как правило, имеющих монокристаллическое строение.

При осаждении слабопересыщенных титаноуглеродных паров с соответствующим соотношением составляющих и в условиях предельно низких парциальных давлений (~8·10^-8Па) остаточных химически активных газов происходит образование нового бикарбида и алмазной фазы в виде глобулярных за формой структур, причем новое соединение в виде TiC₂ является метастабильным по отношению к алмазу и образуется при внедрении в отдельные междоузлия ГЦК-решетки TiC атомов углерода.

Эффективность процессов карбидизации и соответствующее формирование сверхтвердых слоев TiC_1-x при ионном распылении C и Ti в необходимых пропорциях в основном определяется аккумуляцией ростовой поверхностью энергии, которая выделяется на ней под действием вторичных электронов, отрицательных ионов, высокоэнергетических атомов, а также при фазовом переходе пар-конденсат.

Снижение коэффициента конденсации при переходе паров Ti в конденсированное состояние путем дополнительной ионизации распыленного вещества при помощи полого катода, а также использование в качестве рабочего газа разреженной атмосферы воздуха существенно повышают проявление фазовой селективности в виде формирования слоев рутила или анатаза.

Использование стационарного осаждения С внутри полого катода на подложки из Ti, а также переход TiC₂ > алмаз способствовали совмещению фазовой и пространственно распределенной селективностей в виде формирования отдельных микрокристаллов алмазов и других аллотропов С.

Осаждение С в высокочистой инертной среде и одновременное введение в конденсат незначительного количества Ti (~3 ат.%), а также интенсивное облучение ростовой поверхности потоком электронов приводят к образованию слоев в виде слабо связанных друг с другом нанокристаллов алмаза.

Изменяя условия перехода С в конденсированное состояние внутри полого катода путем варьирования геометрических характеристик распылительной системы, реализованы фазовые селективности в виде формирования слоев графита, чаоита или в-карбина, которые, в свою очередь, имеют различную "архитектуру".

Ключевые слова: структурная селективность, фазовая селективность, коэффициент конденсации, магнетронное распыление, металлы, углерод, карбид титана, эпитаксия, наноструктура, электронная микроскопия.

Perekrestov V.I. Selective processes at decreased condensation coefficient. - Manuscript

Thesis for a Doctor's degree in technical/engineering sciences, speciality 01.04.07 - solid-state physics. - Institute of Electrophysics and Radiotechnology, NAS of Ukraine.- Kharkiv, 2006.

The thesis is devoted to analysis and systematization of mechanisms of the condensates structure formation under conditions of phase and spatially distributed selectivities appearance, the selectivities being depending on the deposited vapor chemical composition and the level of kinetic nonequilibrium of the stationary process of their transfer to condensed state.

The new kind of ionic sputterers is developed. Using them it is possible to deposit coverings onto flat surfaces and internal pipe surfaces under different levels of kinetic nonequilibrium of substance transfer to condensed state.

The regularities of selective processes appearance at stationary deposition of weakly supersaturated Ti, Cr, Cu, and Al vapors in high-purity inert environment are determined. The regularities of appearance of phase and spatially distributed selectivities under conditions of metals and carbon stationary kinetically super-nonequilibrium condensation with self-consistent sputtering systems inside hollow cathode are also fixed, the selectivities appearance leading to various "architecture" nano- and microstructures formation as well as to different carbon allotropes microcrystal growth. The regularities of phase selectivity appearance at Ti-C system layers formation are determined.

Key words: structural selectivity, phase selectivity, nonequilibrium condensation, magnetron sputtering, metals, carbon, titanium carbide, epitaxy, nanostructure, electron microscopy.

Размещено на Allbest.ru