Влияние деформационного наноструктурирования никеля и меди на ионное распыление фокусированным ионным пучком ионами галлия энергией 30 кэВ

Р.Х. Хисамов, К.С. Назаров, А.В. Иржак, Р.У. Шаяхметов, И.И. Мусабиров, Р.Р. Тимиряев, Ю.М. Юмагузин, Р.Р. Мулюков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 25 февраля 2019; Исправлена: 11 апреля 2019; Принята: 12 апреля 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Р.Х. Хисамов, К.С. Назаров, А.В. Иржак, Р.У. Шаяхметов, И.И. Мусабиров, Р.Р. Тимиряев, Ю.М. Юмагузин, Р.Р. Мулюков. Влияние деформационного наноструктурирования никеля и меди на ионное распыление фокусированным ионным пучком ионами галлия энергией 30 кэВ. Письма о материалах. 2019. Т.9. №2. С.212-217
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-2-212-217

Аннотация

На рисунке представлена схема исследованийИсследовано ионное распыление наноструктурных, со средним размером зерен около 200 нм, мелкозернистых, со средним размером зерен 5 мкм, и крупнозернистых образцов никеля и меди фокусированным ионным пучком ионами галлия с энергией 30 кэВ. В результате ионного распыления фокусированным ионным пучком на поверхности образцов образованы распыленные (протравленные) участки с различным рельефом. Показано, что рельеф, формирующийся на поверхности распыленного участка в процессе ионного распыления, зависит от размера зерен образца. При размере зерен, соответствующим мелкозернистым или крупнозернистым значениям, распыление происходит неравномерно. При размере зерен, соответствующим наноструктурным значениям, распыление происходит относительно равномерно. Для энергии ионов галлия 30 кэВ установлена зависимость максимальной высоты рельефа Rmax распыленной поверхности от размера зерен d металла в диапазоне от наноструктурного до мелкозернистого: Rmax ≈ 0.1d. Определены коэффициенты распыления образцов никеля и меди с различным размером зерен. Величину коэффициентов распыления оценили из измерений профиллограмм распыленных участков методом сканирующей зондовой микроскопии. Установлено, что деформационное наноструктурирование металла приводит к снижению эмиссии атомов с его поверхности при бомбардировке ионами галлия энергией 30 кэВ. Так, коэффициент распыления крупнозернистого никеля и меди равен 4.8 ±1.5 и 4.9 ±1.3 атом / ион, соответственно, мелкозернистого никеля — 4.1±1.6 атом / ион, наноструктурного никеля и меди — 2.0 ± 0.5 и 2.1± 0.2 атом / ион, соответственно. На основе механизма распыления в режиме линейных каскадов проведен анализ причин снижения коэффициента распыления металла в результате его деформационного наноструктурирования.

Ссылки (31)

1. G. V. Gordeeva, M. I. Guseva, E. S. Ionova, M. E. Evemenenko. Soviet Atomic Energy. 68, 275 (1990). Crossref
2. C. A. Michaluk. Journal of Electronic Materials. 31, 2 (2002). Crossref
3. H. Hosokawa, K. Shimojima, H. Iwasaki, M. Mabuchi. Philosophical Magazine Letters. 84, 713 (2004). Crossref
4. I. Baranov, A. Brunelle, S. Della-Negra. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 193, 809 (2002). Crossref
5. V. Amirkhanov, Yu. N. Cheblukov, A. Yu. Didyk, A. Hofman et al. Physics of Particles and Nuclei. 37, 837 (2006). Crossref
6. H. S. Huang, C. H. Chiu, I. T. Hong, H. C. Tung, F. S.-S. Chien. Materials Characterization. 83, 68 (2013). Crossref
7. S. Flege, R. Hatada, T. Kaiser et al. Materials letters. 164, 532 (2016). Crossref
8. K. A. Tolpin, K. F. Minnebaev, V. E. Yurasova. Vacuum. 138, 139 (2017). Crossref
9. T. Nagasaki, H. Hirai, M. Yoshino, T. Yamada. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 418, 34 (2018). Crossref
10. A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov. Nanostructured Materials. In: Handbook of NanoScience, Engineering and Technology. Ed. by W. A. Goddard III, D. Brenner, S. E. Lyshevski, G. J. Iafrate. CRC Press, Boca Raton (2002) P. 22-1-22-41. Crossref
11. R. Kh. Khisamov, I. M. Safarov, R. R. Mulyukov et al. Technical Physics. 56, 1661 (2011). Crossref
12. R. Kh. Khisamov, I. M. Safarov, R. R. Mulyukov, Yu. M. Yumaguzin. Physics of the Solid State. 55, 1 (2013). Crossref
13. K. S. Nazarov, R. Kh. Khisamov, Yu. M. Yumaguzin, R. R. Mulyukov. Technical Physics Letters. 41, 16 (2015). Crossref
14. R. Kh. Khisamov, K. S. Nazarov, I. M. Safarov, I. I. Musabirov, Yu. M. Yumaguzin, R. R. Mulyukov. Materials Physics and Mechanics. 33, 161 (2017). Crossref
15. R. K. Khisamov, K. S. Nazarov, L. R. Zubairov et al. Physics of the Solid State. 57, 1206 (2015). Crossref
16. R. K. Khisamov, K. S. Nazarov, S. N. Sergeev, R. R. Kabirov, R. R. Mulyukov, A. A. Nazarov. Letters on Materials. 5, 119 (2015). Crossref
17. I. Sh. Valeev, A. Kh. Valeeva, R. R. Mulyukov, R. Kh. Khisamov. Letters on Materials. 6, 347 (2016). Crossref
18. R. Kh. Khisamov, K. S. Nazarov, S. N. Sergeev, R. U. Shayakhmetov, J. A. Baimova, Y. M. Yumaguzin, R. R. Mulyukov. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 447, 012001 (2018). Crossref
19. V. N. Danilenko, S. N. Sergeev, J. A. Baimova, G. F. Korznikova, K. S. Nazarov, R. K. Khisamov, A. M. Glezer, R. R. Mulyukov. Materials Letters. 236, 51 (2019). Crossref
20. K. Ohya, T. Ishitani. Surface and Coatings Technology. 158 - 159, 8 (2002). Crossref
21. E. Horvath, A. Nemeth, A. A. Koos, M. C. Bein, A. L. Toth, Z. E. Horv, L. P. Bir, J. Gyulai. Superlattices and Microstructures. 42, 392 (2007). Crossref
22. H. Ostadi, K. Jiang, P. D. Prewett. Microelectronic Engineering. 86, 1021 (2009). Crossref
23. N. I. Borgardt, R. L. Volkov, A. V. Rumyantsev, Yu. A. Chaplygin. Technical Physics Letters. 41, 610 (2015). Crossref
24. O. P. Landeros, N. Nedev, M. C. Alvarez et al. Vacuum. 157, 166 (2018). Crossref
25. F. Archie, M. Z. Mughal, M. Sebastiani, E. Bemporad, S. Zaefferer. Acta Materialia. 150, 327 (2018). Crossref
26. F. Baxter, A. Garner, M. Topping, H. Hulme, M. Preuss, P. Frankel. Journal of Nuclear Materials. 504, 176 (2018). Crossref
27. J. A. Taillon, C. Pellegrinelli, Y.-L. Huang, E. D. Wachsman, L. G. Salamanca-Riba. Ultramicroscopy. 184, 24 (2018). Crossref
28. M. Pea, G. Barucca, A. Notargiacomo, L. Di Gaspare, V. Mussi. Applied Surface Science. 433, 899 (2018). Crossref
29. Ed. by R. Behrisch, W. Eckstein. Sputtering by Particle Bombardment. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. (2007) 509 p. Crossref
30. N. N. Andrianova, A. M. Borisov, E. S. Mashkova, A. A. Shemukhin, V. I. Shulga, Yu. S. Virgiliev. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B. 354, 146 (2015). Crossref
31. C. Volkert, A. Minor. MRS Bulletin. 32, 389 (2007). Crossref

Финансирование

1. the Presidium of the Russian Academy of Sciences “Development of physical and chemical mechanics of surface phenomena as the fundamental basis for the development of modern structures and technologies.” - Program #16
2. a grant from the Republic of Bashkortostan to young scientists and young research teams - a grant
3. the state assignment of the IMSP RAS - No.AAAA-A17‑117041310213‑0