Влияние условий осаждения на состав танталовых покрытий

И.В. Сапегина, О.Ю. Гончаров, В.И. Ладьянов, Л.Х. Балдаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена 19 июля 2018; Принята 06 сентября 2018;
Цитирование: И.В. Сапегина, О.Ю. Гончаров, В.И. Ладьянов, Л.Х. Балдаев. Влияние условий осаждения на состав танталовых покрытий. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.22-26
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-22-26

Аннотация

В процессе получения покрытий из-за эффекта эжекции возможно образование обратных течений, содержащих не прореагировавшие реагенты и продукты реакции. В результате, часть реагентов взаимодействует с поверхностью экрана из нержавеющей стали, что приводит к образованию Fe2Br4 и CrBr2, и последующему восстановлению на подложке не только бромида тантала, но и бромида железа.В данной работе был проведен анализ покрытий из тантала, полученных методом химического газофазного осаждения в реакторах с "горячими" и с "холодными" стенками. Для ограничения зоны взаимодействия в реакционной камере, использовали экран в виде трубки, внутри которого располагался держатель с образцом. Экран изготавливали из разных материалов – кварцевое стекло и нержавеющая сталь. Для нагрева подложек в реакторе используется индукционный нагрев, катушка индуктора расположена с внешней стороны экрана. В случае применения экрана из кварцевого стекла нагревался только держатель с образцом, что соответствует реактору с "холодными" стенками. При использовании экрана из нержавеющей стали, образец нагревался за счет теплопередачи от стенок экрана, то есть реализовывался вариант реактора с "горячими" стенками. Было проведено осаждение тантала на вольфрамовые подложки восстановлением бромида тантала парами кадмия. Выяснено, что в процессе получения покрытий из-за эффекта эжекции возможно образование обратных течений, содержащих не прореагировавшие реагенты и продукты реакции. В результате, при использовании реактора с "горячими" стенками часть реагентов взаимодействует с поверхностью экрана из нержавеющей стали, что приводит к образованию Fe2Br4 и CrBr2, и последующему восстановлению на подложке не только бромида тантала, но и бромида железа. Таким образом, при осаждении в реакторе с "холодными" стенками на образце формируется танталовое покрытие, а при использовании реактора с "горячими" стенками - покрытие, состоящее из смеси Ta+ Fe2Ta.

Ссылки (20)

1. G. G. Fuentes, E. Almandoz, R. J. Rodríguez, H. Dong, Y. Qin, S. Mato. Manufacturing Rev. 20 (1), 1 (2014). Crossref
2. Ed. by A. S. H. Makhlouf, I. Tiginyanu. Nanocoatings and ultra-thin films: technologies and applications. Oxford, Woodhead Pub. (2011) 428 p.
3. A. Mubarak, E. Hamzah, M. R. M. Toff. Jurnal Mekanikal. 20 (2), 42 (2005).
4. M. Stueber, H. Holleck, H. Leiste, K. Seemann, S. Ulrich, C. Ziebert. Journal of Alloys and Compounds. 483 (1-2), 321 (2009). Crossref
5. A. D. Dobrzańska-Danikiewicz. JAMME. 54 (1), 103 (2012).
6. H. O. Pierson. Handbook of Chemical Vapor Deposition. New York, Noyes Publications, (1999). 506 p.
7. V. G. Syrkin. The CVD-method. Chemical vapor deposition. Moscow, Nauka. (2000). 496 р. (in Russian) [В. Г. Сыркин. CVD-метод. Химическое парофазное осаждение. Москва, Наука. (2000). 496 с.].
8. Chemical Vapour Deposition: Precursors, Processes and Applications (Eds. A. C. Jones, M. L. Hitchman). Cambridge, Royal Society of Chemistry. (2009). 582p.
9. S. M. George. Chem. Rev. 110 (1), 111 (2010). Crossref
10. D. Loktev, E. Yamashkin. Nanoindustry. 1 (4), 18 (2007). (in Russian) [Д. Локтев, Е. Ямашкин. Наноиндустрия. 1 (4), 18 (2007).].
11. A. Sarangan. Nanofabrication: Principles to Laboratory Practice. Boca Raton, CRC Press. (2016). 299p.
12. K. J. Hüttinger. CVD. 4 (4), (1998) 151. <151::AID-CVDE151>3.0.CO;2-2. Crossref
13. O. Yu. Goncharov, R. R. Faizullin, V. N. Guskov, L. Kh. Baldaev. News Academy of Engineering Sciences n. a. A. M. Prokhorov. 3 (4), 3 (2015). (in Russian) [О. Ю. Гончаров, Р. Р. Файзуллин, В. Н. Гуськов, Л. Х. Балдаев. Изв. Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова. 3 (4), 3 (2015).].
14. O. Yu. Goncharov, R. R. Fajzulin, M. G. Shadrin. Neorganicheskie Materialy. 35 (10), 1057 (1999). (in Russian) [О. Ю. Гончаров, Р. Р. Файзуллин, М. Г. Шадрин. Неорган. материалы. 35 (10), 1057 (1999).].
15. O. Yu. Goncharov, M. F. Kanunnikov, R. R. Fajzulin, M. G. Shadrin. Neorganicheskie Materialy. 35 (10), 1161 (1999). (in Russian) [О. Ю. Гончаров, М. Ф. Канунников, Р. Р. Файзуллин, М. Г. Шадрин. Неорган. материалы. 35 (10), 1161 (1999).].
16. O. Yu. Goncharov, R. R. Faizullin, V. N. Guskov, L. Kh. Baldaev. Inorganic Materials. 51 (6), 593 (2015). (in Russian) [О. Ю. Гончаров, Р. Р. Файзуллин, В. Н. Гуськов, Л. Х. Балдаев. Неорган. материалы. 51 (6), 655 (2015)]. Crossref
17. O. Yu. Goncharov, S. Yu. Treshchev, V. I. Lad’yanov, R. R. Faizullin, V. N. Guskov, L. Kh. Baldaev. Inorganic Materials. 53 (10), 1064 (2017). (in Russian) [О. Ю. Гончаров, С. Ю. Трещев, В. И. Ладьянов, Р. Р. Файзуллин, В. Н. Гуськов, Л. Х. Балдаев. Неорган. материалы. 53 (10), 1087 (2017).]. Crossref
18. N. P. D’yakonova, E. V. Shelekhov, T. A. Sviridova, A. A. Reznikov. Zavod. Lab. 63 (10), 17 (1997). (in Russian) [Н. П. Дьяконова, Е. В. Шелехов, Т. А. Сверидова, А. А. Резников. Зав. лаборатория. 63 (10), 17 (1997).].
19. Ed. by N. P. Liakishev. State diagrams of double metallic systems. Moscow, Mashinostroyeniye (1997) 1024 p. (in Russian) [Под редакцией Н. П. Лякишева. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Москва, Машиностроение (1997) 1024 с.].
20. O. Yu. Goncharov, R. R. Faizullin, V. N. Guskov, L. Kh. Baldaev. Inorganic Materials. 52 (3), 274 (2016). (in Russian) [О. Ю. Гончаров, Р. Р. Файзуллин, В. Н. Гуськов, Л. Х. Балдаев. Неорган. материалы. 52 (3), 315 (2016)]. Crossref

Цитирования (2)

1.
I. V. Sapegina, O. Yu. Goncharov, V. I. Ladyanov. Inorg. Mater. Appl. Res. 12(3), 731 (2021). Crossref
2.
K. Venkatesh Raja, A. Ranjith Kumar, S. Naren. Lett. Mater. 11(3), 244 (2021). Crossref