Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода
Приведены результаты исследования морфологии поверхности и тонкой структуры толстых (25…50 мкм) пленок углерода, полученных из паровой фазы с использованием электронно-лучевой технологии испарения графита и последующей конденсации в вакууме. Исследованы структуры углеродных пленок в широком интервал...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160334 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода / Ю.А. Курапов, Л.А. Крушинская, В.В. Борецкий // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 2 (127). — С. 53-58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160334 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Курапов, Ю.А. Крушинская, Л.А. Борецкий, В.В. 2019-11-01T19:28:33Z 2019-11-01T19:28:33Z 2017 Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода / Ю.А. Курапов, Л.А. Крушинская, В.В. Борецкий // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 2 (127). — С. 53-58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0233-7681 DOI: doi.org/10.15407/sem2017.02.08 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160334 669.187.826.001.5 Приведены результаты исследования морфологии поверхности и тонкой структуры толстых (25…50 мкм) пленок углерода, полученных из паровой фазы с использованием электронно-лучевой технологии испарения графита и последующей конденсации в вакууме. Исследованы структуры углеродных пленок в широком интервале температур конденсации 100...1500 оС. Комплексные исследования методами растровой и просвечивающей электронных микроскопий показали, что основное влияние на формирование углеродного конденсата оказывает температура подложки (конденсации). С ростом температуры конденсации размерные характеристики кристаллитов, образующих углеродную пленку, увеличиваются от 2...4 до 20...80 мкм. Установлено, что внутренняя структура кристаллитов во всем исследуемом температурном интервале остается практически неизменной и состоит из агрегатов размером 0,015...0,030 мкм, которые имеют нанорозмерную структуру и состоят из кластеров размером 3...6 нм. Приведено результати дослідження морфології поверхні та тонкої структури товстих (25…50 мкм) плівок вуглецю, отриманих із парової фази з використанням електронно-променевої технології випаровування графіту з наступною конденсацією у вакуумі. Досліджено структури вуглецевих плівок у широкому інтервалі температур конденсації 100…1500 °С. Комплексні дослідження методами растрової та просвітлювальної електронних мікроскопій показали, що основний вплив на формування вуглецевого конденсату має температура підкладки (конденсації). З ростом температури конденсації розмірні характеристики кристалітів, що утворюють вуглецеву плівку, збільшуються від 2…4 до 20…80 мкм. Встановлено, що внутрішня структура кристалітів у всьому досліджуваному температурному інтервалі лишається практично незмінною та складається з агрегатів розміром 0,015…0,030 мкм, які мають нанорозмірну структуру та складаються із кластерів розміром 3…6 нм. Presented are the results of investigation of the surface morphology and fine structure of thick (25…50 μm) carbon films, produced from a vapor phase by using the electron beam technology of evaporation of graphite and subsequent condensation in vacuum. The structures of carbon films were investigated in a wide range of condensation temperatures 100…1500 oC. The integrated examinations by the methods of scanning and transmission electron microscopy showed that the substrate temperature (condensation) has a main effect on the carbon condensate formation. With the growth of condensation temperature the dimensional characteristics of crystallites, forming the carbon film, are increased from 2…4 up to 20…80 μm. It was found that the internal structure of crystallites within the whole temperature range is remained almost unchanged and consists of aggregates of 0.015…0.030 ?m size, which have a nanodimensional structure and consist of clusters of 3…6 nm size. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Новые материалы Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода Морфологія поверхні та тонка структура товстих вуглецевих плівок, що отримані електронно-променевим випаровуванням Morphology of surface and fine structure of thick carbon films, produced by electron beam evaporation of carbon Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода |
| spellingShingle |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода Курапов, Ю.А. Крушинская, Л.А. Борецкий, В.В. Новые материалы |
| title_short |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода |
| title_full |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода |
| title_fullStr |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода |
| title_full_unstemmed |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода |
| title_sort |
морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода |
| author |
Курапов, Ю.А. Крушинская, Л.А. Борецкий, В.В. |
| author_facet |
Курапов, Ю.А. Крушинская, Л.А. Борецкий, В.В. |
| topic |
Новые материалы |
| topic_facet |
Новые материалы |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современная электрометаллургия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Морфологія поверхні та тонка структура товстих вуглецевих плівок, що отримані електронно-променевим випаровуванням Morphology of surface and fine structure of thick carbon films, produced by electron beam evaporation of carbon |
| description |
Приведены результаты исследования морфологии поверхности и тонкой структуры толстых (25…50 мкм) пленок углерода, полученных из паровой фазы с использованием электронно-лучевой технологии испарения графита и последующей конденсации в вакууме. Исследованы структуры углеродных пленок в широком интервале температур конденсации 100...1500 оС. Комплексные исследования методами растровой и просвечивающей электронных микроскопий показали, что основное влияние на формирование углеродного конденсата оказывает температура подложки (конденсации). С ростом температуры конденсации размерные характеристики кристаллитов, образующих углеродную пленку, увеличиваются от 2...4 до 20...80 мкм. Установлено, что внутренняя структура кристаллитов во всем исследуемом температурном интервале остается практически неизменной и состоит из агрегатов размером 0,015...0,030 мкм, которые имеют нанорозмерную структуру и состоят из кластеров размером 3...6 нм.
Приведено результати дослідження морфології поверхні та тонкої структури товстих (25…50 мкм) плівок вуглецю, отриманих із парової фази з використанням електронно-променевої технології випаровування графіту з наступною конденсацією у вакуумі. Досліджено структури вуглецевих плівок у широкому інтервалі температур конденсації 100…1500 °С. Комплексні дослідження методами растрової та просвітлювальної електронних мікроскопій показали, що основний вплив на формування вуглецевого конденсату має температура підкладки (конденсації). З ростом температури конденсації розмірні характеристики кристалітів, що утворюють вуглецеву плівку, збільшуються від 2…4 до 20…80 мкм. Встановлено, що внутрішня структура кристалітів у всьому досліджуваному температурному інтервалі лишається практично незмінною та складається з агрегатів розміром 0,015…0,030 мкм, які мають нанорозмірну структуру та складаються із кластерів розміром 3…6 нм.
Presented are the results of investigation of the surface morphology and fine structure of thick (25…50 μm) carbon films, produced from a vapor phase by using the electron beam technology of evaporation of graphite and subsequent condensation in vacuum. The structures of carbon films were investigated in a wide range of condensation temperatures 100…1500 oC. The integrated examinations by the methods of scanning and transmission electron microscopy showed that the substrate temperature (condensation) has a main effect on the carbon condensate formation. With the growth of condensation temperature the dimensional characteristics of crystallites, forming the carbon film, are increased from 2…4 up to 20…80 μm. It was found that the internal structure of crystallites within the whole temperature range is remained almost unchanged and consists of aggregates of 0.015…0.030 ?m size, which have a nanodimensional structure and consist of clusters of 3…6 nm size.
|
| issn |
0233-7681 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160334 |
| citation_txt |
Морфология поверхности и тонкая структура толстых углеродных пленок, полученных электронно-лучевым испарением углерода / Ю.А. Курапов, Л.А. Крушинская, В.В. Борецкий // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 2 (127). — С. 53-58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kurapovûa morfologiâpoverhnostiitonkaâstrukturatolstyhuglerodnyhplenokpolučennyhélektronnolučevymispareniemugleroda AT krušinskaâla morfologiâpoverhnostiitonkaâstrukturatolstyhuglerodnyhplenokpolučennyhélektronnolučevymispareniemugleroda AT boreckiivv morfologiâpoverhnostiitonkaâstrukturatolstyhuglerodnyhplenokpolučennyhélektronnolučevymispareniemugleroda AT kurapovûa morfologíâpoverhnítatonkastrukturatovstihvuglecevihplívokŝootrimaníelektronnopromenevimviparovuvannâm AT krušinskaâla morfologíâpoverhnítatonkastrukturatovstihvuglecevihplívokŝootrimaníelektronnopromenevimviparovuvannâm AT boreckiivv morfologíâpoverhnítatonkastrukturatovstihvuglecevihplívokŝootrimaníelektronnopromenevimviparovuvannâm AT kurapovûa morphologyofsurfaceandfinestructureofthickcarbonfilmsproducedbyelectronbeamevaporationofcarbon AT krušinskaâla morphologyofsurfaceandfinestructureofthickcarbonfilmsproducedbyelectronbeamevaporationofcarbon AT boreckiivv morphologyofsurfaceandfinestructureofthickcarbonfilmsproducedbyelectronbeamevaporationofcarbon |
| first_indexed |
2025-11-25T07:23:10Z |
| last_indexed |
2025-11-25T07:23:10Z |
| _version_ |
1850510253578256384 |
| fulltext |
53ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (127), 2017
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
УДк 669.187.826.001.5 https://doi.org/10.15407/sem2017.02.08
МОРФОЛОГИя ПОВЕРХНОСТИ
И ТОНКАя СТРУКТУРА ТОЛСТыХ УГЛЕРОДНыХ ПЛЕНОК,
ПОЛУЧЕННыХ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВыМ
ИСПАРЕНИЕМ УГЛЕРОДА
Ю. А. Курапов, Л. А. Крушинская, В. В. Борецкий
институт электросварки им. Е. о. Патона НаН Украины.
03680, г. киев-150, ул. казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Приведены результаты исследования морфологии поверхности и тонкой структуры толстых (25…50 мкм)
пленок углерода, полученных из паровой фазы с использованием электронно-лучевой технологии испарения
графита и последующей конденсации в вакууме. исследованы структуры углеродных пленок в широком ин-
тервале температур конденсации 100...1500 оС. комплексные исследования методами растровой и просвечива-
ющей электронных микроскопий показали, что основное влияние на формирование углеродного конденсата
оказывает температура подложки (конденсации). С ростом температуры конденсации размерные характери-
стики кристаллитов, образующих углеродную пленку, увеличиваются от 2...4 до 20...80 мкм. Установлено, что
внутренняя структура кристаллитов во всем исследуемом температурном интервале остается практически не-
изменной и состоит из агрегатов размером 0,015...0,030 мкм, которые имеют нанорозмерную структуру и со-
стоят из кластеров размером 3...6 нм. библиогр. 12, ил. 6.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электронно-лучевое осаждение; углерод; морфология поверхности; микроструктура;
наноматериалы
Систематические исследования поверхностных
структур углерода были начаты с момента откры-
тия новых наноструктур углерода (фуллеренов и
нанотрубок), обладающих широким разнообразием
физико-химических свойств. основным элементом
таких структур является графитовый слой [1].
известно, что при испарении углерод перехо-
дит в пар в виде молекул Сn, где n — число атомов
и принимает значение от 1 до 10 и больше. На-
пример, в молекулярном потоке, образованном в
процессе лазерного нагрева углерода, присутству-
ют кластеры с числом атомов от 1 до 24 [2, 3]. В
потоке гелия малые кластеры имеют возможность
объединяться до более значительных размеров, в
результате чего получены кластеры с числом ато-
мов углерода от 40 до 100 [4, 5].
изучение начальных стадий зарождения угле-
родного депозита с помощью сканирующего тун-
нельного микроскопа при получении фулеренов
в электрической дуге [6] показало, что структу-
ра состоит из углеродных кластеров размером
6...8 нм, которые являются основным материалом
для образования агрегатов размером 0,3...0,6 мкм.
В процессе осаждения агрегаты формируются в
кристаллиты (микроскопические облакоподобные
образования) размером 4...8 мкм.
Углеродные наноструктуры эффективно обра-
зуются в широком диапазоне условий, поэтому
при их синтезе используются различные способы
и подходы. Наиболее широко распространенными
способами получения углеродных наноструктур
являются: термическое распыление графитово-
го электрода в плазме дугового разряда [7] и при
импульсном излучении лазера [1], электролиз [8],
а также эффективный способ получения углерод-
ных наноструктур, основанный на использовании
процесса термического распада ацетилена в при-
сутствии катализаторов [9].
Наряду с постоянными поисками разнообраз-
ных областей и возможностей применения нано-
структурного углерода, продолжаются изыскания
новых производительных способов его получения
и в этом отношении заслуживает внимания способ
термического распыления графитового стержня
электронным лучом.
Данная работа является продолжением цикла
исследований [10–12] по изучению закономер-
ностей испарения и конденсации углерода при
электронно-лучевом испарении. В работе [10]
было установлено, что морфология поверхности
конденсатов, полученных электронно-лучевым
испарением углерода, равно как и их внутренняя
структура практически не изменялись при вариа-
ции скоростей конденсации в достаточно широких
пределах. Эти результаты подтверждались в усло-
виях конденсации как прямого, так и отраженного
паровых потоков углерода.
© Ю. а. кУРаПоВ, Л. а. кРУШиНСкаЯ, В. В. боРЕЦкиЙ, 2017
54 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (127), 2017
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Предметом исследования в данной работе ста-
ло влияние температуры конденсации на морфо-
логию поверхности и тонкую структуру толстых
углеродных пленок, полученных электронно-лу-
чевым испарением углерода.
Материалы и методика эксперимента. Экспе-
рименты проводили в электронно-лучевых уста-
новках УЭ-142 и УЭ-150. Вакуум в рабочей ка-
мере составлял 1,33∙10–2 Па. Внутренний диаметр
тигля — 50 мм. испаряемый стержень диаметром
48,5 мм и высотой 200 мм изготовлен из мелко-
зернистого графита марки МГ-1. На расходуемый
торец графитового стержня помещали шайбу ди-
аметром 48,5 мм из вольфрама марки ВЧ массой
125 г. испарение графита осуществляли при раз-
личной мощности электронного луча в пределах
27...42 кВт при фиксированном значении уско-
ряющего напряжения 24 кВ через жидкую ванну
вольфрама [10]. Массу навески вольфрама под-
держивали постоянной.
Формирование углеродных пленок в диапазо-
не низких температур конденсации 100...400 оС
проходило при отражении парового потока на
железный поддон [11] размером 500×500×1 мм,
к которому приварены термопары для фиксиро-
вания температуры в процессе напыления. При
более высоких температурах конденсацию пря-
мого парового потока углерода [10–12] осущест-
вляли на градиентные по температуре подложки
из нержавеющей стали и молибдена размером
210×170×4 мм, разделенные глубокими канав-
ками на отдельные дискретные прямоугольники
(8×12 мм) и подогреваемые электронным лучом,
а также на тонкие покровные стекла (18×18 мм),
расположенные вдоль градиентной подложки.
Морфологию поверхности полученных конден-
сатов углерода исследовали с помощью растрового
электронного микроскопа CamScan4D с рентгенов-
ской приставкой INCA-200 Energy, позволяющей
уточнить элементный состав исследуемых объек-
тов. Для выявления более тонкой структуры конден-
сатов проведены исследования методом просвечи-
вающей электронной микроскопии тонких сколов
углеродной пленки на микроскопе HITACHI H-800
при ускоряющем напряжении 100 кВ.
Результаты исследований. Полученные по дан-
ной технологии конденсаты состояли только из
углерода, каких либо примесных элементов не об-
наружено.
как показали исследования, в диапазоне низких
температур конденсации (Tп = 100...300 оС) струк-
тура поверхности углеродной пленки является
мелкодисперсной, электронно-микроскопически
слабо разрешается и сформирована, по-видимому,
потоком агрегатов, образованных при столкно-
вении кластеров в паровом потоке при подлете к
подложке (рис. 1).
Дальнейшее повышение температуры под-
ложки приводит к тому, что некоторые агрегаты,
сталкиваясь с поверхностью подложки, начинают
сами играть роль центров формирования кристал-
литов — микроскопических образований шаро-
видной, облакоподобной формы, размер которых
при Tп = 350 оС не превышает 1...2 мкм (рис. 2).
При температуре подложки 400 оС практически
все агрегаты, которые сталкиваются с поверхно-
стью подложки, формируют кристаллиты. Разме-
ром такие кристаллиты 2...3 мкм (рис. 2, а), что
Рис. 1. Микроструктура поверхности углеродной пленки при
Тп = 100…300 оС
Рис. 2. Микроструктура поверхности углеродной пленки при Тп = 400 оС на подложке из: а — стали; б — стекла
55ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (127), 2017
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
особенно хорошо видно при конденсации тонкой
углеродной пленки на стекле (рис. 2, б).
При конденсации прямого парового потока в
интервале температур 600...800 оС диаметр наблю-
даемых кристаллитов (шаровидных образований
углеродной пленки) составляет 2...4 мкм при Tп =
= 700 оС (рис. 3, а). Следует отметить, что рост
температуры способствует некоторому увеличе-
нию размера кристаллитов (шаровидных образо-
ваний) и при температуре Tп = 800 оС формируют-
ся, преимущественно, кристаллиты со средними
размерами 5...8 мкм (рис. 3, б).
Дальнейшее увеличение температуры подлож-
ки до 1000...1300 оС способствует появлению от-
Рис. 3. Микроструктура поверхности углеродной пленки при Тп,
оС: a — 700; б — 800
Рис. 4. Микроструктура поверхности углеродной пленки при Тп,
оС: а — 1000; б — 1370; в — 1400; г — 1500
Рис. 5. Микроструктура углеродных пленок, состоящих из: а — агрегатов размером 0,015...0,030 мкм (ТЭМ); б — кластеров
размером 3...6 нм (ПЭМ)
56 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (127), 2017
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
дельных более крупных кристаллитов размером
до 15...20 мкм (рис. 4, а). однако при всех иссле-
дованных режимах получения углеродных кон-
денсатов на поверхности присутствуют мелкие
первичные кристаллиты, сформированные перед
самым отключением (рис. 4, б).
С повышением температуры подложки до
1400...1600 оС структура поверхности углеродно-
го конденсата в результате процесса дальнейшего
укрупнения образована из отдельных блоков раз-
мером 20...80 мкм (рис. 4, в, г), которые скрепля-
ют, в основном, кристаллиты размером 2...8 мкм.
Укрупнение, по-видимому, происходит одновре-
менно как за счет поглощения более мелких кри-
сталлитов (первично попадающих на подложку)
крупными, так и за счет соединения и слияния
равнозначных крупных. Поверхность таких угле-
родных конденсатов напоминает «кочан цветной
капусты» (рис. 4, в), либо спеченный конгломерат
(рис. 4, г).
Таким образом, основное влияние на форми-
рование углеродного конденсата оказывает темпе-
ратура подложки (Tп) и касается это, в основном,
размерных характеристик кристаллитов, которые
образовывают углеродный конденсат.
исследования тонкой структуры полученных
углеродных конденсатов методом просвечиваю-
щей электронной микроскопии показали, что во
всем интервале температур подложки от 100 до
1600 оС тонкая внутренняя структура углеродных
конденсатов остается практически неизменной и
состоит из агрегатов размером приблизительно
0,015...0,030 мкм (рис. 5, а), которые в свою оче-
редь состоят из кластеров размером около 3...6 нм
(рис. 5, б).
В том же температурном интервале проведе-
ны исследования фазового состава конденсатов.
Характерные электронограммы углеродных кон-
денсатов, осажденных при разных температурах
подложки, приведены на рис. 6, а, б. Набор реф-
лексов, присутствующих на электронограммах,
для всех конденсатов одинаков и соответствует
фазе гексагонального графита. Следует отметить
также присутствие аморфной фазы, количество
которой уменьшается по мере увеличения темпе-
ратуры подложки. Формирование мелкокристал-
лической структуры гексагонального графита и
аморфной составляющей при низких температу-
рах осаждения иллюстрируют размытые кольца
на электронограммах и по мере увеличения темпе-
ратуры осаждения они становятся более четкими.
Других фаз не обнаружено.
Выводы
1. Таким образом, можно предположить, что в
случае электронно-лучевой технологии, согласно
механизму переноса пара в режиме интенсивного
испарения, в результате первичных столкновений
молекул в прослойке кнудсена происходит фор-
мирование парового потока с преобладающим об-
разованием кластеров. При отдалении от внешней
границы прослойки кнудсена в паровом потоке
за счет дополнительных столкновений кластеров
происходит процесс их агрегации. При столкнове-
нии с подложкой агрегаты формируют структуру
Рис. 6. Электронограммы углеродных конденсатов при Тп,
оС:
а — 100; б — 570; в — 1600
57ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (127), 2017
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
конденсата при низких температурах подложки.
При дальнейшем повышении температуры под-
ложки агрегаты, сталкиваясь с ее поверхностью,
сами играют роль центров формирования кри-
сталлитов, размеры которых возрастают. Укрупне-
ние структуры при высоких температурах полож-
ки с образованием отдельных блоков размером
20...80 мкм происходит одновременно как за счет
поглощения более мелких кристаллитов (первич-
но образующихся на подложке) крупными, так
и за счет объединения и слияния равнозначных
крупных. Во всем интервале температур подлож-
ки от 100 до 1600 оС тонкая внутренняя структура
углеродных конденсатов остается практически не-
изменной и состоит из агрегатов размером около
0,015...0,030 мкм, которые в свою очередь состоят
из кластеров размером приблизительно 3...6 нм.
2. Морфология поверхности полученных кон-
денсатов практически не изменяется в зависимо-
сти от таких технологических параметров, как
время, скорость конденсации, характер осаждае-
мого потока (прямой или отраженный). Основное
влияние на формирование углеродного конден-
сата оказывает температура подложки (Тп), и ка-
сается это в основном размерных характеристик
кристаллитов, образовывающих углеродный кон-
денсат.
Список литературы
1. Елецкий А. В. (1997) Углеродные нанотрубки. Успехи фи-
зических наук, 9, 94–972.
2. Сидоров Л. Н., Коробов М. В., Журавлева Л. В. (1985)
Масс-спектральные термодинамические исследования.
Москва, Издательство МГУ.
3. Сидоров Л. Н. (1998) Газовые кластеры и фулерены. Со-
ровский образовательный журнал, 3, 65–71.
4. Rohlfing E. A., Cox D. M., Kaldor A. (1984) J. Chem. Phys.,
81, 3322.
5. Kroto H. W., Health J. R., O´Brien S. C. et al. (1985) Nature,
318, 162.
6. Шпак А. П., Черемской П. Г., Куницкий Ю. Ф., Со-
боль О. В. (2005) Кластерные и наноструктурные мате-
риалы. Т. 3. Киев, Академпериодика.
7. Раков Э. Г. (2000) Методы получения углеродных нано-
трубок. Успехи химии, 1, 41–59.
8. Hsu W. K., Hare J. P., Terrones M. et al. (1995) Nature, 377,
687.
9. Jose-Yacaman M., Miki-Yoshida M., Rendon L., Santieste-
ban J. G. (1993) Appl. Phys. Lett, 62, 657.
10. Мовчан Б. А., Курапов Ю. А., Крушинская Л. А. (2007)
Исследование некоторых закономерностей электрон-
но-лучевого испарения и конденсации углерода. Совре-
менная электрометаллургия, 1, 8–10.
11. Курапов Ю. А., Мовчан Б. А. (2007) Электронно-лучевой
способ испарения графита и получение конденсатов, сво-
бодных от примесей вольфрама. Там же, 3, 17–19.
12. Курапов Ю. А., Борецкий В. В. (2015) Адгезия толстых
углеродных пленок, полученных электронно-лучевым ис-
парением углерода. Там же, 4, 47–52.
References
1. Yeletsky A. V. (1997) Uglerodnye nanotrubki. Uspekhi
fizicheskikh nauk, 9, 94–972. [in Russian].
2. Sidorov L. N., Korobov M. V., Zhuravleva L. V. (1985) Mass-
spektralnye termodinamicheskiye issledovaniya. Moskva,
Izdatelstvo MGU. [in Russian].
3. Sidorov L. N. (1998) Gazovye klastery i fulereny. Sorovsky
obrazovatelny zhurnal, 3, 65–71. [in Russian].
4. Rohlfing E. A., Cox D. M., Kaldor A. (1984) J. Chem. Phys.,
81, 3322.
5. Kroto H. W., Health J. R., O´Brien S. C. et al. (1985) Nature,
318, 162.
6. Shpak A. P., Cheremskoy P. G., Kunitsky Yu. F., Sobol O. V.
(2005) Klasternye i nanostrukturnye materialy. T. 3. Kiev,
Akademperiodika. [in Russian].
7. Rakov E. G. (2000) Metody polucheniya uglerodnykh
nanotrubok. Uspekhi khimii, 1, 41–59. [in Russian].
8. Hsu W. K., Hare J. P., Terrones M. et al. (1995) Nature, 377,
687.
9. Jose-Yacaman M., Miki-Yoshida M., Rendon L., Santieste-
ban J. G. (1993) Appl. Phys. Lett, 62, 657.
10. Movchan B. A., Kurapov Yu. A. and Krushinskaya L. A.
(2007) Investigation of a number of regularities of electron
beam evaporation and condensation of carbon. Advances in
Electrometallurgy, 1, 6–8.
11. Kurapov Yu. A. and Movchan B. A. (2007) Electron beam
method of graphite evaporation and production of conden-
sates free from tungsten impurities. Advances in Electrome-
tallurgy, 3, 16–18.
12. Kurapov Yu. A., Boretsky V. V. (2015) Adhesion of thick car-
bon films, produced by electron beam evaporation of carbon.
Sovremennaya elektrometallurgiya, 4, 47–52. [in Russian].
Морфологія поверхні та тонка Структура товСтих вуглецевих плівок,
що отриМані електронно-проМеневиМ випаровуванняМ
Ю. а. курапов, л. а. крушинська, в. в. Борецький
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України.
03680, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Приведено результати дослідження морфології поверхні та тонкої структури товстих (25…50 мкм) плівок ву-
глецю, отриманих із парової фази з використанням електронно-променевої технології випаровування графіту
з наступною конденсацією у вакуумі. Досліджено структури вуглецевих плівок у широкому інтервалі темпе-
ратур конденсації 100…1500 °С. Комплексні дослідження методами растрової та просвітлювальної електрон-
них мікроскопій показали, що основний вплив на формування вуглецевого конденсату має температура під-
кладки (конденсації). З ростом температури конденсації розмірні характеристики кристалітів, що утворюють
58 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 2 (127), 2017
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
вуглецеву плівку, збільшуються від 2…4 до 20…80 мкм. Встановлено, що внутрішня структура кристалітів у
всьому досліджуваному температурному інтервалі лишається практично незмінною та складається з агрегатів
розміром 0,015…0,030 мкм, які мають нанорозмірну структуру та складаються із кластерів розміром 3…6 нм.
бібліогр. 12, іл. 6.
К л ю ч о в і с л о в а : електронно-променеве осадження; вуглець; морфологія поверхні; мікроструктура; на-
номатеріали
MORPHOLOGY OF SURFACE AND FINE STRUCTURE OF THICK CARBON FILMS,
PRODUCED BY ELECTRON BEAM EVAPORATION OF CARBON
Yu.A. Kurapov, L.A. Krushinskaya, V.V. Boretsky
E.O. Paton Electric Welding Institute, NASU.
11 Kazimir Malevich Str., 03680, Kiev, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua
Presented are the results of investigation of the surface morphology and fine structure of thick (25…50 μm) carbon
films, produced from a vapor phase by using the electron beam technology of evaporation of graphite and subsequent
condensation in vacuum. The structures of carbon films were investigated in a wide range of condensation temperatures
100…1500 oC. The integrated examinations by the methods of scanning and transmission electron microscopy showed
that the substrate temperature (condensation) has a main effect on the carbon condensate formation. With the growth
of condensation temperature the dimensional characteristics of crystallites, forming the carbon film, are increased
from 2…4 up to 20…80 μm. It was found that the internal structure of crystallites within the whole temperature range
is remained almost unchanged and consists of aggregates of 0.015…0.030 μm size, which have a nanodimensional
structure and consist of clusters of 3…6 nm size. Ref. 12, Figures 6.
K e y w o r d s : electron beam deposition; carbon; surface morphology; microstructure; nanomaterials
Поступила 18.05.2017
|