Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів
Виконано дослідження впливу природи прекурсору на основні фізичні і трибологічні характеристики плівок SiCN, одержаних методою газофазового осадження, активованого високочастотною плазмою (PECVD). Для порівняння обрано такі рідкі вихідні матеріяли, як метилтрихльорсилан (МТХС) і гексаметилдісилан...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76542 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів / Л.А. Іващенко, В.І. Іващенко, О.К. Порада, М.В. Карпець, О.О. Бутенко, І.М. Закієв // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 3. — С. 867-875. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859850820747526144 |
|---|---|
| author | Іващенко, Л.А. Іващенко, В.І. Порада, О.К. Карпець, М.В. Бутенко, О.О. Закієв, І.М. |
| author_facet | Іващенко, Л.А. Іващенко, В.І. Порада, О.К. Карпець, М.В. Бутенко, О.О. Закієв, І.М. |
| citation_txt | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів / Л.А. Іващенко, В.І. Іващенко, О.К. Порада, М.В. Карпець, О.О. Бутенко, І.М. Закієв // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 3. — С. 867-875. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Виконано дослідження впливу природи прекурсору на основні фізичні і
трибологічні характеристики плівок SiCN, одержаних методою газофазового осадження, активованого високочастотною плазмою (PECVD). Для
порівняння обрано такі рідкі вихідні матеріяли, як метилтрихльорсилан
(МТХС) і гексаметилдісилан (ГМДС). Вивчено вплив природи прекурсору
на фазовий склад, характер міжатомової взаємодії, а також проаналізовано
зносостійкість, коефіцієнт тертя при дряпанні діямантовою пірамідкою
плівок SіCN, адгезію і шорсткість поверхні плівок. Встановлено, що структура плівок (наноструктура МТХС-плівок і аморфність ГМДС-плівок) суттєво впливає на зносостійкість покриттів SiCN. Аморфні ГМДС-плівки мають у 2 рази нижчу зносостійкість, ніж нанокристалічні МТХС-плівки. Дослідження коливань зв’язків у ГМДС- і МТХС-плівках на основі аналізи
інфрачервоних спектрів (FTIR) показало кореляцію між посиленням
зв’язків Sі—C в плівках і трибологічними характеристиками. Припускається, що наявність хльору в МТХС-плівках впливає на зниження шорсткости
поверхні і пониження коефіцієнту тертя.
Comparative analysis of physical and tribological properties of PECVD SiCN
films deposited using different precursors, namely, methyltrichlorosilane
(MTCS) and hexamethyldisilane (GMDS) is performed. An influence of precursor
nature on phase composition, character of interatomic interaction,
and tribological properties are analyzed. The wear resistance, friction coefficient,
adhesion, and roughness of SiCN films are investigated using ball-onplane
and scratch tests. As shown, the film structure (nanostructure of
MTCS films and amorphous structure of GMDS films) essentially influences
wear resistance of SiCN coatings. As revealed, the amorphous GMDS films
possess twice-lower wear resistance as compared to that of nanocrystalline
MTCS films. Investigation of vibrational bonds in the films (that is based on
the analysis of infrared absorption spectra–FTIR) shows that strengthening
of Si—C bonds in films correlates with their tribological properties. As supposed, the presence of chlorine in MTCS films influences on reduction of surface
roughness and friction coefficient.
Проведены исследования влияния природы прекурсора на основные физические и трибологические характеристики пленок SiCN, полученных методом газофазового осаждения, активированного высокочастотной плазмой
(PECVD). Для сравнения выбраны такие жидкие исходные материалы, как
метилтрихлорсилан (МТХС) и гексаметилдисилан (ГМДС). Изучено влияние природы прекурсора на фазовый состав и характер межатомного взаимодействия, а также проанализированы износоустойчивость, коэффициент
трения при царапании бриллиантовой пирамидкой пленок SіCN, адгезия и
шершавость поверхности пленок. Установлено, что структура пленок (наноструктура МТХС-пленок и аморфность ГМДС-пленок) существенно влияет на износоустойчивость покрытий SiCN. Аморфные ГМДС-пленки имеют
в 2 раза низшую износоустойчивость, чем нанокристаллические МТХС-
пленки. Исследование колебаний связей в ГМДС- и МТХС-пленках на основе анализа инфракрасных спектров (FTIR) показало корреляцию между
усилением связей Sі—C в пленках и трибологическими характеристиками.
Предполагается, что наличие хлора в МТХС-пленках влияет на снижение
шершавости поверхности и понижение коэффициента трения.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:41:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
867
PACS numbers: 07.35.+k, 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.35.Np, 81.15.Gh, 81.40.Pq, 81.70.Pg
Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN,
одержаних із різних прекурсорів
Л. А. Іващенко, В. І. Іващенко, О. К. Порада, М. В. Карпець,
О. О. Бутенко, І. М. Закієв
Інститут проблем матеріалознавства НАН України,
вул. Кржижанівського, 3,
03142 Київ, Україна
Виконано дослідження впливу природи прекурсору на основні фізичні і
трибологічні характеристики плівок SiCN, одержаних методою газофазо-
вого осадження, активованого високочастотною плазмою (PECVD). Для
порівняння обрано такі рідкі вихідні матеріяли, як метилтрихльорсилан
(МТХС) і гексаметилдісилан (ГМДС). Вивчено вплив природи прекурсору
на фазовий склад, характер міжатомової взаємодії, а також проаналізовано
зносостійкість, коефіцієнт тертя при дряпанні діямантовою пірамідкою
плівок SіCN, адгезію і шорсткість поверхні плівок. Встановлено, що струк-
тура плівок (наноструктура МТХС-плівок і аморфність ГМДС-плівок) сут-
тєво впливає на зносостійкість покриттів SiCN. Аморфні ГМДС-плівки ма-
ють у 2 рази нижчу зносостійкість, ніж нанокристалічні МТХС-плівки. До-
слідження коливань зв’язків у ГМДС- і МТХС-плівках на основі аналізи
інфрачервоних спектрів (FTIR) показало кореляцію між посиленням
зв’язків Sі—C в плівках і трибологічними характеристиками. Припускаєть-
ся, що наявність хльору в МТХС-плівках впливає на зниження шорсткости
поверхні і пониження коефіцієнту тертя.
Comparative analysis of physical and tribological properties of PECVD SiCN
films deposited using different precursors, namely, methyltrichlorosilane
(MTCS) and hexamethyldisilane (GMDS) is performed. An influence of pre-
cursor nature on phase composition, character of interatomic interaction,
and tribological properties are analyzed. The wear resistance, friction coeffi-
cient, adhesion, and roughness of SiCN films are investigated using ball-on-
plane and scratch tests. As shown, the film structure (nanostructure of
MTCS films and amorphous structure of GMDS films) essentially influences
wear resistance of SiCN coatings. As revealed, the amorphous GMDS films
possess twice-lower wear resistance as compared to that of nanocrystalline
MTCS films. Investigation of vibrational bonds in the films (that is based on
the analysis of infrared absorption spectra–FTIR) shows that strengthening
of Si—C bonds in films correlates with their tribological properties. As sup-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2009, т. 7, № 3, сс. 867—875
© 2009 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
868 Л. А. ІВАЩЕНКО, В. І. ІВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА та ін.
posed, the presence of chlorine in MTCS films influences on reduction of sur-
face roughness and friction coefficient.
Проведены исследования влияния природы прекурсора на основные физи-
ческие и трибологические характеристики пленок SiCN, полученных мето-
дом газофазового осаждения, активированного высокочастотной плазмой
(PECVD). Для сравнения выбраны такие жидкие исходные материалы, как
метилтрихлорсилан (МТХС) и гексаметилдисилан (ГМДС). Изучено влия-
ние природы прекурсора на фазовый состав и характер межатомного взаи-
модействия, а также проанализированы износоустойчивость, коэффициент
трения при царапании бриллиантовой пирамидкой пленок SіCN, адгезия и
шершавость поверхности пленок. Установлено, что структура пленок (на-
ноструктура МТХС-пленок и аморфность ГМДС-пленок) существенно влия-
ет на износоустойчивость покрытий SiCN. Аморфные ГМДС-пленки имеют
в 2 раза низшую износоустойчивость, чем нанокристаллические МТХС-
пленки. Исследование колебаний связей в ГМДС- и МТХС-пленках на ос-
нове анализа инфракрасных спектров (FTIR) показало корреляцию между
усилением связей Sі—C в пленках и трибологическими характеристиками.
Предполагается, что наличие хлора в МТХС-пленках влияет на снижение
шершавости поверхности и понижение коэффициента трения.
Ключові слова: метилтрихльорсилан, гексаметилдісилан, плівки нано-
кристалічного карбонітриду кремнію, зносостійкість, коефіцієнт тертя.
(Одержано 24 січня 2009 р.)
1. ВСТУП
Зносостійкі плівки карбонітриду кремнію (SiCN) викликають неаби-
який інтерес широкого загалу дослідників завдяки високим механі-
чним і напівпровідниковим властивостям [1—6]. Аналіза літератур-
них даних [1—6] показує, що в процесах плазмохемічного осадження
для одержання SiCN плівок такі рідкі прекурсори, як метилтрих-
льорсилан (МТХС, CH3SiCl3) і гексаметилдісилан (ГМДС, [CH3]6Si2)
використовуються вкрай рідко. Зважаючи на те, що гексаметилдіси-
лан на відміну від метилтрихльорсилану не містить хльору, цікаво
було б порівняти властивості ГМДС- і МТХС-плівок, одержаних
PECVD методою при аналогічних основних параметрах осадження.
В роботі ми наводимо результати порівняльних досліджень SiCN
плівок, осаджених із гексаметилдісилану (плівки не містять хльору) і
метилтрихльорсилану (згідно Оже-аналізі наявність хльору в цих
плівках становить до 3 ат.%), одержаних газофазовою методою оса-
дження, активованим високочастотною плазмою (PECVD). Плівки
охарактеризовано за допомогою Рентґенової дифрактометрії, інфра-
червоної спектрометрії, Рентґенової фотоелектронної спектрометрії,
тестів з дряпання, куля-шліф тестів і оптичного профілометра.
ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛАЗМОХЕМІЧНИХ ПЛІВОК SіCN 869
2. ДЕТАЛІ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Плівки SіCN осаджували методою PECVD на підкладки із монокри-
сталічного кремнію із МТХС і ГМДС в умовах, подібних до тих, що
описані в попередній нашій роботі [6]. Зокрема, осадження здійс-
нювалось при потоках азоту FN, який змінювався від 0 до 10 см
3/хв і
температурах підкладки (TS = 350—400°С), при частоті ВЧ ґенера-
тора 40,67 MГц. Робоча газова суміш – МТХС або ГМДС, N2 і H2.
Зміщення на підкладці −150 В забезпечувалося 5,27 Мгц ґенерато-
ром. Товщина, шорсткість поверхні покриттів оцінювались оптич-
ним мікропрофілометром «Мікрон-альфа». Товщина плівок стано-
вить 0,2—0,7 мкм. Структура і характер зв’язків вивчені з викорис-
танням Рентґенової дифракції (XRD), ДРОН-2. Аналіза хемічних
зв’язків відбувалася за ІЧ спектрами (спектрометер Ft-801). Деталі
трибомеханічних досліджень описані в роботі [6]. Ми лише зазна-
чаємо, що коефіцієнт зносу покриттів оцінювався із куля-шліф
(сalowear) тестів (вивчення кратерів зносу після оброблення кулею-
шліфом в присутності діямантової суспензії 0,1 мкм). Адгезія і ко-
ефіцієнт тертя оцінювалися за тестами дряпання (scratch tests) на
приладі «Miкрон-гамма» (Україна).
3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
XRD дослідження плівок SICN, одержаних з ГМДС, показали, що во-
ни є рентґеноаморфними. В той же час дифракційний спектер МТХС
плівки, осадженої за аналогічних умов (температура підкладки, пото-
ки азоту, потенціял зміщення на підкладці), має невеликі піки, котрі
можна пов’язати з нанокристалітами різних політипів. Дифракцій-
ний спектр МТХС плівки представлено на рис. 1. Порівняння рентґе-
нограм покритих і непокритих підкладок дало можливість виявити
додатковий невеликий пік при 2Θ ∼ 44° на рентґенограмах підкладок
з SiCN покриттям. Пік чітко видно на рентґенограмах SiCN покриттів,
осаджених при FN = 3—5 см
3⋅хв—1. Цей рефлекс відповідає міжплощин-
ній віддалі d ∼ 2,052 Ǻ. Експериментальні і теоретичні величини d,
знайдені із аналізи CN покриттів [7], є близькими до 2,052 Ǻ, і станов-
лять 2,07 Ǻ і 2,06 Ǻ, відповідно. Вони відповідають дифракції (210) β-
C3N4 [050-1249]. Пік може бути також приписаний до (006) 5H-SiC
(d = 2,050 Ǻ) [042-1360], (021) Si5C3 (d = 2,024 Ǻ) [050-1349]. Окрім
цього, збільшення інтенсивности рефлексу при 2Θ = 33° на рентґеног-
рамах плівок в порівнянні з рентґенограмою підкладки, може вказу-
вати на формування α-SiC кристалітів [089-2213]. Зважаючи на ці да-
ні, ми допускаємо, що піки біля 33° і 44° можуть вказувати на форму-
вання кристаликів β-C3N4, SiC в аморфній матриці SiCN. Розмір крис-
таликів, оцінений згідно формули Шерера для піку біля 44°, дорівнює
приблизно 4,2 нм. Оскільки наша ідентифікація піків неоднозначна,
870 Л. А. ІВАЩЕНКО, В. І. ІВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА та ін.
для остаточних висновків необхідні додаткові дослідження, напри-
клад, вивчення Раманових спектрів. Такі дослідження планується
провести найближчим часом.
Iнфрачервоні спектри вбирання SiCN покриттів наведені на рис. 2.
Вони чітко демонструють наявність Si—C-зв’язків біля 770 cм
—1
[6, 8].
Si—N коливання (870 cм
—1, 950 cм
—1) дають також свій внесок у шири-
ну зони вбирання [8]. Ймовірно, що в інфрачервоних спектрах SiCN
покриттів, коливальні моди, що відносяться до різних C—N зв’язків,
льокалізовані в межах 1020—1100 cм
—1
[8]. Si—O-коливання льокалі-
зовані біля 1040 см
−1
[8]. Широка зона біля 3350 см
−1
утворена N—H,
або Н—О коливаннями [8]. Таким чином, із рис. 2 видно, що помірні
потоки азоту, котрі відповідають ∼ 8 см
3/хв. для ГМДС-покриттів та
∼ 5 см
3/хв. для МТХС покриттів сприяють посиленню Si—C-зв’язків,
що підтверджується збільшенням інтенсивности Si—C-коливань. Для
МТХС покриттів при подальшому збільшенні потоку азоту інтенсив-
ність Si—C зони зменшується, натомість коливання при 1000 см
−1
по-
силюються. Окрім цього, у спектрах вбирання з’являється широка
зона N—H, Н—О коливань (рис. 2, б). Ми допускаємо, що при великих
Рис. 1. XRD-спектри МТХС-плівок, осаджених при FN = 0, 5 і 8 см3/хв.,
в порівнянні із спектром підложжя Si(100).
ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛАЗМОХЕМІЧНИХ ПЛІВОК SіCN 871
потоках азоту, інтенсивне бомбардування спричиняє утворення рих-
лої структури, котра після витримки на повітрі сильно адсорбує ки-
сень.
Підсумовуючи результати рентґеноструктурних досліджень та
дані за інфрачервоними спектрами, ми дійшли висновку, що SiCN
покриття, одержані із МТХС і ГМДС, насичені азотом є аморфними.
В той же час МТХС-покриття, осаджені при FN ∼ 3—5 см
3/хв., можна
розглядати як нанокристалічні.
Встановлено, що підвищення швидкости потоку азоту до певних
значень при осадженні покриттів сприяє посиленню Si—C зв’язків.
За таких умов слід очікувати поліпшення механічних властивос-
тей, зокрема зносостійкости. Дійсно, із рис. 3, де наведені результа-
ти куля-шліф тестів обох типів покриттів, видно, що зносостійкість
покриттів відносно кремнійової підкладки максимальна для по-
криттів, котрі мають найчіткішу Si—C зону вбирання в інфрачерво-
них спектрах (рис. 2).
Окрім зв’язків, очевидно на абразивну зносостійкість SiCN по-
а б
Рис. 2. Фур’є-перетвір інфрачервоних спектрів вбирання (FTIR) ГМДС- (а)
і МТХС- (б) SіCN-плівок, осаджених за різних потоків азоту FN.
Рис. 3. Коефіцієнт зносостійкости відносно кремнійового підложжя
ГМДС-плівок (темні кружальця) та МТХС-плівок (світлі кружальця) як
функція швидкости потоку азоту FN.
872 Л. А. ІВАЩЕНКО, В. І. ІВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА та ін.
криттів також має вплив їх мікроструктура.
Максимальну зносостійкість мають МТХС плівки, одержані при
FN = 4—5 cм
3/хв., які згідно рентґенографічним дослідженням по-
винні бути нанокристалічними (рис. 1). Зносостійкість аморфних
ГМДС-SiCN-покриттів приблизно в два рази нижча, ніж зносостій-
Рис. 4. Шорсткість поверхні Ra залежно від потоків азоту ГМДС-плівок
і МТХС-плівок.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20
0,000
0,008
0,016
0,024
0,032
0,040
0,048
Íàâàíòàæåííÿ, P, Í
S
0
3
5
8
10
Рис. 5. Результати тестів дряпання пірамідкою Віккерса МТХС-SiCN-
покриттів. Коефіцієнт тертя оцінювався в адгезійній області наванта-
жень (коли плівка не відшаровувалась).
ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛАЗМОХЕМІЧНИХ ПЛІВОК SіCN 873
кість МТХС-покриттів. Як зазначалось раніше, деяке підвищення
зносостійкости ГМДС-покриттів зі збільшенням потоку азоту мож-
на приписати зміцненню Si—C зв’язків.
Шорсткість покриттів як функція потоку азоту показана на рис.
4. Результати трибологічних тестів показані на рис. 5 і 6. Ми допус-
каємо, що наявність хльору в плівках є визначальним фактором як
для зниження шорсткости поверхні, так і для зниження коефіцієн-
ту тертя SiCN покриттів: ці характеристики найнижчі в хльороміс-
тких МТХС покриттях.
Пояснення цьому явищу дано в дослідженнях впливу хльору на
коефіцієнт тертя TiN плівок [9]. Автори [9] показали, що підви-
щення вмісту хльору в плівках від 0 до 3 ат.% сприяє зниженню ко-
ефіцієнта тертя і шорсткости поверхні. Аналогічні висновки зроб-
лені в роботі [10], де показано, що оброблення SiC у хльорі також
сприяє зниженню коефіцієнта тертя. Ми також не виключаємо, що
покращення триботехнічних характеристик МТХС плівок у порів-
нянні з такими ГМДС плівок може бути викликано наявністю на-
нокристалічних утворень в МТХС плівках (рис. 1).
Результати досліджень на дряпання (scratch tests) (рис. 5, а) сві-
дчать, що МТХС-плівки SiCN мають достатньо високу адгезію до
підкладки у порівнянні з когезійними властивостями поверхні суб-
страту. Якщо порівняти адгезійні властивості з плівками, одержа-
ними з ГМДС (рис. 6, а), то до величини нормального навантаження
Р = 0,20Н відшарування плівок теж не спостерігається. Однак при
відсутності азотування (F = 0), тобто для карбідокремнійових (SiC)
плівок, адгезія плівок ГМДС нижча. Відшарування тут відбуваєть-
ся вже при Р = 0,16 Н.
Аналіза кратерів, утворених в результаті куля-шліф тестів, за до-
0,00
0,05
0,10
0,15
0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24 0,28
Íàâàíòàæåííÿ, P, Í
Ñ
è
ë
à
òå
ð
òÿ
,
f,
Í F
N
= 8
2
F
N
= 4
2
F
N
= 0
2
0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
F
N
= 4
2
F
N
= 0
2
F
N
= 8
2
Ê
îå
ô
³ö
³º
í
ò
òå
ð
òÿ
,
µ
Íàâàíòàæåííÿ, P, Í
а б
Рис. 6. Результати тестів дряпання пірамідкою Віккерса ГМДС-SiCN-
покриттів.
874 Л. А. ІВАЩЕНКО, В. І. ІВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА та ін.
помогою оптичного мікроскопу показала, що ГМДС-плівки мають
багатошарову структуру у вигляді темних і світлих шарів, котрі чер-
гуються. Типове фото кратера ГМДС-плівок показано на рис. 7.
Сканування кратерів за допомогою оптичного профілометра «Мі-
крон-альфа», показало, що мікроабразивний знос ГМДС-покриття
відбувається нерівномірно з утворенням ступневої структури по гли-
бині кратера зносу. Це добре видно з рис. 8, де наведені результати
профілювання кратера на ГМДС покритті. Можна припустити, що
м’якші темні шари обробляються легше, утворюючи вм’ятини, а сві-
тлі утворюють опуклості, тому що твердіші. Це може свідчити про
складний процес плівкоутворення: плівка осаджується нерівномір-
но, імпульсивно, утворюючи багатошарову структуру, кожний шар
якої має різні механічні властивості.
На відміну від ГМДС-покриття, плівки, осаджені з МТХС зношу-
ються рівномірно (рис. 8, б).
Рис. 7. Фотографія кратера, утвореного мікроабразивним обробленням
ГМДС-покриття (куля-шліф).
а б
Рис. 8. Мікрорельєф поверхні кратера зносу SіCN ГМДС-покриття (а) і
МТХС-покриття (б).
ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛАЗМОХЕМІЧНИХ ПЛІВОК SіCN 875
4. ВИСНОВКИ
Рентґенографічні дослідження показали, що плівки, одержані із
ГМСД при обраних параметрах осадження є аморфними, тоді як
МТХС плівки, одержані в аналогічних умовах, при потоках азоту
FN ∼ 3—5 см
3/хв. можуть бути ідентифіковані як нанокристалічні.
В цілому ГМСД плівки демонструють нижчу зносостійкість, ніж
МТХС плівки. Найвищу абразивну зносостійкість показують саме
наноструктуровані МТХС покриття.
Дослідження коливань зв’язків в SiCN плівках на основі аналізи
інфрачервоних спектрів вбирання (FTIR), надало можливість вста-
новити кореляцію між посиленням Sі—C зв’язків у плівках і підви-
щенням зносостійкости покриттів.
Допускається, що наявність хльору в МТХС плівках спричиняє
зниження шорсткости поверхні. Ймовірно, цей факт є визначаль-
ним і для зниження коефіцієнта тертя хльоромістких плівок в по-
рівнянні з ГМДС плівками, де хльор відсутній.
Плазмохемічне розвинення ГМДС здійснюється імпульсним чи-
ном, утворюючи багатошарове покриття SiCN за рахунок чергуван-
ня щільних і нещільних шарів.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. A. Bendeddouche, R. Berjoan, E. Beche, T. Merle-Mejean, S. Schamm, V. Serin,
G. Taillades, A. Pradel, and R. Hillel, J. Appl. Phys., 81: 6147 (1997).
2. A. Bendeddouche, R. Berjoan, E. Beche, and R. Hillel, Surf. Coat. Technol.,
111: 184 (1999).
3. I. Ferreira, E. Fortunato, P. Vilarinho, A. S. Viana, A. R. Ramos, E. Alves, and
R. Martins, J. Non-Cryst. Solids., 352: 1361 (2006).
4. N. J. Wagner, J. Cordill, L. Zajickova, W. W. Gerberich, and J. V. R. Heber-
lein, Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 880E: BB2.10.1/O3.10.1-5 (2005).
5. P. Jedrzejowski, J. Cizek, A. Amassian, J. E. Klemberg-Sapieha, J. Vlcek, and
L. Martinu, Thin Solid Films, 447—448: 201 (2004).
6. Л. А. Іващенко, В. І. Іващенко, О. К. Порада, С. М. Дуб, П. Л. Скринський,
М. В. Ушаков, М. В. Капець, А. І. Стегній, Л. А. Грішнова, Порошковая ме-
талургія, 11/12: 35 (2007).
7. K. M. Yu, M. L. Cohen, E. E. Haller, W. L. Hansen, A. Y. Liu, I. C. Wu, Phys.
Rev. B., 49: 5034 (1994).
8. X. B. Yan, B. K. Tay, G. Chen, and S. R. Yang, Electrochem. Commun., 8, 737 (2006).
9. E. Badisch, M. Stoiber, G. A. Fontalvo, and C. Mitterer, Surface and Coatings
Technology, 174—175: 450 (2003).
10. H.-J. Choia, H.-T. Baea, J.-K. Leeb, B.- C. Nac, M. J. McNallan, and D.-S. Li-
ma, Wear, 266: 214 (2009 ).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76542 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:41:09Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Іващенко, Л.А. Іващенко, В.І. Порада, О.К. Карпець, М.В. Бутенко, О.О. Закієв, І.М. 2015-02-10T19:49:56Z 2015-02-10T19:49:56Z 2009 Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів / Л.А. Іващенко, В.І. Іващенко, О.К. Порада, М.В. Карпець, О.О. Бутенко, І.М. Закієв // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 3. — С. 867-875. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 07.35.+k,62.20.Qp,68.35.Ct,68.35.Np,81.15.Gh,81.40.Pq,81.70.Pg https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76542 Виконано дослідження впливу природи прекурсору на основні фізичні і трибологічні характеристики плівок SiCN, одержаних методою газофазового осадження, активованого високочастотною плазмою (PECVD). Для порівняння обрано такі рідкі вихідні матеріяли, як метилтрихльорсилан (МТХС) і гексаметилдісилан (ГМДС). Вивчено вплив природи прекурсору на фазовий склад, характер міжатомової взаємодії, а також проаналізовано зносостійкість, коефіцієнт тертя при дряпанні діямантовою пірамідкою плівок SіCN, адгезію і шорсткість поверхні плівок. Встановлено, що структура плівок (наноструктура МТХС-плівок і аморфність ГМДС-плівок) суттєво впливає на зносостійкість покриттів SiCN. Аморфні ГМДС-плівки мають у 2 рази нижчу зносостійкість, ніж нанокристалічні МТХС-плівки. Дослідження коливань зв’язків у ГМДС- і МТХС-плівках на основі аналізи інфрачервоних спектрів (FTIR) показало кореляцію між посиленням зв’язків Sі—C в плівках і трибологічними характеристиками. Припускається, що наявність хльору в МТХС-плівках впливає на зниження шорсткости поверхні і пониження коефіцієнту тертя. Comparative analysis of physical and tribological properties of PECVD SiCN films deposited using different precursors, namely, methyltrichlorosilane (MTCS) and hexamethyldisilane (GMDS) is performed. An influence of precursor nature on phase composition, character of interatomic interaction, and tribological properties are analyzed. The wear resistance, friction coefficient, adhesion, and roughness of SiCN films are investigated using ball-onplane and scratch tests. As shown, the film structure (nanostructure of MTCS films and amorphous structure of GMDS films) essentially influences wear resistance of SiCN coatings. As revealed, the amorphous GMDS films possess twice-lower wear resistance as compared to that of nanocrystalline MTCS films. Investigation of vibrational bonds in the films (that is based on the analysis of infrared absorption spectra–FTIR) shows that strengthening of Si—C bonds in films correlates with their tribological properties. As supposed, the presence of chlorine in MTCS films influences on reduction of surface roughness and friction coefficient. Проведены исследования влияния природы прекурсора на основные физические и трибологические характеристики пленок SiCN, полученных методом газофазового осаждения, активированного высокочастотной плазмой (PECVD). Для сравнения выбраны такие жидкие исходные материалы, как метилтрихлорсилан (МТХС) и гексаметилдисилан (ГМДС). Изучено влияние природы прекурсора на фазовый состав и характер межатомного взаимодействия, а также проанализированы износоустойчивость, коэффициент трения при царапании бриллиантовой пирамидкой пленок SіCN, адгезия и шершавость поверхности пленок. Установлено, что структура пленок (наноструктура МТХС-пленок и аморфность ГМДС-пленок) существенно влияет на износоустойчивость покрытий SiCN. Аморфные ГМДС-пленки имеют в 2 раза низшую износоустойчивость, чем нанокристаллические МТХС- пленки. Исследование колебаний связей в ГМДС- и МТХС-пленках на основе анализа инфракрасных спектров (FTIR) показало корреляцию между усилением связей Sі—C в пленках и трибологическими характеристиками. Предполагается, что наличие хлора в МТХС-пленках влияет на снижение шершавости поверхности и понижение коэффициента трения. uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів Comparative Studies of Plasmochemical Films of SіCN, Produced from Different Precursors Article published earlier |
| spellingShingle | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів Іващенко, Л.А. Іващенко, В.І. Порада, О.К. Карпець, М.В. Бутенко, О.О. Закієв, І.М. |
| title | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів |
| title_alt | Comparative Studies of Plasmochemical Films of SіCN, Produced from Different Precursors |
| title_full | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів |
| title_fullStr | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів |
| title_full_unstemmed | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів |
| title_short | Порівняльні дослідження плазмохемічних плівок SіCN, одержаних із різних прекурсорів |
| title_sort | порівняльні дослідження плазмохемічних плівок sіcn, одержаних із різних прекурсорів |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76542 |
| work_keys_str_mv | AT ívaŝenkola porívnâlʹnídoslídžennâplazmohemíčnihplívoksícnoderžanihízríznihprekursorív AT ívaŝenkoví porívnâlʹnídoslídžennâplazmohemíčnihplívoksícnoderžanihízríznihprekursorív AT poradaok porívnâlʹnídoslídžennâplazmohemíčnihplívoksícnoderžanihízríznihprekursorív AT karpecʹmv porívnâlʹnídoslídžennâplazmohemíčnihplívoksícnoderžanihízríznihprekursorív AT butenkooo porívnâlʹnídoslídžennâplazmohemíčnihplívoksícnoderžanihízríznihprekursorív AT zakíêvím porívnâlʹnídoslídžennâplazmohemíčnihplívoksícnoderžanihízríznihprekursorív AT ívaŝenkola comparativestudiesofplasmochemicalfilmsofsícnproducedfromdifferentprecursors AT ívaŝenkoví comparativestudiesofplasmochemicalfilmsofsícnproducedfromdifferentprecursors AT poradaok comparativestudiesofplasmochemicalfilmsofsícnproducedfromdifferentprecursors AT karpecʹmv comparativestudiesofplasmochemicalfilmsofsícnproducedfromdifferentprecursors AT butenkooo comparativestudiesofplasmochemicalfilmsofsícnproducedfromdifferentprecursors AT zakíêvím comparativestudiesofplasmochemicalfilmsofsícnproducedfromdifferentprecursors |