Заключение

В процессе выполнения дипломной работы были получены следующие результаты:

∙На основе анализа литературных данных обоснован выбор углеродных

и металлических пленок, а так же способов их нанесения для создания защитных покрытий на алюминиевой конденсаторной фольге.

∙Получены графитоподобные углеродные и алмазоподобные углеводород-

ные пленки, а также металлические пленки хрома и титана, имеющие хорошую адгезию к поверхности, высокую плотность и не имеющие сквозных дефектов, видимых в растровом электронном микроскопе.

∙Обнаружено, что медные пленки, полученные при высоких температурах

подложки, оказались пористыми. Обоснована ограниченность применимости классической модели Торнтона и сформулированы дополнительные критерии ее применимости.

∙Алюминиевые фольги с полученными покрытиями испытаны на предмет

их коррозионной стойкости в водном растворе щелочи. Показано, что, несмотря на отсутствие видимых в РЭМ сплошных дефектов, все они механически разрушаются под воздействием щелочного электролита.

∙Предложен механизм разрушения углеродных и металлически пленок на алюминиевой подложке в контакте со щелочным электролитом.

∙Показано, что металлические пленки толщиной несколько сотен наномет-

ров состоят из двух слоев: тонкого слоя (порядка 50 нм) и более толстого основного слоя. Тонкий “подслой” визуально представляется более плотным, и, возможно, выполняет основные “защитные функции”.

∙Показано, что промежуточный слой кремния способствует улучшению ад-

гезии алмазоподобных пленок к алюминиевой подложке, но не оказывает влияния на их защитные свойства.

67

∙Показано, что прокатка фольги и другие механические повреждения на

ней оказывают существенное влияние на защитные свойства получаемых покрытий.

Выражаю благодарность всем преподавателям кафедры №8 и лично заведующему кафедрой Э.Я. Школьникову. Выражаю благодарность моему научному руководителю А.А. Писареву и Ю.М. Гаспаряну ценные замечания по работе. Выражаю благодарность М. Майеру за организацию и финансирование поездки в институт физики плазмы им. Макса Планка. Выражаю благодарность Ф. Коху за организацию и помощь в проведении экспериментов на установках Denton Vacuum Discovery 18 и Leybold Univex 450B, и Т. Дюрбеку за организацию и помощь в проведении экспериментов на установке KESCABO. Выражаю благодарность П.С. Джумаеву за проведение анализа образцов на электронном микроскопе.

68

Список публикаций

1 Д.Д. Бернт, Ю.М. Гаспарян, М.С. Зибров, А.А. Писарев. Исследование защитных свойств углеродных покрытий на алюминии, наносимых в магнетронном разряде. // IX Курчатовская молодежная научная школа – сборник аннотаций, Москва, 2011, с. 80.

2М.С. Зибров, Ю.М. Гаспарян, А.А. Писарев, Ф. Кох, Т. Дюрбек, М. Майер. Свойства защитных покрытий, нанесенных на алюминий плазменными методами. // Материалы XV конференции “Взаимодействие плазмы с поверхностью” , Москва, 2012, с. 31–34.

69

Литература

1.В. Кузнецов, О. Панькина, и Н. Мачковская. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство. Компоненты и технологии, (6):12–16, 2005.

2.H.Z. Wang, D.Y.C. Leung, M.K.H. Leung, and M. Ni. A review on hydrogen production using aluminum and aluminum alloys. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(4):845–853, 2009.

3.В.П. Кривобоков, Н.С. Сочугов, и А.А. Соловьев. Плазменные покрытия

(свойства и применение). Издательство Томского политехнического университета, Томск, 2011.

4.Д.А. Локтев. Методы нанесения износостойких покрытий и оборудование для их реализации. Стружка, с. 6–11, декабрь 2004.

5.В.Ю. Петухов и Г.Г. Гумаров. Ионно–лучевые методы получения тонких пленок. Казань, издание второе, исправленное и дополненное, 2010.

6.А.М. Ефремов, В.И. Светцов, и В.В. Рыбкин. Вакуумно–плазменные процессы и технологии. Иваново, 2006.

7.A.И. Кузьмичев. Магнетронные распылительные системы . Аверс, Киев, 2008.

8.Stephane Neuville and Allan Matthews. A perspective on the optimisation of hard carbon and related coatings for engineering applications. Thin Solid Films, 515(17):6619–6653, 2007.

9.G. Messina and S. Santangelo. Carbon, the future material for advanced technology applications. Topics in Applied Physics, (100):95–105, 2006.

10.C. Casiraghi, A.C. Ferrari, and J. Robertson. Raman spectroscopy of hydrogenated amorphous carbons. Physical Review B, 72:085401, 2005.

70

11.W. Ensinger, O. Lensch, F. Sittner, J. Knecht, K. Volz, T. Matsutani, and M. Kiuchi. Argon versus nitrogen ion beam assisted deposition of amorphous carbon and carbon—nitrogen flms on aluminum for protection against aqueous corrosion. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206:334–338, 2003.

12.Yongjun Wang, Hongxuan Li, Li Ji, Fei Zhao, Qinghua Kong, Yongxia Wang,

Xiaohong Liu, Weilong Quan, Huidi Zhou, and Jianmin Chen. Microstructure, mechanical and tribological properties of graphite–like amorphous carbon films prepared by unbalanced magnetron sputtering.

Technology, (205):3058–3065, 2011.

13.Y. Lifshitz, G.D. Lempert, S. Rotter, I. Avigal, C. Uzan-Saguy, R. Kalish, J. Kulik, D. Marton, and J.W. Rabalais. The effect of ion energy on the diamond–like/graphitic ( 3/ 2) nature of carbon films deposited by ion beams.

Diamond and Related Materials, 3(4-6):542–546, 1994.

14.M. A. Tamor, W. C. Vassell, and K. R. Carduner. Atomic constraint in hydrogenated diamond like carbon. Applied Physics Letters, 58(6):592–594, 1991.

15.C. Srividya and S.V. Babu. Corrosion resistance of diamond–like carbon–coated aluminum films. Chemistry of Materials, 8:2528–2533, 1996.

16.D. Marton, K. J. Boyd, J. W. Rabalais, and Y. Lifshitz. Semiquantitative subplantation model for low energy ion interactions with surfaces. ii. ion beam deposition of carbon and carbon nitride. Journal of Vacuum Science and Technology A, 16:455–462, 1998.

17.Н.Л. Глинка. Общая химия. Интеграл–Пресс, Москва, 2002.

18.Yu. Gasparyan, M. Mayer, A. Pisarev, A. Wiltner, C. Adelhelm, F. Koch, M. Rasinski, and J. Roth. Deuterium permeation through carbon–coated tungsten during ion bombardment. Journal of Applied Physics, 110(3):033303, 2011.

19.J. von Ringleben, Ch. Sundermann, T. Matsutani, M. Kiuchi, and W. Ensinger.

Sealing performance of thin amorphous carbon films formed by ion beam assisted deposition at low temperature for protection of aluminium against aggressive media: the influence of the ion energy. Thin Solid Films, 482:115–119, 2005.

71

20.W. Ensinger, O. Lensch, T. Matsutani, and M. Kiuchi. Corrosion performance of thin amorphous carbon films on aluminum formed by ion beam–based coating techniques. Surface and Coatings Technology, (196):231–235, 2005.

21.J.R. Shi, R. Ji, and S.N. Piramanayagam. Corrosion performance of thin hydrogenated amorphous carbon films prepared by magnetron sputtering.

Diamond and Related Materials, 16:1716–1721, 2007.

22.J. Ishikawa, Y. Takeiri, K. Ogawa, and T. Takagi. Transparent carbon film

prepared by mass–separated negative carbon ion beam deposition. Journal of Applied Physics, 61:2509–2515, 1987.

23.P.D. Maguire, D.P. Magill, A.A. Ogwu, and J.A. McLaughlin. The insulating properties of a-C:H on silicon and metal substrates. Diamond and Related Materials, 10:216–223, 2001.

24.A. Sikora, A. Berkesse, O. Bourgeois, J.L. Garden, C. Guerret-Picourt, A.S.

Loir, F. Garrelie, and C. Donnet. Electrical properties of boron–doped diamond– like carbon thin films deposited by femtosecond pulsed laser ablation. Applied Physics A, 94:105–109, 2009.

25.N. W. Khun and E. Liu. Corrosion behavior of aluminum doped diamond– like carbon thin films in NaCl aqueous solution. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 10:4767–4772, 2010.

26.J.A. Thornton. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on

the structure and topography of thick sputtered coatings. Journal of Vacuum Science and Technology, 11(4):666–670, 1974.

27.J.A. Thornton. The influence of bias sputter parameters on thick copper coatings deposited using a hollow cathode. Thin Solid Films, 40:335–344, 1977.

28.O. Lensch, K. Volz, M. Kiuchi, and W. Ensinger. Pitting corrosion of aluminium coated with amorphous carbon films by argon ion beam assisted deposition at low process temperature. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 175–177:575–579, 2001.

29.J. Koskinen, U. Ehrnsten, A. Mahiout, R. Lahtinen, J.-P. Hirvonen, and S.- P. Hannula. Porosity of thin diamond–like carbon films deposited by an arc discharge method. Surface and Coatings Technology, 62:356–360, 1993.

72

30.А.А. Русинов, Ю.М. Гаспарян, С.Ф. Перелыгин, А.А. Писарев, С.О. Степанов, и Н.Н. Трифонов. Стенд для термодесорбционных измерений. Приборы и техника эксперимента, (6):116–121, 2009.

31.П.В. Каштанов, Б.М. Смирнов, и Р. Хиплер. Магнетронная плазма и нанотехнология. Успехи физических наук, 177(5):473–510, 2007.

32.S. Craig and G.L. Harding. Effects of argon pressure and substrate temperature on the structure and properties of sputtered copper films. Journal of Vacuum Science and Technology, 19(2):205–215, 1974.

73