Особливості початкової стадії формування квазікристалічних тонких плівок системи Ti-Zr-Ni

Автори С.В. Малихін , В.В. Кондратенко , І.А. Копилець , С.В. Суровицький , І.Г. Шипкова, І.Ф. Михайлов , Є.М. Зубарев, Ю.С. Богданов
Приналежність

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, 61002 Харків, Україна

Е-mail
Випуск Том 12, Рік 2020, Номер 4
Дати Одержано 01 травня 2020; у відредагованій формі 15 серпня 2020; опубліковано online 25 серпня 2020
Посилання С.В. Малихін, В.В. Кондратенко, І.А. Копилець, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 12 № 4, 04011 (2020)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.12(4).04011
PACS Number(s) 61.72. – y, 68.37.Yz
Ключові слова Квазікристали (2) , Апроксимаційні кристали, Магнетронне розпилення (15) , Тонкі плівки (64) , Рентгенівська дифракція (21) , Трансмісійна електронна мікроскопія (2) , Растрова електронна мікроскопія.
Анотація

Методами рентгенівської дифрактометрії, електронної мікроскопії та растрової електронної мікроскопії досліджені особливості початкової стадії формування квазікристалічної фази в тонких плівках Ti-Zr-Ni. Плівки отримували методом магнетронного розпилення мішені складу Ti41Zr38,3Ni20,7 (ат. %), осадженням на підкладки при температурі Т = 300 K і подальшим вакуумним відпалом. Встановлено, що безпосередньо після осадження плівки є рентгено-аморфними, наноструктурованими. Аналіз функцій радіального розподілу для плівок в початковому стані і після годинного вакуумного відпалу дозволяє стверджувати, що вже безпосередньо після осадження в ближньому атомному оточенні переважає невпорядкований кластерний стан топологічно близький до ікосаедричного. Робиться висновок, що атоми розташовані не хаотично, а утворюють «перехідну» структуру з недосконалим порядком за типом трьох оболонок укладання кластера Бергмана з використанням ікосаедрів і додекаедрів. Така структура є «підготовленим» зародком для подальшого формування ікосаедричної фази при нагріванні. Аналіз результатів відпалів дозволяє висловити припущення, що якісний характер переходу від псевдо аморфної фази до квазікристалічної, а також масштаб змін визначаються часом і температурою відпалу, а також товщиною плівки. Чим менше товщина, тим більше загальмовані процеси відпалу. Показано, що відпалом плівок товщиною 6 мкм і більше при температурі 500 °С тривалістю понад 28 год можна отримувати однофазні квазікристалічні покриття з параметром квазікристалічності aq близько 0,5245 нм.

Перелік посилань