Слайд 2
Основные методы получения объемных материалов
Слайд 3
I. Облучение потоками высокоэнергетических частиц
Радиационно-пучковые технологии. Ионно-лучевые,
ионно-плазменные технологии и воздействие концентрац. потоков энергии для модификации
материалов.
Физико-химические процессы при взаимодействии ионов с твердым телом. Методы получения и транспортировки пучков заряженных частиц.
Имплантация ионов в металлы и полупроводники
Электронные пучки и их применение
Мощные ионные пучки и их применение
Потоки высокотемпературной импульсной плазмы и их применение
Лазерное излучение и его применение
II.Пленочные технологии.
CVD – химическое осаждение
PVD – физическое осаждение
Электроосаждение
Слайд 4
Радиационное воздействие м.б. использовано для модифицирования и создания
новых материалов.
Радиационная обработка включает следующие задачи:
Техника для обработки: создающая
потоки ионов, атомов, электронов, плазмы и т.д.
Методы обработки: имплантация, распыление, осаждение, перемешивание, нагрев, деформирование, насыщение и др.
Регулируемые параметры при обработке: токи, потоки, флюенсы, энергия и вид излучения, масса частиц, температура облучения.
Технологические задачи: изменение топографии поверхности, активация поверхности, изменение структуры или химического состава, нанесение или удаление слоя, залечивание дефектов
Результат обработки, изменение шероховатости, глубина слоя, структура, состав и фазовое состояние слоев.
Эксплуатационные свойства созданные обработкой: износостойкость, коррозионная стойкость, прочность, твердость, термостойкость и др.
Слайд 5
Механизм воздействия
A
Ионный пучок
Охлаждение за счет теплопроводности
Пробег
ионов
Модифицирование
плазма
Дефектообразование
Слайд 6
Воздействие пучков
Металлическая
мишень
Металлические ионы
Твердые растворы
НАНОРАЗМЕРНЫЕ ФАЗЫ
Интерметаллиды, оксиды, карбиды
Мишень
Модифицированный
слой
Слайд 7
Радиационно-пучковые технологии используют тепловую, кинетическую, электрическую и магнитную
составляющую энергии и различные способы подвода к мишени: непрерывный,
импульсный, импульсно-периодический, точечный, линейный, поверхностный, квазиобъемный.
Модификация осуществляется за счет физических процессов:
Быстрый нагрев и охлаждение
Имплантация атомов/ионов в материал
Распыление или испарение поверхностного слоя
Плазмообразование на поверхности
Дефектоообразование в слое материала
Осаждение атомов на поверхность
Ионное перемешивание в поверхностном слое
Термическая и радиационно-стимулированная диффузия
Термические и структурные напряжения
Слайд 8
При модифицировании происходят различные структурные и фазовые изменения.
Наиболее
значимыми изменениями являются:
Увеличение параметра решетки
Разворот плоскостей упаковки атомов
Образование аморфных
и ультрадисперсных фаз
Диспергирование микроструткуры
Накопление радиационных дефектов
Загрязнение примесями
Растворение и образование радиационно-стимулированных фаз
Расслоение твердых растворов
Создание пересыщенных твердых растворов
Радиационно-индуцированная сегрегация
Образование слоистых структур
Формирование дислокационных субструткур
Образование градиентных структурно-фазовых состояний
Слайд 9
Виды радиационных технологий
По носителям энергии и с учетом
основного модифицирующего фактора
1 Ионно-пучковые технологии
моноэнергетические пучки ионов
полиэнергетические пучки ионов
2
Ионно-плазменные технологии
3 Плазменные технологии
равновесная плазма
неравновесная плазма
4 Технологии, основанные на использовании концентрированных потоков энергии
Слайд 10
Виды облучения
Ионные пучки
Ускоренные ионы (и атомы) в виде
моноэнергетических или полиэнергетических пучков являются рабочим телом ионно-пучковых и
ионно- плазменных технологий
Используют ионы газовые или твердотельные (металлические)
Параметрами являются: энергия, поток, флюенс
Ионно-пучковые технологии направлены на
1) получение новых материалов: нанесение пленок путем распыления, бомбардировка подложки в процессе нанесения, имплантация в объем материала для создания нового, ионно-пучковая эпитаксия
2) модифицирование материалов (поверхностного слоя): формирование рельефа путем распыления, изменение структуры путем имплантации, изменение элементного и фазового состава.
Слайд 11
Низкотемпературная плазма
Низкотемпературная плазма (Т~ 104 К) может быть
равновесной (Те ≈Тi ≈Ta) или неравновесной (Те ≈Тi
где Те , Тi , Ta температуры атомов, ионов и электронов соответственно.
Перенос вещества в плазме осуществляется путем диффузии, направленных потоков атомов под действием градиентов температуры. Рабочим телом плазмы является (Ar, He, H2, O2, N2) и воздух.
Направления:
1)Получение/синтез материалов: химический синтез (в том числе органический) веществ, полимеризация мономеров; экстрактивная металлургия, включая восстановление оксидов (или их диссоциацию) металлов в плазме и других газовых смесей; получение ультрадисперсных порошков; плазменная плавка металлов
2) Модификация материалов: формирование заданного рельефа (травление или очистка); нанесение покрытий на изделия; синтез химических соединений на поверхности; плазмохимическое насыщение поверхностного слоя азотом, углерода.
Слайд 12
Ионно-плазменные технологии
Одновременная или последовательная обработка поверхности ионами и
плазмой.
Использование ионно-плазменных технологий расширяет возможности обработки по сравнению
с ионно-пучковыми технологиями так как позволяет чередовать операции распыления, нанесения покрытий и имплантацию ионов.
Эффективна для получения функциональных покрытий и пленок. Осуществляется ряд операция необходимых для получения прочного сцепления с поверхностью, путем комбинации очистки, напыления ионного перемешивания.
