Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
7 results
Search Results
Item Structural Engineering and Mechanical Properties of (Ti-V-Zr-Nb-Hf-Ta)N Coatings Obtained at Different Pressures(Sumy State University, 2019) Sobol, O.V.; Andreev, A.A.; Postelnyk, H.O.; Meylekhov, A.A.; Sagaidashnikov, Yu.Ye.; Stolbovoy, V.A.; Yevtushenko, N.S.; Syrenko, T.O.; Kraievska, Zh.V.; Zvyagolskiy, A.V.В роботі досліджено вплив тиску реакційного газу на текстуру, структурно-напружений стан і механічні властивості (твердість і стійкість до абразивного зносу) в вакуумно-дугових покриттях на основі нітридів Ti-V-Zr-Nb-Hf-Та високоентропійних сплавів. Встановлено, що при потенціалі зсуву – 200 В збільшення тиску азоту при осадженні від 2.5·10 – 4 до 4.5·10 – 3 Торр призводить до підвищення вмісту атомів азоту в покритті, а також формуванню бітекстурного стану: [111] + [311]. Формування біаксіальної текстури відбувається через наявність в сплавах атомів з масами, що сильно відрізняються (Ti, V та Hf, Ta). Використання багатоелементного складу при однофазному стані з простою кубічною решіткою дозволяє досягати високих значень мікродеформації (до 1.4 %) при низькому тиску осадження. Встановлено, що зі збільшенням тиску азоту при осадженні призводить до збільшення макродеформації. Найбільша твердість становить 53 ГПа і досягається в покриттях, отриманих при тиску 2·10 – 3 Toрр. Визначено, що високу стійкість до абразивного зносу мають покриття у яких: розмір зерен-кристалітів 12-25 нм, немає (або низький рівень досконалості) текстури, а також досить висока мікродеформація в кристалітах.Item The Influence of Layer Thickness and Deposition Conditions on Structural State of NbN/Cu Multilayer Coatings(Sumy State University, 2019) Sobol, O.V.; Andreev, A.A.; Meylekhov, A.A.; Postelnyk, А.А.; Stolbovoy, V.A.; Ryshchenko, I.M.; Sagaidashnikov, Yu.Ye.; Kraievska, Zh.V.The influence of the main physical and technological factors of structural engineering (layer thickness, nitrogen atmosphere pressure and bias potential) on the structural-phase state of the NbN/Cu coatings was studied. It was established that with an increase in the thickness of niobium nitride layers from 8 to 40 nm (in the NbN/Cu multilayer composition), the phase composition changes from the metastable NbN (cubic crystal lattice, NaCl structural type) to the equilibrium ε-NbN phase with a hexagonal crystal lattice. At low pressure PN = 7·10 – 4 Torr in thin layers (about 8 nm thick), regardless of the Ub, the-NbN phase is formed. The reason for the stabilization of this phase can be the uniformity of the metallic fcc crystal lattice of the δ-NbN phase with the Cu crystal lattice. As the pressure increases from РN = 7·10 – 4 Torr to 3·10 – 3 Torr, a more equilibrium ε-NbN phase with a hexagonal crystal lattice is formed. An increase in the bias potential during deposition from – 50 V to – 200 V mainly affects the change in the preferred orientation of crystallite growth. In thin layers of the -NbN phase (about 8 nm), a crystallite texture with the [100] axis is formed. In layers with a thickness of 40-120 nm, crystallites of the -NbN phase are predominantly formed with a hexagonal (004) plane parallel to the growth plane. At the greatest layer thickness (more than 250 nm), the NbN phase crystallites are predominantly formed with a (110) hexagonal lattice plane parallel to the growth plane. The results obtained show great potential for structural engineering in niobium nitride when it is used as a constituent layer of the NbN/Cu multilayer periodic system.Item The Use of Negative Bias Potential for Structural Engineering of Vacuum-Arc Nitride Coatings Based on FeCoNiCuAlCrV High-Entropy Alloy(Sumy State University, 2018) Sobol, O.V.; Andreev, A.A.; Gorban, V.F.; Meylekhov, A.A.; Postelnyk, А.А.; Stolbovoy, V.A.; Zvyagolskiy, A.V.Досліджено вплив негативного потенціалу зміщення (Ub = – 40, – 110 і – 200 В) при осадженні багатоелементних покриттів на їх склад, структуру і механічні властивості. Показано, що при використанні високоентропійного багатоелементного (з 7 елементів) FeCoNiCuAlCrV сплаву можна отримати однофазний нітрид (FeCoNiCuAlCrV)N. Нітрид має ГЦК кристалічну решітку (структурний тип NaCl). Встановлено, що при збільшенні Ub в структурному стані відбувається перехід від практично нетекстурованих (полікристалічне) до переважної орієнтації зростання кристалітів з віссю текстури [111] (при Ub = – 110 В) і [110] (при Ub = – 200 В). Це супроводжується зменшенням періоду решітки, а також зниженнем твердості і модуля пружності. Для покриттів (FeCoNiCuAlCrV)N найбільша твердість 38 ГПа досягається при використанні найменшого (– 40 В) потенціалу зміщення в процесі осадження. Показано, що для досягнення високої твердості при великих Ub необхідно збільшувати вміст в високоентропійном сплаві елементів з високою нітрідоутворюючою здатністю.Item Influence of the Bias Potential and the Pressure of the Nitrogen Atmosphere on the Structure and Properties of Vacuum-arc Coatings Based on the AlCrTiZrNbV High-entropy Alloy(Sumy State University, 2018) Sobol, O.V.; Andreev, A.A.; Gorban, V.F.; Postelnyk, А.А.; Stolbovoy, V.A.; Zvyagolskiy, A.V.Досліджено вплив постійного потенціалу зміщення (Ub) якій подається на підкладку при конденсації і тиску азотної атмосфери (РN) на елементний склад, морфологію росту, текстуру і фізикомеханічні характеристики вакуумно-дугових (AlCrTiVZrNb)Nх покриттів. Встановлено, що зі збільшенням Ub від – 110 В до – 200 В відбувається зміна осі переважного зростання кристалітів ГЦК фази від [100] до [110]. Така зміна супроводжується зменшенням твердості (Н) і відношення H/E (де Е – модуль пружності). Обговорено умови формування переважної ориентації кристалітів (аксиальной текстури) вакуумно-дугових (AlCrTiVZrNb)Nх покриттів і вплив текстури на механічні властивості. Встановлено, що зміна РN в діапазоні (1.7-5)x10 – 3 Торр в основному дозволяє варіювати ступінь наповнення покриття атомами азоту. На основі виявлених закономірностей обгрунтовані умови досягнення високої твердості в вакуумно-дугових покриттів нітриду високоентропійного сплаву AlCrTiVZrNb. Через наявність в сплаві елементів з відносно низькою теплотою утворення нітриду для досягнення високої твердості необхідно використовувати умови осадження при відносно невисокій енергії бомбардуючих атомів. Використання в роботі невисокого Ub = – 110 В при найбільшему тиску PN = 5x10 – 3 Torr дозволяє досягти надтвердого стану з твердістю 44 ГПа.Item Effect of RF-magnetron Sputtering Parameters on the Structure of Hafnium Diboride Films(Sumy State University, 2018) Гончаров, Олександр Андрійович; Гончаров, Александр Андреевич; Honcharov, Oleksandr Andriiovych; Юнда, Андрій Миколайович; Юнда, Андрей Николаевич; Yunda, Andrii Mykolaiovych; Буранич, Володимир Володимирович; Буранич, Владимир Владимирович; Buranych, Volodymyr Volodymyrovych; Шелест, Ігор Владиславович; Шелест, Игорь Владиславович; Shelest, Ihor Vladyslavovych; Лобода, В.Б.The study reports about effect of energy factor on the structure formation of nanocrystalline hafnium diboride films. It was shown, that in the magnetron sputtering the change of energy density Ebi delivered to growing film by bombarding ions occurring due to changing in substrate bias potential Us and ion current density js, leads to the formation of hafnium diboride films with various structural states from nanoclustered to nanocrystalline with a growth texture in plane (0.01) and nanocrystallites size from 2.3 to 20 nm respectively.Item The Effect of Constant and High Voltage Pulse Bias Potentials on the Structure and Properties of Vacuum-Arc (TiVZrNbHf)Nх Coatings(Sumy State University, 2018) Sobol', O.V.; Postelnyk, А.А.; Mygushchenko, R.P.; Gorban', V.F.; Stolbovoy, V.A.; Zvyagolskiy, A.V.The effect of constant (Ub) and high voltage pulse (Uip) bias potentials supplied to the substrate during condensation, on the structure and properties of vacuum-arc (TiVZrN-Hf)Nх coatings has been studied. It has been determined that the number and size of the drop phase decreases with increasing Ub. The use of Uip promotes a more uniform growth in the coating volume. It is shown that due to the increase of Ub from 0 to 200 V in nitride coatings of high entropy alloys, it is possible to change the growth texture [100] to [111]. This results in increased hardness from 32 GPa to 49 GPa. The supply of high voltage potential in a pulse form leads to a relative decrease in the average size of crystallites and the formation of a bi-texture state. Conditions and mechanisms of the preferential crystallites orientation (axial texture) of vacuum arc (TiVZrNbHf)Nх coatings and texture influence on mechanical properties have been discussed.Item Structural Engineering Multiperiod Coating ZrN/MoN(Sumy State University, 2016) Sobol', O.V.; Meylekhov, A.A.; Stolbovoy, V.A.; Postelnyk, A.A.Використовуючи метод структурної інженерії шляхом зміни товщини шарів в багатоперіодній системі ZrN/MoN досліджено вплив фазово-текстурного стану кристалітів і їх розмір на твердість вакуумно-дугових покриттів. Виявлено визначальний вплив ZrN шарів на формування переважної орієнтації зросту з віссю [100] при малій товщині шарів 7-20 нм (час осадження 3 -10 сек). При великій то- вщині шарів визначальним текстуру [311] є кристаліти y-Mo[2]N фази, що формується в Mo-N шарах. Імпульсна високовольтна стимуляція не змінюючи тип структурних станів для різних товщин шарів, призводить до часткової разорієнтації текстури при великій товщині шарів. Твердість покриттів з товстими (80 нм) шарами становить 35-37 ГПа. У шарах малої товщини імпульсна стимуляції рухливості атомів призводить до формування планарної структури з середнім розміром кристалітів в шарах 4-9 нм, що супроводжується підвищенням твердості до 44 ГПа.