ВПЛИВ СТЕХІОМЕТРІЇ ДІОКСИДУ ЦИРКОНІЮ НА МОРФОЛОГІЮ НАНЕСЕНИХ НА ЙОГО ПОВЕРХНЮ ТОНКИХ МЕТАЛЕВИХ ПЛІВОК ПІСЛЯ ВІДПАЛУ У ВАКУУМІ 

Анотація

Тонкі металеві плівки, нанесені на поверхню неметалевого матеріалу, можуть фрагментуватися при нагріванні, і чим вища адгезія в контактній парі, тим менша тенденція до фрагментації. Діоксид цирконію здатен втрачати кисень і утворювати нестехіометричні фази, що може впливати на адгезію діоксиду цирконію до металу. Вивчено вплив стехіометрії діоксиду цирконію на його взаємодію з тонкими металевими плівками. Платинові, паладієві, нікелеві та мідні плівки товщиною 100 нм наносили на поверхню підкладок зі стехіометричного (ZrO₂) та нестехіометричного (ZrO_2–x) діоксиду цирконію електронно-променевим методом. Отримані монокристалічні зразки з металевими плівками відпалювали у вакуумі при температурах, на 30–10% нижчих за температури плавлення нанесених металів за абсолютною шкалою. Поверхні відпалених зразків вивчали на оптичному мікроскопі. Встановлено, що на підкладках з ZrO₂ металеві плівки фрагментовані, а з підкладками ZrO_2–x метали взаємодіють, утворюючи однорідні нові фази. Взаємодія плівки нікелю з підкладкою ZrO_2–x відбувалася при нижчій температурі, ніж фрагментація плівки нікелю на ZrO₂. Після відпалу при 700 °С плівка міді на ZrO_2–x утворює текстуру, в якій є ділянки з фрагментованим і рівномірним покриттям. Імовірно, надлишок цирконію в ZrO_2–x взаємодіє з мідною плівкою, і стехіометрія оксиду локально відновлюється поблизу поверхні; тому мідна плівка в сусідніх областях контактує вже зі стехіометричним діоксидом цирконію та фрагментується. Отже, як і очікувалось, стехіометрія діоксиду цирконію впливає на морфологію нанесених на нього тонких металевих плівок після відпалу: метали покриття взаємодіють з нестехіометричним діоксидом цирконію, це забезпечує адгезію в контактній парі, запобігаючи фрагментації плівок, яка спостерігається в аналогічних умовах на стехіометричному діоксиді цирконію.