НЕСТАЦИОНАРНАЯ ДИФФУЗИЯ Ti-ИМПЛАНТА В МОДИФИЦИРОВАННЫХ КОМПОЗИТНЫХ СЛОЯХ КОРУНДА

Abstract

В работе обнаружены два различных механизма диффузии имплантированных ионов Ti в композитных тонкопленочных наноструктурированных слоях поликристаллического корунда (α-Al2O3) при повышенной температуре. Модификация приповерхностных слоев образцов была выполнена путем вакуумно-разрядной на парах металлов имплантации ионов Ti (энергия 50-150 кэВ, флюенс 1017 Ti/см-2, RT) с последующим отжигом при 1030 C (0.5; 4; 12 ч.). Для изучения образцов использованы такие методы анализа как 2 МэВ 4He+ RBS, GI XRD, XPS и TEM. При помощи RBS-анализа обнаружены следующие слои в отожжѐнных образцах: два приповерхностных тонких слоя толщиной 20 и 60 нм с разными глубинами залегания с высокой концентрацией Ti-импланта; более протяженный заглубленный слой около 360 нм c более низкой концентрацией импланта. TEM-анализ выявил образование двух типов частиц нанометрового размера. Средние размеры зѐрен преципитатов не претерпевают заметных изменений в результате отжига. GI XRD- дифрактометрия зафиксировала наличие частиц, в состав которых входит Ti, как металл-оксидную смесь в исходном образце и их фазовые трансформации при последующем отжиге. XPS-анализ выборочных образцов подтвердил данные GI XRD-дифрактометрии. Из RBS-профилей распределения концентрации Ti по глубине матрицы извлечены эффективные коэффициенты диффузии (DTi). Значения DTi были найдены одинаковыми для 4 и 12 часового отжига. Одна- ко значение DTi для 0.5 ч отжига более чем на порядок величины превышает таковые для 4 и 12 ч отжига. Этот факт свидетельствует о том, что при 1030 C действуют два различных механизма диффузии. При 30-ти минутном отжиге миграция импланта протекает в быстром, термически активируемом, нестационарном режиме. При 4 и 12 часовом от- жиге имеет место более медленная, стационарная, радиационно-индуцированная диффузия. В этом докладе мы обсудим механизмы миграции Ti в связи с образованием наночастиц, их агломерацией, фазовыми трансформациями.