Характеристики поля дефектов, образуемых пучками ионов в нитридных покрытиях

Abstract

Характеристики поля дефектов, образуемых пучками ионов H+, He+ и Ar+ с энергией ионов E = 500 кэВ в нитридных покрытиях TiN, CrN, AlN, Ti0.5Al0.5N, Cr0.5Al0.5N определяются с помощью программного пакета SRIM2000. Отмечается, что, в отличие от нейтронного излучения, приводящего к распуханию и общей деградации материала за счет многократных рассеяний нейтронов на атомах мишени, облучение ионами может вызывать флекинг, блистеринг и расслоение мишени на глубинах, близких к среднему проективному пробегу ионов. Показано, что такие виды разрушения являются основными при облучении нитридов легкими ионами H+ и He+ , тогда как при облучении тяжелыми ионами Ar+ картина повреждения близка к возникающей при нейтронном облучении. Обсуждаются условия, при которых данные, рассчитанные с помощью пакета SRIM2000, могут быть использованы для определения критической плотности имплантированных ионов, вызывающей флекинг, без учета влияния диффузии ионов. Используя экспериментальные данные о величине критического флюенса пучка ионов, вызывающего флекинг, определена критическая плотность ионов He+, имплантированных в покрытие TiN, при которой начинается флекинг. Полученные расчетные данные по плотности внедренных ионов и плотности дефектов, порождаемых ионами, позволяют выработать рекомендации по выбору сорта, энергии и флюенса потока ионов, моделирующих воздействие излучения ядернотехнических установок.