Ученые Томского политехнического университета усовершенствовали одну из ключевых технологий производства наноразмерных пленок из соединений металлов — метод магнетронного распыления. Разработка позволит быстрее и с большей точностью получать изделия, востребованные в электронике и оптике, в ядерной, космической и других сферах. Результаты исследования сегодня представляются на Международном конгрессе по радиационной физике и энергии EFRE-2022 в Томске.
VIII Международный конгресс «Потоки энергии и радиационные эффекты» (EFRE-2022) проходит в Томске с 2 по 8 октября. Организаторами конгресса выступили Томский политех, Институт сильноточной электроники СО РАН, Томский научный центр СО РАН, Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Администрация Томской области, а также ТГУ, ТУСУР и ТГАСУ. Конгресс проводится при поддержке программы Минобрнауки РФ «Приоритет 2030». Участие в нем принимают более 500 исследователей из 17 стран.
Магнетронное распыление — один из самых популярных методов производства тонкопленочных изделий из металлов и их соединений. Он позволяет получать покрытия толщиной от 10 нанометров до единиц микронов за счет бомбардировки металлической мишени ионами плазмы.
При создании оксидов и ряда других соединений по этой технологии, по словам ученых, часто возникает проблема: атомы неметаллов создают на поверхности металлической мишени слой оксида или нитрида, снижающий эффективность процесса обработки.
Команда специалистов Томского политехнического университета разработала новый подход к технологии магнетронного распыления, по их словам, позволяющий увеличить качество получаемых покрытий, а также упростить и ускорить процесс обработки.
«Мы решили проблему формирования нежелательной кислородной пленки на поверхности металлический мишени путем добавления этапа обработки изделия высокочастотной индуктивно-связанной плазмой. Мы показали возможность высокоскоростного получения пленок оксида меди с требуемым элементным составом», — цитируют РИА Новости доцента Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Дмитрия Сиделёва.
По словам ученого, технология найдет широкое применение в современной оптике, электронике, медицине, в космической и ядерной отрасли, а также в ряде других областей. Скорость получения изделий по новому методу превосходит существующие аналоги в два-пять раз, подчеркнули специалисты.
«Мы изучили влияние высокочастотной индуктивно-связанной плазмы на различные режимы распыления с помощью оптической эмиссионной спектроскопии и анализа петель гистерезиса. Также мы предложили разные режимы обработки для получения покрытий с нужным фазовым и элементным составом», — отметил Дмитрий Сиделёв.
Оксид меди послужил для исследования модельным материалом, но сама предложенная технология подходит также для работы с другими соединениями металлов.
Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-29-01173. В дальнейшем научный коллектив намерен разработать на основе новой методики способы высокоскоростного осаждения пленок из сложных оксидов.