Анотація до роботи:

Гулівець О.М. Структура і властивості плівок Со-Р, отриманих при імпульсних діях. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ, 2003.

Дисертацію присвячено дослідженню впливу величини та швидкості зміни катодної перенапруги на формування аморфної або мікрокристалічної структури в плівках Со-Р при імпульсному електроосадженні. Плівки, що одержані при імпульсному осадженні, із зростанням вмісту фосфору аморфізуються при меншій концентрації фосфору, ніж плівки, які одержані на постійному струмі, маючи при цьому унікальні фізико-хімічні властивості. Вперше встановлено, що на формування аморфної структури в плівках Со-Р, поряд із проникненням фосфору, помітний вплив надає нерівноважність процесу кристалізації при імпульсному електроосадженні, яка викликана величиною (h_MAX=0,9 В) та швидкістю зміни катодної перенапруги (V_ЗР =154 В/с). За допомогою імпульного струму з одного розчину електроліту отримано плівки Со-Р як в аморфному, так і кристалічному станах.

Встановлено, що у процесі ізотермічного відпалу аморфна фаза в плівках Со-Р розпадається на рівноважну суміш фаз a-Со + Со₂Р. Підвищення температури відпалу до 893 К супроводжується поліморфним перетворенням a-Соb-Со. Встановлено, що в плівках однакового складу, одержаних імпульсним струмом, початок кристалізації, зміна механічних та магнітних властивостей відбувається при підвищених температурах порівняно з плівками, які одержані в більш рівноважних умовах.

Можливість одержання із одного розчину електроліту як магнітом’яких (Нс 80 А/м), так і магнітожорстких (Нс 50 кА/м) плівок Со-Р, досягається зміною швидкості зростання катодної перенапруги.

Запропоновано модель побудови аморфного сплаву Со-Р на основі проведеного спільного аналізу радіальної функції розподілу (РФР) атомів і моделювання профілів дифракційних піків структурних чинників. Згідно з моделлю, атоми кобальту групуються в області впорядкованого розташування атомів (ОВРА) у вигляді тетраедрів, зазори між якими заповнені атомами фосфору. Встановлено, що атоми фосфору, змінюючи ближній порядок в аморфному сплаві, не впливають на структуру ОВРА, яка близька до структури b-Со.

По аподизованій РФР атомів досліджено структуру атомного розташування в аморфних плівках Со-Р. Встановлено, що зміна концентрації фосфору від 8 до 16 ат.% призводить до збільшення від 39 до 95 % імовірності формування у структурі ближнього порядку сплавів Со-Р ОВРА із структурою, яка близька до ГЦК. Одночасно імовірність формування ОВРА із структурою ГЩУ зменшується від 59 до 3%. Встановлено, що при відпалі сплаву Со₈₄Р₁₆ до температури 653 К імовірність формування ОВРА зі структурою, близькою к ГЦК, зменшується від 95 до 50 %, а зі ГЩУ структури - збільшується від 3% до 48%.

Запропоновано спосіб одержання багатошарових плівок Со-Р з послідовно розташованими магнітожорсткими та магнітом’якими шарами. Це робить можливим одержання з одного електроліту багатошарових плівок Со-Р із заданими структурою і фізико-хімічними властивостями.

У дисертації досліджено вплив величини та швидкості зміни катодної перенапруги при імпульсному електроосадженні на формування аморфної та мікрокристалічної структури, фізико-хімічні властивості плівок Со-Р.

1. Вперше встановлено, що застосування імпульсного струму при отриманні плівок Со-Р в аморфному стані у порівнянні з осадженням на постійному струмі дозволило зменшити концентрацію гіпофосфіту натрію в розчині електроліту від 12 до 8 г/л. Плівки Со-Р, що одержані при імпульсному осадженні, аморфізуються при меншій (10 ат.%) концентрації фосфору, ніж плівки, які отримані на постійному струмі (12 ат.%).

2. Вперше показано, що на формування аморфної структури в плівках Со-Р, поряд із проникненням фосфору, помітний вплив надає нерівноважність процесу кристалізації при імпульсному електроосадженні, яка викликана величиною (h_MAX=0,9 В) та швидкістю зміни катодної перенапруги (V_ЗР =154 В/с).

3. Встановлено, що внаслідок ізотермічного відпалу аморфна фаза в плівках Со-Р розпадається на суміш фаз a-Со + Со₂Р. Подальший високотемпературний відпал до 893 К супроводжується поліморфним перетворенням a-Соb-Со. У плівках з однаковою концентрацією фосфору, які одержані на імпульсному струмі, початок кристалізації, зміна механічних та магнітних властивостей зміщуються у бік більш високих (на 20 К) температур у порівнянні з плівками, що одержані в рівноважних умовах. Це викликано як збільшенням довжини міжфазової границі, так і більшим проникненням в структуру плівок водню.

4. Вперше за допомогою імпульсного струму встановлена можливість одержання з розчину одного електроліту плівок Со-Р з магнітом’якими (Нс 80 А/м) та магнітожорсткими характеристиками (Нс 50 кА/м).

5. Запропоновано модель побудови аморфного сплаву Со-Р із спільного аналіза аподизованої РФР атомів і моделювання профілів дифракційних піків структурних чинників. Згідно з моделлю, атоми кобальту групуються в області із впорядкованим розташуванням атомів в вигляді тетраедрів, зазори між якими заповнені атомами фосфору.

6. Встановлено, що атоми фосфору, змінюючи ближній порядок в аморфному сплаві, не впливають на структуру ОВРА, яка близька до структури b-Со. За допомогою запропонованої моделі простежено процес утворення аморфної структури в плівках Со-Р.

7. Досліджено структуру атомного розташування в аморфних плівках Со-Р по аподизованій РФР атомів. Встановлено, що зміна концентрації фосфору від 8 до 16 ат.% призводить до збільшення від 39 до 95 % імовірності формування у структурі ближнього порядку сплавів Со-Р ОВРА із структурою, яка близька до ГЦК. Одночасно імовірність формування ОВРА із структурою ГЩУ зменшується від 59 до 3%. При відпалі сплаву Со₈₄Р₁₆ до температури 653 К імовірність формування ОВРА зі структурою, близькою к ГЦК, зменшується від 95 до 50 %, а зі ГЩУ структури - збільшується від 3% до 48%.

8. Вперше запропоновано спосіб одержання багатошарових плівок з послідовно розташованими магнітом’якими та магнітожорсткими шарами. Це робить можливим одержання з одного електроліту багатошарових плівок Со-Р із заданими структурою і фізико-хімічними властивостями.

Публікації автора:

1. Zabludovsky V.A., Shtapenko E.Ph., Gribok V.S., Ganitsh R.Ph., Gulivets A.N. and Gadgilov M.V. The application of program-controlled pulsed current for obtaining metallic coatings with specific properties // Transaction of the Institute of Metal Finishing. -2000. –V.78, №3.–P.110-112

2. Гуливец А.Н., Баскевич А.Н., Штапенко Э.Ф. Моделирование структуры аморфных пленок Co-P // Вісник ДДУ, Серія “Фізика. Радіоелектроніка”. –2000. -Вип.6. –С.6-11.

3. Shtapenko E.Ph., Zabludovsky V.A., Gulivets A.N. Chemical composition of amorphous Co-P films obtained by pulsed electrolysis // Transaction of the Institute of Metal Finishing.- 2001. –V.79, №2. –P.79-80.

4. Штапенко Э.Ф., Заблудовский В.А., Гуливец А.Н. Влияние отжига на фазовые превращения в пленках Со и Со-Р, полученных импульсным электролизом // Металлофиз. и нов. техн. –2001. - т.23, №6.- С.843-850.

5. Zabludovsky V.A., Shtapenko E.Ph., Gulivets A.N., Baskevich A.S., Ganitch R.Ph. The structural relaxation of amorphous Co-P films obtained by pulsed current // Transaction of IMF. – 2001. -V.79, №6. -P.207-208.

6. Гуливец А.Н., Баскевич А.Н., Штапенко Э.Ф. Изучение локальной атомной структуры аморфных сплавов Co-P и Ni-P // Вісник ДНУ, Серія “Фізика. Радіоелектроніка”. –2001. -Вип.7. -С.3-8.

7. Гулівець О.М., Заблудовський В.О., Штапенко Е.П., Кушнерьов О.І., Ганич Р.П. Магнітні властивості плівок Со-Р, отриманих імпульсним струмом // Фізика і хімія твердого тіла.-2002.- т.3, №2.- С.288-291.

8. Гуливец А.Н., Заблудовский В.А., Штапенко Э.Ф., Кушнерев А.И., Баскевич А.С. Исследование структуры и магнитных свойств пленок Со-Р // Физика металлов и металловедение.-2002.-т.94, №3.-С.47-50.

9. Аніщенко Т.І., Гулівець О.М. Корозійні властивості електроосаджених плівок Со-Р // Вісник ДНУ, Серія “Фізика. Радіоелектроніка”. –2002.- Вип.8. - С.96-98.

10. Gulivets A.N., Zabludovsky V.A., Shtapenko E.Ph., Kushnerev A.I., Dergachov M.P., Baskevich A.S. Multilayer compound Co-P films with controlled magnetic properties // Transaction of the Institute of Metal Finishing. – 2002. -V.80, №5. -P.154-156.

11. Заблудовский В.А., Штапенко Э.Ф., Гуливец А.Н. Влияние биполярных импульсного тока на структуру и свойства электрических пленок // Труды 7 Международной конференции “Технологии ремонта машин, механизмов и оборудования”. – Алушта.- 1999.- С.47-48.

12. Zabludovsky V.A., Shtapenko E.Ph., Gulivets A.N., Ganitsh R.Ph. Preparation of multilayer Co-P films // 8^th European Magnetic Materials and Applications Conference.- Kyiv.- 2000.- P.81.

13. Заблудовский В.А., Штапенко Э.Ф., Грибок В.С., Гуливец А.Н., Ганич Р.Ф., Гаджилов М.В. Магнитные многослойные пленки, полученные программным импульсным электролизом // Труды 17 Международной школы-семинара “Новые магнитные материалы микроэлектроники”.- Москва.- 2000.- С.56-58.

14. Заблудовский В.А., Штапенко Э.Ф., Грибок В.С., Гуливец А.Н., Ганич Р.Ф. Влияние скорости изменения пересыщения на формирование структуры электроосажденных пленок // Труды 9 Международной конференции по росту кристаллов (НККР-2000).- Москва.- 2000.- С.505.

15. Заблудовский В.А., Штапенко Э.Ф., Гуливец А.Н., Гришечкин С.А. Слоистые многокомпанентные пленки //Тези доповідей 8 Міжнар. конф. з фізики і технології тонких плівок.- Івано-Франківськ.- 2001.- С.174.

16. Баскевич А.С., Гуливец А.Н., Штапенко Э.Ф. Локальная атомная структура аморфных пленок Co-P и Ni-P // Тези доповідей 8 Міжнарод. конференції з фізики і технології тонких плівок. - Івано-Франківськ. - 2001.- С.174-175.

17. Заблудовский В.А., Штапенко Э.Ф., Грибок В.С., Ганич Р.Ф., Гуливец А.Н., Гаджилов М.В., Гришечкин С.А. Применение программируемого импульсного тока для получения металлических покрытий с заданным комплексом свойств // Труды 12 Международ. симпоз. “Тонкие пленки в электронике”.- Харьков.- 2001.- С.373-376.

18. Заблудовский В.А., Данилевский В.И., Штапенко Э.Ф., Грибок В.С., Гуливец А.Н., Ганич Р.Ф., Гришечкин С.А., Гаджилов М.В. Новый класс пленочных материалов полученных импульсным электроосаждением // Тези доповідей 3 Міжнар. молодіжної науково-практич. конф. “Людина і космос”. - Дніпропетровськ. - 2001.- С.216.

19. Заблудовский В.А., Грибок В.С., Штапенко Э.Ф., Ганич Р.Ф., Гуливец А.Н., Руць Н.Н. Упрочняющие металлические покрытия, полученные импульсным электролизом // Труды 9 Международной научно-практической конференции “Организация и технологии ремонта машин, механизмов, оборудования”. - Киев. - 2001.- С.34-35.

20. Заблудовский В.А., Гуливец А.Н., Штапенко Э.Ф., Кушнерев А.И., Ганич Р.Ф., Грибок В.С., Баскевич А.С., Гаджилов М.В. Особенности магнитных свойств слоистых пленок Со-Р // Труды 8 Международной школы-семинара “Новые магнитные материалы микроэлектроники”.- Москва.- 2002.- С.50-52.

21. Заблудовский В.А., Гуливец А.Н., Штапенко Э.Ф., Ганич Р.Ф., Кушнерев А.И., Грибок В.С. Магнитные многослойные пленки Со-Р // Труды 14 Международного симпозиума “Тонкие пленки в оптике и электронике”.- Харьков.- 2002.- С.43-47.