WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При T = 1325 K вновь появляется пик S и, кроме того, экранирование С этими примесями происходит после еще один пик Nb при 197 eV, но начинает уменьшаться прогрева при 1025 K, a S — при 1275 K. Поскольку основной пик О при 512 eV. При T = 1375 K исчезают трудно предположить, что Ca и K каждый в отдельности пики Са, пик S начинает возрастать и вновь появляется экранирует С или S, то отсюда следует, что при этих пик С. При T = 1425 K пик S достигает максимальной условиях в поверхностном слое S больше, чем С. А из интенсивности, превышая даже интенсивность пиков W, диффундирующих к поверхности примесей Са больше, 8 Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 116 А.В. Браварец, Б.М. Зыков, В.Н. Зыкова, В.Н. Лебедев, Ю.К. Удовиченко чем K, что подтверждается и данными ВИМС. После ных свойств элементов электронно-оптических, ионнопрогрева при T = 1175 K калия на поверхности уже нет, оптических систем или анализаторов энергии электроно S экранирована еще не полностью. Это происходит нов, монохроматоров и пр., расположенных в камере лишь при T = 1275 K. Не исключено, что S распо- исследовательского прибора. Установка же надежных лагается в дефектах подложки из сплава Nb + 1%1Zr, экранов вокруг образца часто оказывается несовмепоскольку при T = 1325 K, когда в оже-спектре вновь стимой с дальнейшим применением методов исследопоявляется пик S, то одновременно появляется еще вания.

один дополнительный пик Nb и уменьшается пик О. Поэтому впоследстии был предложен более рациоТ. е. S диффундирует к поверхности, а на ее место нальный метод циклического окисления углерода или карбидов металлов [11]. При этом устанавливается более ниобием начинает поглощаться О. О десорбции О с W низкое давление PO 5 · 10-5-10-5 Pa и более низкая и тем более c Nb при этих температурах не может температура образца 1100 K. При этой температуре быть и речи [7–9]. Наконец, когда при T = 1375 K происходят как эффективное окисление карбидов и дедесорбируется Ca, то на поверхности вновь открываются сорбция СО, так и окисление металла, но без десорбзагрязнения С и S. Выше 1425 K после максимальной сегрегации S начинается ее сублимация вплоть до пол- ции О. Поэтому после 2–3 min окисления карбидов на 1 min повышается температура образца для удаления ной при T = 1625 K. После сублимации S начинается оксидов металлов (для Мо и W T = 1900 K). Затем интенсивное образование карбидов W и Nb, поскольку опять устанавливается T = 1100 K и т. д. без снижения растут пики при 261 и 272 eV, соответствующие карбиPO. Естественно, что за один такой цикл с поверхности дам металлов, и уменьшаются пики Nb. К сожалению, удаляется как минимум один монослой примеси. Для О, растворенного в островках Nb, оказывается недодостаточно совершенных монокристаллов W и Mo при статочно для очистки поверхности от карбидов (пик О очистке поверхности от С обычно оказывается вполне при этом уменьшается). Таким образом, очистка данного достаточным 10–15 таких циклов, а время очистки W покрытия от углерода, самого вреднего для эмиссичасто не превышает 1 h. Контроль степени очистки онной электроники загрязнения, прогревом в вакууме после откачки О до Pост обычно производится методо 2075 K оказывается невозможной, поскольку при дом ЭОС.

1875–1975 K O на W уже не удерживается [7], а из Вначале производились однократное окисление по соединений О с Nb на поверхность еще не выделяпоследней методике для определения эффективности ется [8,9]. Кроме того, на поверхности W покрытия окисления C на поликристалле и последующий прогрев мало Nb.

для установления факта содержания С в объеме образца.

В результате после окисления при 1125 K в оже-спектре Очистка поверхности от углерода полностью исчез пик С, а Nb полностью и W частично оказались экранированными кислородом (рис. 2, криСреди известных методов очистки в вакууме повая 7). Интенсивность пиков О при этом увеличивалась.

верхности переходных металлов от загрязнений углероОднако после прогрева при 1475 K в спектре вновь дом (окисления, прогрева в водороде и бомбардировки появляются пики от карбидов той же интенсивности, ионами инертных газов) окисление является наиболее что и до окисления. Следовательно, при этой темпераэффективным. Вначале оно и также прогрев в водороде туре С из-за диффузии из объема уже способен вновь производились при достаточно высоких температурах — накапливаться на поверхности. Десорбции же О с W 1900–2000 K для H2 и 2100–2300 K для O2, когда при этой температуре еще не происходит [7]. Дальнейсоединения металла с Н или О уже диссоциируют, т. е.

шее проведение еще 15 циклов окисление–вспышка не коэффициент прилипания этих газов равен нулю [10].

приводит к сколько-нибудь заметному изменению сиНо при этом время жизни атомов газа на поверх- туации, существующей после однократного окисления.

ности за счет повышенного давления газов в потоке Поэтому было проведено еще 35 циклов окисление– не сводится к нулю, и образующиеся соединения С вспышка. В результате после прогрева при 1525 K в ожес Н или О, т. е. CН4 или СО, откачиваются ваку- спектре по сравнению с предыдущими интенсивность умной системой. Такой способ очистки требует, как пиков карбидов резко уменьшилась (рис. 2, кривая 8).

указано, высоких температур и занимает достаточно Кроме того, в этом спектре отмечается увеличение много времени (несколько часов). Если прогрев образца интенсивности пиков Nb, а после прогрева при 1625– производится электронной бомбардировкой, то такой 1675 K интенсивность некоторых пиков Nb становится способ приводит к значительному сокращению ресурса даже сравнимой с интенсивностью главных пиков W.

нагревателя. Кроме того, из-за продолжительного на- Следовательно, площадь, занимаемая Nb в W покрыгрева излучением от образца возможно нежелательное тии, после такой обработки значительно увеличилась.

окисление других узлов исследовательского прибора. Так как интенсивность пиков Nb в его собственных Некоторые же материалы образца при таких темпера- оже-спектрах всегда почти в три раза превышает интурах могут еще сильно распыляться (например, Vj, тенсивность пиков в оже-спектре W [12], то следует W, Ta, Ti и др.) и приводить к ухудшению изоляцион- полагать, что площадь, занимаемая Nb в W покрытии, Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Состав примесей и очистка цилиндрической поверхности... после операций по очистке от С может составлять до при первом же прогреве в вакууме до T = 1625 K.

30%. Факт увеличения на поверхности после прогрева После этого остаются примеси Nb, O и карбидов W, более легкого или легкоплавкого компонента сплава причем наиболее вредной является последняя. Она не и еще большего его увеличения после взаимодействия удаляется прогревом вплоть до T = 2075 K. Кроме с О хорошо известен [13]. В данном случае границе того, при T > 1925 K материал покрытия уже подраздела W покрытия с Nb с полным основанием можно вержен сильному распылению. Однако после 50 циклов приписать свойства сплава W–Nb.

окисление–вспышка все же удается значительно снизить При дальнейшем увеличении T > 1675 K пики Nb насодержание углерода в приповерхностных слоях данного чинают несколько уменьшаться. Это может быть связано покрытия, хотя полностью за разумное время оно от с выходом из Nb части О на поверхность и частичным углерода не очищается. Это связано как с сильной экранированием его этим О, если только Nb распозагрязненностью углеродом объема образца, так и с полагается в местах пониженного рельефа W покрытия.

ликристалличностью W покрытия, большое естественНа самом деле, через некоторое время ( 0.5h или ное количество дефектов которого способствует сильной более) в вакууме 10-8 Pa, когда за это время из диффузии углерода из объема к поверхности с послеостаточных газов (PO 10-10 Pa) не происходит аддующей его сегрегацией. Поэтому вполне естественсорбции Ои тем более СО(отношение коэффициентов ным представляется переход к монокристаллическому прилипания О/СО 10), интенсивность пиков Nb вновь W коллектору ТЭП, причем желательно изготовление увеличивается. Следовательно, О с поверхности вновь этого материала в среде с добавкой кислорода [14].

поглощается в объем Nb [8,9].

Для улучшения же свойств W покрытия на сплаве При повышении температуры до 2075 K не отмечаетNb + 1%Zr следует более строго соблюдать правила ся существенного увеличения интенсивности пиков С, гигиены на всех этапах технологических операций по достигнутой после операций по очистке. Тем не менее изготовлению коллекторного узла и, что совершенно в целях возможного более полного удаления С было необходимо, перейти к средствам откачки, не содержапроизведено еще 25 циклов окисление–вспышка. Однако они не привели ни к каким изменениям в оже-спектре, щим углеводородов. И наконец, поскольку практически полученном после 50 таких циклов. Следовательно, все же невозможно при изготовлении коллекторного оставшееся количество С содержится в основном в глу- или эмиттерного узлов избежать частичного загрязнения боких объемных дефектах (например, границах зерен) и их поверхности, то после соответствующей их проне может быть эффективно удалено из W покрытия за мывки по описанной выше методике и сборки ТЭП разумно приемлемое время очистки.

перед вводом его в рабочий режим также необходимо Следует также отметить начало сильного распыления производить очистку поверхности электродов, причем материала W покрытия, даже регистрируемого визуальлучше всего одновременно обоих, вначале простым но на вводимой перед образцом заслонке при прогреве прогревом, а затем и от углерода по описанной выше выше 1925 K. Такого большого количества осажденнометодике. Критерием очистки в первом приближении го на этой заслонке вещества не наблюдалось даже могут служить результаты предварительного моделиропосле работы с четырьмя монокристаллами Mо (110), вания процессов очистки на специальном стенде при Nb (110), сплава Mo–Nb (110) и W (110) по полной условии строгого воспроизведения операций во всех программе исследований окисления углерода, чистой технологических процессах изготовления электродных поверхности, окисления последней и двойных пленок О узлов.

и Cs в течение нескольких лет. Причем для получения атомночистой поверхности перед получением какой- Из двух последних неудаляемых примесей W покрылибо из большого числа пленок в системах Nb (110)– тия Nb и O, последняя является для Cs полезной [1].

O, Nb (110)–O–Cs, Mo–Nb (110)–O и Mo–Nb (110)–O– Однако факт присутствия на поверхности W покрыCs температура подложки многократно повышалась до тия О после прогрева до температур, превышающих 2500 K. Поэтому сильное распыление W покрытия при температуру десорбции О с W [7], свидетельствует T > 1925 K следует отнести на счет поликристалличо большой вероятности существования О на поверхноности (т. е. сильной дефектности) и, возможно, налисти, причем на нижних уровнях ее рельефа в составе чия в части этого покрытия Nb (т. е. его несплошинтерметаллического субоксида Nb2W2O — химичености).

ского аналога субоксида Nb4O [15]. Хотя в системе Nb (110)–O–Cs субоксид Nb4O является для Сs оптимальным состоянием окисления Nb [16,17], а в системе Заключение (Mo + 2.5%Mb)(110)–O–Cs таким же состоянием является интерметаллический субоксид Nb2Mo2O [18,19], Таким образом, почти все примеси газофазного W потем не менее наличие и роль при адсорбции Cs ликристаллического покрытия на сплаве Nb + 1%Zr, вредные для использования его в качестве коллекто- субоксида Nb2W2O предстоит выяснить в дальнейших ра ТЭП, можно в принципе удалить с поверхности исследованиях.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 118 А.В. Браварец, Б.М. Зыков, В.Н. Зыкова, В.Н. Лебедев, Ю.К. Удовиченко Список литературы [1] Левин Дж., Гелхаус Ф. // Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные элементы.

1968. Вып. 4. С. 109.

[2] Зыков Б.М., Сабельников А.М., Цхакая В.К., Чилингарашвили Р.С., Ярыгин В.И. // Поверхность. 1987. № 4. C. 65.

[3] Зыков Б.М., Нардая Ю.И. // ЖТФ. 1995. Т. 65. Вып. 4.

С. 150.

[4] Методы анализа поверхности // Под ред. А. Зандеры. М.:

Мир, 1979. 584 с.

[5] Зыков Б.М., Цхакая В.К., Ярыгин В.И. АС № 1062803.

Открытия и изобретения. 1983. № 47. C. 236.

[6] Зыков Б.М., Сабельников А.М. // ПТЭ. 1991. № 1. C. 219.

[7] Зыков Б.М., Кобяков В.П., Нардая Ю.И. // Высокочистые вещества. 1991. № 1. C. 71.

[8] Зыков Б.М., Иконников Д.С., Цхакая В.К. // ФТТ. 1975.

Т. 17. Вып. 12. С. 3562.

[9] Зыков Б.М., Сабельников А.М. // Высокочистые вещества 1990. № 5. C. 123.

[10] Becker J.A., Becker E.J., Brandes R.G. // J. Appl. Phys. 1961.

V. 32. P. 411.

[11] Viswanath Y., Schmidt L.D. // J. Chem. Phys. 1973. Vol. 59.

N 8. P. 4184.

[12] Davis L.E., MacDonald N.C., Palmberg P.W., Riach G.E., Weber R.E. Handbook of Auger Electron Spectroscopy.

Physical Electronics Industries, Inc., 1976. 259 p.

[13] Фаст Дж. Взаимодействие металлов с газами Т. 2. М.:

Металлургия, 1975. 352.

[14] Кобяков В.П. // Поверхность. 1991. № 11. C. 153.

[15] Зыков Б.М., Сабельников А.М. // Поверхность. 1988 № 10.

C. 61.

[16] Зыков Б.М., Цхакая В.К. // ЖТФ. 1980. Т. 50. Вып. 8.

С. 1771.

[17] Зыков Б.М., Сабельников А.М., Цхакая В.К. // Поверхность. 1990. № 9. C. 22.

[18] Зыков Б.М., Сабельников А.М., Цхакая В.К. // Поверхность. 1986. № 2. C. 21.

[19] Зыков Б.М., Нардая Ю.И., Сабельников А.М. // Высокочистые вещества. 1991. № 4. C. 116.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.