Formation of Nanostructured Coating Based on the Amorphous Carbon Matrix and Silver Nanocrystallites

(1)

и

ы и

и ы

и

г г

1

бХ г г

1

бХ г г

1

бХ г г

1

бХ г г

1

_,

г г

1

_,

г г

1

_,

г г

2,3

бХ г г

2,3

1 Х Х Х Х бХ гХ бХнкбХ

308015 бХ яХ я

2 Х Х Х Х г гХ бХ гХ бХ₄бХлжеззХ бХ

3 Х _- Х Х Х Х Х бХ гХ бХлбХлжеззХ бХ

Э Х10.10.2016; online 29.11.2016)

Х - Х Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ бХ Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х Х Х гХ Х Х Х

Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х в

Х Х г Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х ХЭ ЮХ в

Х гХ Х Х Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ Х Х Х Х в

Х Х Х Х гХ Х Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Х гХ Х Х Х Х Х Х

г

ы п Х бХ бХ Х бХ Х

бХ .

DOI: 10.21272/jnep.8(4(1)).04019 PACS numbers: 81.05.U –, 81.05.Uw, 81.05.Zx

1.

Х Х Х Х Х в

Х ХspиХ– Х Хta-C Х[ж]бХ

Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х бХ Х Х в

Х Х Х бХ Х в

Х Х Х Х бХ Х Х

бХ Х бХ Х - бХ Х

Х Х бХ Х Х Х Х в

Х Х Х [з]гХ в

Х Х Х Х Х Х Х Х

бХ Х бХ Х в

бХ Х Х в

Х Х г гХ [и]гХ Х Х Х Х

Х Х Х Х Х в

ХЭ Х Х Х Х ЮгХ

Х бХ Х Х Х в

бХ Х бХ Х Х

Х Х бХ Х

Х Х Х Х Х в

гХ бХ Х Х Х Х в

Х Х[й]гХ Х Х[к]Х Х

Х Х Х Х

Х Х DLC,

Х бХ Х Х

- Х Х Х Х

Х гХ Х Х

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ

Х Х Х гХ

Х Х Х

бХ Х Х Х Х

Х Х Х Х

XPS Х AFMбХ Х Х Х

Х Х Х Х Х

Х [л]гХ Ag-DLC Х бХ

Х Х Х бХ

Х Х Х Х Х Х

Х Х Х б Х Х

Х Х бХ Х Х

Х[м]г

Х Х Х в

бХ Х Х Х Х Х

Х Х Х Х бХ Х Х Х

Х гХ Х Х Х в

Х Х Х Х

Х Х пХ Х в

Х Х Х Х Х Х Х

Х рХ Х Х

Х Х Х Х Х Х

бХ Х Х ХЭ ЮХ

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х

Х Х Х , Х Х в

гХ Х Х Х Х - Х

бХ Х Х Х

Х Х Х бХ Х в

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х г

2.

Х Х Х Х Х в

Х Хже-200 Х Х Х в

Х Х -1-еежбХ Х

Х Х Х Х Х в

(2)

Х Х -лХ Х Х Х

Х ХиХ ХжеХ гХ Х Х

Х Х Х Х Х

Х Х Х -4-егжкгХ Х в

Х же-кеХ Х Х Х Х Х в

Х NaшlХ Х Х Х в

Х Х гХ Х в

Х жебХ кеХ Х зееХ Х Х Х Х

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ в

бХ Х Х ХNaClбХ в

Х Х Х Х Х Х Х в

Х гХ Х Х Х Х

10, кеХ Х зееХ Х Х Х Х Х ьэцХ

жедлееХ Х«шarbolite»Х Х ХлееХ˚ Х

Х Х жеХ гХ Х Х Х

ХебежХ д Х Х Х Х Х в

ХжеХ Х ХебжХ д Х– Х ХиХ гХ Х в

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х

ЭэRTъMЮХ Х Х Х Х

Tecnai G2 F20 S-TWюNгХ Х Х в

Х Х Х Х

Х Х ЭъщXЮгХ Х в

Х Х Х Х

NOVцХ NцNOSъMбХ Х Х в

Х NTъьRцХ цURцХ Х Х Х

Х Х Х гХ

Х Х Х Х Х в

Х Х ХLabRamХ

эRХ Х Х Х Х ХкизХ г

3.

Х . жХ Х г зХ Х

-Х Х Х в

бХ Х бХ ХжеХ бХ в

Х Х Х Х Х

0,1 д Х Х ебежХ д гХ Х Х Х

Х Х – 9 %Х Х же %Х гХ Х

. иХ Х - Х

Х Х Х Х в

бХ Х Х Х г

Х . йХ Х Х Х Х

Х Х Х Х a-шпцgХ Х в

ХжеХ ХкеХ бХ Х Х Х в

Х ебж д бХ Х Х бХ Х Х

Х бХ Х в

Х ХЭa-шЮгХ Х жХ Х Х жs-π

aЮЯХ Х Х ХЭзнкбиХ ЮбХ ХзХ– Х

1s-σЯХ Х Х Х ЭзнобжХ ЮбХ Х Х иХ –

Хжs-



* Х Х ХЭзожбмХ ЮХ[о]г в

Х Х Х Х Х Х

a-C : Ag – злбзХ гХ Х Х Х Х

Х a-шХ Х Х Х цgХ

Х Х Х Х – змбкХ гХ Х

Х Х Х ХЭa-шЮХ Х

Х цgХ Х Х жs-πЯХ Х

Э~Х знйбнХ ЮХ Х Х Х Х жs-π*

Х Х Э Х жХ Х г йЮгХ Х в

бХ Х Х Х Хa-шХ Х в

Хta-шХ Х[о]г

и г 1 – - Х Х в

Х ХжеХ бХ Х Х Х в

Х Х ебжХ д гХ Х Х Х Э ),

ХжХ Х Х 640000 – (ЮбХ ХзХ Х в

Х 640000 – ( )

Х Х Х Х Х

Х Хa-C : цgХ Х Х жs-π*

ХЭ~ХзнмХ ЮХ Х Х Х

(3)

Х

и г 2– - Х Х в

Х ХжеХ бХ Х Х Х в

Х Х ебежХ д ( ЮбХ Х в

( )

и г 3 – - Х Х Х

Х Х Х Х Х в

, Х Х Х Х Х

ебежХ д ХЭ ЮХ ХебжХ д ХЭ )

Хa-C:Ag Х Х Х Х Х Хa-C.

Х Х Х Хже-50 Х Х Х

Х Х Х Х г

Х ХкХ Х Х Х в

Х a-шпцgХ Х зееХ Х Х Х Х Х Х

Х Х Хлееº гХ Х . 1 в

Х Х Х Х г Х

бХ ХEELS Х Х Х Х в

бХ Х Х Х Х ебежХ

д Х Х Х Х Х Х

Х . йХ Х гХ5.

и г 4 – K- Х Х Х Х Х

Хa-C:Ag Х ХжеХ ХкеХ бХ Х Х Х в

Хебж д гХ Хa-C Х Х Х Х

Х Х Х ХAgгХ Х жХ в

Х Хжs-πЯХ Х Х ХЭзнкбиХ ЮбХ Х зХ– Хжs-ЯХ Х Х ХЭзнобжХ ЮбХ Х ХиХ– Х 1s-ЯХ Х Х ХЭзожбмХ ЮХ[о]

и г 5– Х Х Х a-шпцgХ Х

200 Х Х Э ЮХ Х Х Х Х Х Х Х

600 ºC Э Ю

и 1 – Х Х бХ Х

Х гХк

a-шпцgХЭ Х Х Ю

бХ – 1 _I _I_D_/I_G

D 1365 350

1.01

G 1543 345

a-шпцgХЭ Х Х Х

Х Хлееº Ю

D 1391 1018

1.24

(4)

Х Х лХ Х Х Х в

, Х Х Х зеХ Х Х

зееХ бХ Х Х - Х в

гХ

и г 6 – Х Х Х Х

ХзеХ ХЭ ЮХ ХзееХ ХЭ Ю

Х Х Х Х

Х зеХ Х Х жмХ бХ Х Х в

ХзееХ Х–зеХ г

4.

Х - Х в

Хa-C:Ag Х Х жеХ бХ в

Х Х Х Х Х

0,1 д ХЭ гХ . жЮбХ Х Х Х

Х Х Х Х в

Х бХ Х Х Х в

ХNaClбХ Х Х Х Х в

Х Х гХ Х Х

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х бХ в

бХ Х Х Х Х Х в

Х Х г

Х Х Х Х Х

Х бХ Х Х Х

Х Х Х Х Х гХ

Х Х Х бХ Х

Х Х ХебежХ д Х Х

21 , Х Х ХебжХ д – 55

гХ Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Х Х Х Х ХнХ

Х Х Х Х Х в

Х Х г

Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Э гХ гХ зХ б ЮгХ

Х бХ Х Х Х в

гХ Х Х бХ Х бХ Х в

Х бХ Х Х Х Х в

Х бХ Х Х Х Х

пХ - бХ Х Х в

Х Х Х Х Х Э Х Х

Х Х Х Х Х

ЮбХ - Х Х Х в

Х Х Х бХ Х Х Х

Х б Х Х Х Х Х Х

Х Х бХ Х

Х Х Х гХ Х Х

Х Х бХ Х Х Х в

Х Х Х Х Х

Х гХ Х Х Х Х Х

Х Х Х Х в

бХ Х Х Х Х Х Х в

бХ Х Х г

Х Х Х Х

Х Х Х Х в

бХ Х Х Х Х

гХ Х Х бХ

Х Х . 3 бХ Х в

Х Х Х Э ЮбХ Х

Х Х Х Х Х в

Х Х гХ Х Х Х в

ХЭ Х Х Х Х Х в

Х Х Х Ю.

Х Х Х Х Х в

бХ Х Х . 3 бХ Х Х в

Х Х Х г

ХEELS Х Х Х Х в

Х Х Х[к]бХ Х бХ в

Х Х Х Х Х Х

Х Хsp3– Х _a-C:Ag в

ХлееºC.

Х - Х Х в

Х Х бХ Х Х в

Х Х Х гХ Х

бХ Х Х Х Х

Х бХ Х бХ Х в

гХ Х Х Х в

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х Х в

Х Х ХзеХ Х Хзее бХ Х Х в

Х г

Х Х

-Х Х Х Х Х

Х Х Х Х Х

[же]Х Х Х Х в

Х Х бХ Х , Х в

Х Х Х Х Х Х

(5)

5.

1. Х Х Х Х Х

Х Х Х Х Х

Х Хa-C:Ag.

2. бХ Х Х Х в

Х Х Х Х бХ Х

Х .

3. Х Х Х в

Х Хa-C:Ag.

йгХ Х Х Х в

Х г

Х Х Х Х Х в

Х №Х жк-48-03072 Х Х Х

Х Х Х Х в

Х « Х Х Х Х в

»Х Х« »г

Formation of Nanostructured Coating Based on the Amorphous Carbon Matrix and Silver

Nanocrystallites

A.Ya. Kolpakov

1

_{, A.I. Poplavsky}

1

_{, S.S. Manokhin}

1

_{, M.E. Galkina}

1

_{, I.Yu. Goncharov}

1

_,

R.A. Liubushkin

1

_{, J.V. Gerus}

1

_{, P.V. Turbin}

2,3

_{, L.V. Malikov}

2,3

1 _{Belgorod State National Research University, 85, Pobedy st., 308015 Belgorod, Russian Federation} 2 _{V.N. Karazin Kharkiv National University, 4, Svobody sq., 61022 Kharkiv, Ukraine,}

3 _{Scientific Center of Physical Technologies of MES and NAS of Ukraine, 6, Svobody sq., 61022 Kharkiv, Ukraine}

Nanostructured coating based on the amorphous carbon matrix and silver nanocrystallites (nanoclusters) was obtained by pulsed vacuum-arc deposition method. It is found that instantaneous coating formation rate influences the size and amount of silver nanoclusters. The effect of the local inhomogeneous density distribu-tion of silver nanoclusters and their coalescence at the initial stage of the coating formadistribu-tion was observed. Features of a separate silver nanocrystallite crystal structure were investigated using a high-resolution transmission electron microscopy. Electron energy loss spectra in the region of the amorphous carbon matrix and silver nanocrystallites location region, as well as the Raman spectra were obtained. Some promising ap-plications of nanostructured carbon coating doped with silver have been proposed.

Keywords: Amorphous carbon nanoclusters, Nanostructured coatings, Raman spectroscopy, Silver.

и

і

и і

і и

і і

г г

1

бХ г

_.

1

_{, .}

І

_.

1

бХ г г

1

бХ гЄ

_.

1

_,

Іг г

1

бХ г г

1

бХ г г

2,3

бХ г г

2,3

1 є Х Х Х Х б

гХ бХнкбХиенежкХ є бХ Х я

2 Х Х Х Х г гХ бХ Х бХ_{4, 61022} бХ

3 Х _- Х Х Х Х Х б Х бХлбХлжеззХ бХ

І Х - Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х гХ бХ Х є Х Х Х Х

єХ Х Х Х Х Х гХ Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х гХ Х в

Х Х Х Э ЮХ Х гХ Х Х Х Х

Х Х Х Х Х Х Х Х Х гХ Х

Х Х є Х Х Х Х Х гХ Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ Х Х Х Х в

Х Х г

і п Х бХ бХ Х бХ Х в

(6)

1. J. Robertson, Mater. Sci. Eng. R Rep. 37, 129 (2002). 2. A. Grill, Diam. and Relat. Mater. 8, 428 (1999). 3. S.R. Emory, S. Nie, Science 275 1102 (1997).

4. R.J. Narayan, H. Abernathy, L. Riester, C.J. Berry, R. Brigmon, J. Mater. Eng. Perform 14(4), 435 (2005). 5. S.C.H. Kwok, W. Zhang, G.J. Wan, D.R. McKenzie,

M.M.M. Bilek, Paul K. Chu, Diam. And Relat. Mater. 16, 1353 (2007).

6. H.-S. Zhang, J.L. Endrinob, A. Anders, Appl. Surf. Sci.

255, 2551 (2008).

7. N.K. Manninen, R.E. Galindo, S. Carvalho, A. Cavaleiro Surf. Coat. Tech. 267,90 (2015).

8. . . , . . , . . ,

, 3, 146 (1985) (A.I. Maslov, G.K. Dmitriyev, Yu.D. Chistyakov, Pribory i tekhnika ek-sperimenta3, 146 (1985)).

9. S. Waidmann, M. Knupfer, J. Fink, B. Kleinsorge, J. Robertson, J. Appl. Phys. 89 No 7 3783 (2001).