«Отримання та дослідження тонких срібних покриттів методом резистивного випаровування у вакуумі»

Бугай, Артем Дмитрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9249

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Коваленко, Юрій Іванович	-
dc.contributor.author	Бугай, Артем Дмитрович	-
dc.date.accessioned	2026-03-30T18:14:52Z	-
dc.date.available	2026-03-30T18:14:52Z	-
dc.date.issued	2024	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9249	-
dc.description.abstract	На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Отримання та дослідження тонких срібних покриттів методом резистивного випаровування у вакуумі». Виконавець: студент групи мНТ-32 Бугай Артем Дмитрович Керівник: кандидат технічних наук, доцент Коваленко Юрій Іванович Кваліфікаційна робота містить 83 сторінку формату А4, 36 рисунків, 2 таблиці, 26 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі магістра було проведено аналіз сучасних вакуумних методів по нанесенню тонких срібних покриттів. Було встановлено, що для отримання в лабораторних умовах тонких срібних покриттів оптимальним є метод резистивного випаровування. Проведено аналіз технологічного обладнання для напилення тонких покриттів срібних плівок - це лабораторна установка ВУП5М, розглянуто принцип її дії, а також основні технічні характеристики та параметри. Розглянуто методику вимірювання товщини напилених покриттів на оптичному склі. Розглянуто методику по визначенню нанорельєфу поверхневого шару покриттів за допомогою методу АСМ. Розглянуто методику вимірювання коефіцієнту пропускання за допомогою спектрофотометра СФ-26-10. Наведено технологічну послідовність процесу отримання тонких покриттів. Визначено оптичні характеристики отриманих тонких покриттів. Проведено дослідження мікрогеометрії плівкових покриттів срібла методом АСМ. В розділі охорона праці розглянуто модульно-штирьову систему заземлення.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	Резистивне випаровування у вакуумі	uk_UA
dc.title	«Отримання та дослідження тонких срібних покриттів методом резистивного випаровування у вакуумі»	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	131 Прикладна механіка (Обробка металів за спецтехнологіями)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Бугай.pdf Restricted Access		2.62 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв

До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій
КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2024р.

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра

на тему: «Отримання та дослідження тонких срібних покриттів методом
резистивного випаровування у вакуумі»

Виконав: здобувач 2 курсу, групи мНТ-32
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Обробка металів за
спецтехнологіями»
Бугай Артем Дмитрович
Керівник: к.т.н., доцент Коваленко Ю. І.
Рецензент: директор ДП «Семпал»
Якушев В.І.

Черкаси 2024 р.

Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень магістерський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Обробка металів за спецтехнологіями»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
___________Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________20___р.

ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра

_____________Бугай Артем Дмитрович_________________________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: _Отримання та дослідження тонких срібних покриттів методом
резистивного випаровування у вакуумі _________________________ __
Керівник роботи Коваленко Юрій Іванович, к.т.н., доцент ________
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«__16_» ___вересня___________ 2024_____р. №_272/04_____
2. Термін подання здобувачем роботи ____________
3. Вихідні дані до роботи: Технологія резистивного напилення. Вакуумна
установка ВУП5, Завдання з розділу охорони праці
4. Зміст пояснювальної записки: вакуумні методи нанесення покриттів,
резистивне випаровування, електронно-променеве напилення, лазерне
напилювання, іонно-плазмові методи нанесення покриттів, катодне розпилення,
метод магнетронного розпилення, вакуум на лабораторна установка ВУП-5М,
технологічний процес отримання тонких покриттів резистивним
випаровуванням, вимірювання товщини отриманих покриттів, визначення
нанорельєфу поверхневого шару покриттів за допомогою методу АСМ,
вимірювання коефіцієнту пропускання за допомогою спектрофотометра СФ-26-
10, дослідження поверхні тонких срібла методом АСМ, оптичні характеристики
срібних плівок, охорона праці
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо тема, вакуумне обладнання для
напилення, технологічні можливості обладнання для резистивного нанесення
покриттів на оптичному склі, спектр відбивання плівок срібла, залежність
виміряних значень елліпсометричного кута ψ від довжини хвилі падаючого
світла, залежність виміряних значень елліпсометричного кута δ від довжини
хвилі падаючого світла, результати дослідження поверхні плівки методом
АСМ, взаємозв’язок властивостей і умов осадження тонких плівок, охорона
праці

7. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник завдання завдання
видав прийняв
1,2,3 Коваленко Ю.І.
4 Цікановський В.Л.

8. Дата видачі завдання ______________________
Календарний план
№ Термін виконання
Назва етапів кваліфікаційної роботи Примітка
з/п етапів роботи
1 Збір інформації для написання КРМ
2 Написання І розділу КРМ
3 Написання ІІ розділу КРМ
4 Написання ІІІ розділу КРМ
5 Написання розділу з охорони праці
6 Оформлення пояснювальної записки
7 Оформлення графічної документації
8 Захист роботи

Здобувач ___________ _Артем БУГАЙ__________
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

Керівник ___________ __Юрій КОВАЛЕНКО_____
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

АНОТАЦІЯ

На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Отримання та дослідження
тонких срібних покриттів методом резистивного випаровування у вакуумі».
Виконавець: студент групи мНТ-32 Бугай Артем Дмитрович
Керівник: кандидат технічних наук, доцент Коваленко Юрій Іванович
Кваліфікаційна робота містить 83 сторінку формату А4, 36 рисунків, 2
таблиці, 26 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі магістра було проведено аналіз сучасних
вакуумних методів по нанесенню тонких срібних покриттів. Було встановлено,
що для отримання в лабораторних умовах тонких срібних покриттів
оптимальним є метод резистивного випаровування. Проведено аналіз
технологічного обладнання для напилення тонких покриттів срібних плівок -
це лабораторна установка ВУП5М, розглянуто принцип її дії, а також основні
технічні характеристики та параметри. Розглянуто методику вимірювання
товщини напилених покриттів на оптичному склі. Розглянуто методику по
визначенню нанорельєфу поверхневого шару покриттів за допомогою методу
АСМ. Розглянуто методику вимірювання коефіцієнту пропускання за
допомогою спектрофотометра СФ-26-10. Наведено технологічну послідовність
процесу отримання тонких покриттів. Визначено оптичні характеристики
отриманих тонких покриттів. Проведено дослідження мікрогеометрії плівкових
покриттів срібла методом АСМ.
В розділі охорона праці розглянуто модульно-штирьову систему
заземлення.

3

ANNOTATION

For the master's qualification thesis on the topic: "Obtaining and researching
thin silver coatings by the method of resistive evaporation in a vacuum."
Performer: Artem Dmytrovych Bugai, a student of the MNT-32 group
Supervisor: candidate of technical sciences, associate professor Yury Ivanovich
Kovalenko
The qualification paper contains 83 pages of A4 format, 36 figures, 2 tables,
and 26 literary sources.
In the master's qualification work, an analysis of modern vacuum methods for
applying thin silver coatings was carried out. It was established that the method of
resistive evaporation is optimal for obtaining thin silver coatings in laboratory
conditions. The technological equipment for sputtering thin coatings of silver films
was analyzed - it is a VUP5M laboratory installation, the principle of its operation, as
well as the main technical characteristics and parameters were considered. The
technique of measuring the thickness of sprayed coatings on optical glass is
considered. The methodology for determining the nanorelief of the surface layer of
coatings using the AFM method is considered. The method of measuring the
transmission coefficient using the SF-26-10 spectrophotometer is considered. The
technological sequence of the process of obtaining thin coatings is given. The optical
characteristics of the obtained thin coatings were determined. A study of the
microgeometry of silver film coatings by the AFM method was carried out.
In the section on labor protection, the modular pin grounding system is
considered.

4

Зміст
ст.
Вступ…………………………………………………………………7
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
1.1 Вакуумні методи нанесення покриттів…………………….9
1.1.1 Резистивне випаровування…………………………………..10
1.1.2 Електронно-променеве напилення………………………….14
1.1.3 Лазерне напилювання ……………………………………….16
1.1.4 Іонно-плазмові методи нанесення покриттів……………….18
1.1.5 Катодне розпилення………………………………………….19
1.1.6 Метод магнетронного розпилення…………………………..21
Висновки до розділу 1……………………………………………...28
РОЗДІЛ 2 ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОТРИМАННЯ
ТОНКИХ ПОКРИТТІВ
2.1. Вакуумна лабораторна установка ВУП-5М………………….29
2.2 Технологічний процес отримання тонких покриттів резистивним
випаровуванням…………………………………………………………….35
2.3. Вимірювання товщини отриманих покриттів………………..40
2.4 Визначення нанорельєфу поверхневого шару покриттів за допомогою
методу АСМ ……………………………………………………………….42
2.5 Вимірювання коефіцієнту пропускання за допомогою
спектрофотометра СФ-26-10………………………………………………46
Висновки по розділу 2……………………………………………….50
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1 Дослідження поверхні тонких срібла методом АСМ …………51
3.2 Оптичні характеристики срібних плівок………………………..59
Висновки по розділу 3……………………………………………….67
РОЗДІЛ 4.ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Монтаж системи заземлення…………………………………….68
4.2 Монтажні роботи …………………………………………………75
Висновки до розділу 4………………………………………………..79
5

Висновки………………………………………………………………80
Список використаної літератури ………………………………….81

6

Вступ

Тонкі плівки є універсальними матеріалами, які широко застосовуються у
багатьох галузях техніки завдяки їх функціональним, зміцнюючим,
світловідбивним, провідним і діелектричним властивостям. Вони
використовуються у мікроелектроніці для формування контактів, друкованих
плат, елементів інтегральних схем, в оптоелектроніці для створення
світлофільтрів та компонентів оптичних систем, у машинобудуванні для
нанесення покриттів, що підвищують зносостійкість і функціональність
матеріалів, - у сучасних літографічних процесах.
Вакуумні методи нанесення тонких плівок (випаровування та конденсація
у вакуумі) є ключовими в мікроелектроніці, оптоелектроніці та інтегральній
оптиці. Ця технологія забезпечує:
- універсальність застосування;
- високу продуктивність;
- низьку енергоємність у порівнянні з традиційними методами.
Сучасні субмікронні технології, що застосовуються у вакуумному
нанесенні, дозволяють досягати високої точності та ефективності при
виготовленні елементів для мікроелектроніки, мікрооптики й інтегральної
оптики.
Металеві плівки мають широкий спектр застосувань, зокрема:
- забезпечують високий ступінь відбиття світла у широкому діапазоні
довжин хвиль;
- є менш залежними від поляризації та кута падіння випромінювання
порівняно з діелектричними покриттями.
Однак металеві покриття можуть спричиняти більші втрати, що
враховується під час їх вибору для конкретних задач.
Тонкі плівки, зокрема металеві, характеризуються різноманітними
фізичними властивостями, які залежать від товщини, складу, структури та
інших параметрів. Знання основних законів зміни цих властивостей є
необхідним для:
7

- розробки матеріалів із заданими характеристиками;
- оптимізації технологій виробництва;
- ефективного застосування плівок у різних галузях.
Срібні плівки, нанесені на оптичне скло, широко використовуються
завдяки своїм унікальним оптичним і електропровідним властивостям, що
знаходить застосування в оптиці, електроніці та інших високотехнологічних
галузях
Мета роботи: отримати та дослідити тонкі плівки срібла методом
резистивного випаровування у вакуумі
з а д а ч і м а г і с т е р с ь к о ї р о б о т и :
1. провести літературний огляд сучасних методів випаровування тонких срібних
плівок
2. розглянути сучасні методи та методики дослідження характеристик отриманих
покриттів
3. експериментально отримати резистивним напиленням cрібні покриття
4. провести дослідження отриманих тонких срібних плівок
5 . в розділі охорона праці розглянути питання монтажу системи заземлення
О б ’ є к т д ос л і д ж е н н я : вакуумне резистивне напилення тонких срібних
плівок
П р е д м е т д ос л і д ж е н н я : тонкі срібні плівки покриття отримані
резистивним напиленням

8

РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
1.1 Вакуумні методи нанесення покриттів

Методи і способи вакуумного конденсаційного напилювання можна
класифікувати за такими ознаками [1]:
Класифікація за методами розпилення та формування потоку частинок:
- термічне випаровування матеріалу з твердого або розплавленого стану,
- вибухоподібне (інтенсифіковане) випаровування або розпилення,
- іонне розпилення твердих матеріалів.
Класифікація за енергетичним станом розпилюваних частинок [1]:
- напилювання нейтральними частинками (атомами або молекулами) з
різним рівнем енергії,
- напилювання іонізованими частинками,
- напилювання іонізованими прискореними частинками.
Класифікація за способом взаємодії частинок з газами в камері [1]:
- напилювання в інертному середовищі або високому вакуумі (до 133·10-3
Па),
- напилювання в активному розрідженому середовищі (від 133 до 133·10-1
Па).
Вибір конкретного методу напилювання та його різновидів залежить від
вимог до покриттів, а також враховує економічну ефективність,
продуктивність, простоту управління та автоматизацію процесу [1].
Фізичні методи отримання різних матеріалів для напилення добре відомі.
Короткий огляд цих методів для осадження плівок у вакуумі наведено нижче.
Процес вакуумного осадження тонких плівок складається з трьох основних
етапів:
1) перехід матеріалу з конденсованої фази в газоподібну;
2) перенесення парів від випарника до підкладки в умовах вакууму;
3) конденсація парів на підкладці [1].

9

1.1.1 Резистивне випаровування

Термовакуумний метод отримання тонких плівок ґрунтується на процесі
нагрівання речовини у вакуумі до температури, при якій відбувається активне
випаровування, а потім конденсації атомів цього матеріалу на поверхні
підкладки. Серед переваг цього методу виділяють простоту реалізації,
універсальність (можна отримувати плівки металів, напівпровідників, сплавів,
діелектриків), високу чистоту осадженого матеріалу (оскільки процес
відбувається при високому або надвисокому вакуумі). Однак, до недоліків
можна віднести нерегульовану енергію частинок, що випаровуються, а також
нестабільність швидкості осадження [1-5].
Процес термовакуумного напилювання складається з трьох основних
етапів: випаровування атомів речовини, їх перенесення до підкладки та
конденсація на поверхні підкладки. Випаровування матеріалу з його поверхні
відбувається при будь-якій температурі, що відрізняється від абсолютного нуля.
Якщо припустити, що процес випаровування молекул або атомів відбувається в
камері, стінки якої достатньо гарячі і не конденсують пар (відбивають
молекули), то випаровування стає рівноважним – кількість молекул, які
залишають поверхню речовини, дорівнює кількості молекул, що повертаються
в матеріал [1-5].
Тиском насиченої пари називають тиск, при якому система знаходиться в
рівноважному стані. Якщо цей тиск дорівнює 1,3 Па, процес утворення плівок
на підкладці відбувається зі швидкістю до 0,8 мкм/хв. Умовною температурою
Тум є температура речовини, при якій тиск насиченої пари (рі) досягає 1,3 Па.
Для деяких речовин умовна температура є вищою за температуру плавлення
Тпл, а для інших — нижчою. Якщо Тум < Тпл, то таку речовину можна
інтенсивно випаровувати з твердої фази (сублімація). В інших випадках
випаровування відбувається з рідкої фази [1-5].
Другим етапом процесу отримання тонких плівок є перенесення молекул
речовини від випарника до підкладки. Для досягнення високого коефіцієнта
використання матеріалу важливо забезпечити прямолінійний і спрямований рух
10

молекул до підкладки, що є важливим при осадженні дорогих матеріалів. У
процесі випаровування змінюється інтенсивність потоку молекул, а також
напрямок їх руху, що відображається на діаграмі спрямованості для більшості
типів випарників. В таких умовах осадження на нерухомих підкладках може
призводити до варіацій параметрів плівки в межах однієї партії, обробленої за
один вакуумний цикл. Для покращення відтворюваності та ефективності
процесу підкладки встановлюють на обертовий диск-карусель. Під час
обертання каруселі підкладки, що знаходяться на диску, обертаються над
випарником, що забезпечує рівномірні умови осадження і усуває вплив
тимчасової нестабільності роботи випарника [1-5].
Третім етапом процесу отримання тонких плівок є конденсація атомів і
молекул речовини на поверхні підкладки. Цей етап можна умовно поділити на
два підетапи: початковий, коли відбувається адсорбція першого атома або
молекули на підкладці до утворення суцільного покриття, і завершальний етап,
на якому плівка росте рівномірно до заданої товщини [1-5].
Вакуумне ризистивне випаровування (або резистивне випаровування) —
це метод осадження тонких плівок матеріалів на підкладку шляхом їх
випаровування в умовах вакууму за допомогою нагрівання електричним
струмом. У цьому процесі матеріал, що випаровується, розташований в
спеціальному нагрівальному елементі (резистивному нагрівачі), через який
пропускається струм. Нагрівання елемента до високої температури призводить
до випаровування матеріалу, який потім осаджується на підкладці [1-5].
Основні етапи процесу [1-5]:
1. Нагрівання матеріалу: струм пропускається через резистивний
нагрівач, який, як правило, виконаний з матеріалу з високим електричним
опором (наприклад, вольфрам або молібден). Це призводить до його нагрівання
і випаровування розташованого на ньому матеріалу.
2. Перенесення парів: випаровування матеріалу відбувається в умовах
вакууму, що забезпечує відсутність повітря і знижує ймовірність взаємодії з
молекулами газів. Пар відривається від поверхні матеріалу та переміщується до
підкладки.
11

3. Осадження на підкладці: випарувані молекули або атоми матеріалу
осаджуються на холодній підкладці, утворюючи тонкий шар.
Переваги [1-5]:
- висока чистота: вакуумне середовище дозволяє отримувати чисті плівки
без забруднень, що важливо для багатьох технологічних процесів.
- простота та економічність. Цей метод є відносно простим і економічним
у порівнянні з іншими методами осадження.
- точність осадження. Оскільки процес відбувається в умовах вакууму,
можна досягти високої точності та рівномірності осадженого покриття.
Недоліки [1-5]:
- нерівномірність осадження. Якщо підкладка нерухома або не рухається,
можуть виникати неоднорідності в товщині плівки через змінний потік молекул
або атомів.
- огородження використаних матеріалів: деякі матеріали можуть
залишати сліди або залишкові продукти після випаровування, що може
вплинути на якість осаджених плівок.
Зазвичай цей метод використовується для осадження металів, сплавів та
деяких інших матеріалів, що легко випаровуються при високих температурах.

Рисунок 1.1 Способи резистивного нагрівання [1]

Дротові випарники використовуються для випаровування матеріалів, що
змочують матеріал випарника. Речовина, розплавлена на випарнику,
утримується завдяки силам поверхневого натягу у формі краплі. Випарники
виготовляються різних типів, зокрема [1-5]:
- спіральні,
- хвилеподібні,
12

та інші конструкції, адаптовані під конкретні технологічні потреби.
Переваги дротових випарників [1]:
1. Вони мають нескладну будову, що полегшує виготовлення та
експлуатацію.
2. Легко адаптуються під різні технологічні умови.
3. Випарники здатні витримувати розширення і стиснення при нагріванні
та охолодженні.
Недоліки [1]: за один цикл випаровування можна обробити лише
невелику кількість матеріалу.
Для виготовлення випарників використовують тугоплавкі метали, які
можуть витримувати високі температури. Для матеріалів із температурою
випаровування нижче 1000 0С застосовують платину, залізо або нікель.
Випарники зазвичай виготовляють із дроту діаметром 0,5–1,5 мм [1].
Електричні контакти до випарників виконуються шляхом приєднання
їхніх кінців до затискачів із міді чи нержавіючої сталі. Середній струм20 А –
для дротових випарників., та 500 А – для стрічкових випарників [1].
Тиглі застосовуються, коли потрібно конденсувати велику кількість
речовини (10 грамів і більше). Матеріал тигля повинен бути хімічно сумісним із
речовиною, яка випаровується, щоб уникнути взаємодії під час тривалого
контакту [1].
Дротові та фольгові випарники широко використовуються в
експериментальних і промислових умовах для осадження тонких плівок,
створення покриттів і вивчення фізико-хімічних властивостей матеріалів. Тиглі,
у свою чергу, підходять для випаровування великих об'ємів речовин, зокрема в
матеріалознавстві та електроніці [1].

1.1.2 Електронно-променеве напилення

Електронно-променеве випаровування базується на перетворенні
кінетичної енергії потоку прискорених електронів у теплову енергію. Цей
13

процес призводить до нагрівання матеріалу до температури випаровування.
Основні етапи процесу [1-4, 13-18]:
1. Бомбардування матеріалу: потік електронів, прискорених електричним
полем (з енергією 5–25 кеВ), спрямовується на поверхню речовини, що
випаровується.
2. Нагрівання до випаровування: кінетична енергія електронів
перетворюється на тепло, нагріваючи матеріал до температури переходу у
газоподібний стан.
3. Конденсація на підкладці: пари матеріалу осідають на підкладці,
утворюючи плівку. Для цього важливо збільшити енергію частинок, що
конденсуються.
Електронний промінь створюється за допомогою електронно-променевих
гармат. Для цього електрон має [13-18]:
- Покинути поверхню металу катода.
- Отримати необхідну швидкість, спрямовану до поверхні матеріалу.
- Перебороти сили, що прагнуть повернути його назад у метал.
У потоці випаровування переважають нейтральні частинки, які можна
активувати за допомогою:
- потоків електронів;
- іонів;
- атомів чи фотонів.
Переваги методу:
1. Висока ефективність: У порівнянні з іншими методами термічного
напилення.
2. Гнучкість температури вихідної речовини. Відсутні обмеження щодо
температури нагрівання випаровуваного матеріалу.
Недоліки методу:
1. Обмеження для неелектропровідних матеріалів. Метод ефективний
лише для електропровідних речовин.
2. Високі вимоги до вакууму. Для процесу потрібен високий рівень
вакууму, що ускладнює та здорожчує обладнання.
14

Метод електронно-променевого випаровування широко використовується
для створення тонких плівок у галузях, де важлива точність, висока якість
покриттів і контроль параметрів осадження [1].

Рисунок 1.2 Схема установки для електронно-променевого напилення
плівок

15

1.1.3 Лазерне напилювання

У лазерних випарниках нагрів речовини, поміщеної у вакуумну камеру,
здійснюється фокусованим випромінюванням лазера (оптичного квантового
генератора), який розташований поза межами вакуумного середовища. Цей
метод дозволяє здійснювати точний контроль над енергією та фокусуванням
лазерного променю, що робить його високоефективним для нанесення плівок
[1-5].
Основні переваги методу імпульсного лазерного напилення [1, 2]:
1. Гранично чисті умови. Лазерний випарник розташовується поза
вакуумною камерою, що усуває забруднення з джерела енергії. Випаровування
відбувається безпосередньо з власного тигля, що зберігає чистоту процесу.
2. Напилення тугоплавких матеріалів та багатокомпонентних сполук.
Лазерний промінь з високою щільністю енергії досягає температур у десятки
тисяч градусів, що дозволяє ефективно випаровувати навіть тугоплавкі
речовини. Збереження стехіометричного складу багатокомпонентних сполук
забезпечує високу якість отриманих плівок.
3. Висока швидкість напилення. Швидкість напилення досягає 10³–10⁵
нм/с, що дозволяє створювати ультратонкі плівки за короткий час.
Реалізується беззародковий механізм росту плівок, що забезпечує
суцільність шару навіть при товщині, близькій до мономолекулярної.
4. Ультратонкі плівки та надґратки. ІЛН ідеально підходить для
отримання нанорозмірних плівок, які використовуються в сучасних
високотехнологічних галузях, наприклад, для створення надґраток.
5. Використання низькоенергетичної плазми. Лазерне напилення сприяє
формуванню бездефектних плівок із параметрами, близькими до плівок,
одержаних методом молекулярно-променевої епітаксії.
Фокусування і дозування енергії: Висока точність лазерного
випромінювання дозволяє досягти рівномірності покриття [1, 2].
Температурний діапазон. Лазер створює умови для випаровування у
широкому діапазоні температур, що підходить для різноманітних матеріалів.
16

Контроль складу. Під час випаровування лазером багатокомпонентні
матеріали зберігають стехіометричний склад завдяки одночасному
випаровуванню всіх компонентів.
Метод ІЛН використовується для створення [1, 2]:
- Ультратонких плівок і наноструктур.
- Бездоганних покриттів у мікроелектроніці, оптиці та нанотехнологіях.
- Структур із високими механічними та фізичними характеристиками.
Цей метод поєднує високу ефективність і точність із можливістю роботи
з широким спектром матеріалів, що робить його незамінним у науці та
промисловості.

Рисунок 1.3 Схема вакуумної лазерної напилювальної установки
1.- лазер; 2 - фокусуюча лінза; 3 - змінні мішені; 4 - підложка з нагрівачем; 5 -
система контролю за процесом; 6 - система сканування [2]

Під час лазерного напилення глибина проникнення лазерного променя у
поверхню мішені є незначною, становлячи приблизно 10 нм. Завдяки цьому
теплове випромінювання впливає лише на тонкий поверхневий шар матеріалу,
залишаючи іншу частину мішені практично незмінною [1-2].
Лазерне напилення є високоефективним методом для отримання тонких
покриттів із мінімальним впливом на матеріал мішені. Однак, через локальність
дії лазерного променя метод більше підходить для роботи з невеликими
площами або для нанесення локалізованих покриттів.
1.1.4 Іонно-плазмові методи нанесення покриттів

17

Іонно-плазмові методи нанесення покриттів базуються на розпиленні
матеріалу мішені (катода) під дією бомбардування іонами інертного або
реактивного газу. Джерелом іонів виступає [1-10]:
Самостійний розряд у розрідженому газі (тліючий або високочастотний).
Несамостійний розряд (дуговий або з осциляцією електронів).
Методи діодного та тріодного розпилення є найпоширенішими в
оптичній технології, де використовують постійний струм або високочастотну
напругу. Діодна система складається з [1-4]:
1. Катода:
- Виконує роль мішені, з якої розпилюється матеріал.
- Є джерелом електронів через автоелектронну емісію.
2. Анода:
- Забезпечує безперервне горіння розряду.
- Використовується для розміщення підкладок, на які осаджується
матеріал.
Іони позитивно зарядженого газу бомбардують катод, викликаючи
розпилення матеріалу. Цей матеріал осідає на підкладці, утворюючи тонке
покриття.
Завдяки розділенню функцій катода і мішені забезпечується кращий
контроль процесу осадження, що підходить для складних технологічних
завдань [1-4].
1. Плазмова полімеризація:
Осадження полімерних матеріалів із газової фази за допомогою плазми.
Використовується для створення захисних та функціональних покриттів.
2. Магнетронне розпилення:
Високоефективний метод, при якому плазма створюється в магнітному
полі, що концентрує заряджені частинки біля поверхні мішені.
Забезпечує високу швидкість розпилення та рівномірність покриття.
Іонно-плазмові методи, завдяки високій точності та універсальності, є
важливим інструментом у сучасній науці та промисловості.

18

1.1.5 Катодне розпилення.

Катодне розпилення використовується для нанесення тонких плівок.
Матеріал, що напилюється, виступає як катод у системі з тліючим розрядом у
середовищі інертного газу. Підкладка, на яку потрібно осадити плівку,
розташовується на аноді. У камері, яка містить анод і катод, створюється
вакуум до рівня (10-4) Па, після чого вводиться інертний газ (зазвичай це аргон
із тиском 1…10 Па). Для ініціювання розряду між катодом і анодом подається
висока напруга в діапазоні 1…10 кВ [1-10].
Позитивно заряджені іони газу, утворені плазмою розряду,
прискорюються у електричному полі до катода і, досягнувши його поверхні,
зіштовхуються з великою енергією, яка збільшується в прикатодному просторі.
Унаслідок цього матеріал катода розпилюється, переважно у формі
нейтральних атомів, а також частково у вигляді іонів. Напилювана речовина
осідає на всіх прилеглих поверхнях, зокрема на підкладці, закріпленій на аноді.
Швидкість осадження залежить від питомої потужності на поверхні
мішені, відстані між мішенню та підкладкою, розмірів зони ерозії, властивостей
матеріалу мішені та тиску робочого газу. Для запобігання перегріву, який може
призвести до тріщин, сублімації або плавлення мішені, її охолоджують водою,
що подається через систему каналів у катоді. Оптимальна швидкість подачі
охолоджувача (зазвичай це звичайна вода) дозволяє забезпечити потрібну
температуру для якісного формування тонкоплівкових покриттів [1].
Метод катодного розпилення має низку переваг, серед яких простота,
зручність виготовлення мішеней. Однак є й недоліки: невисока швидкість
напилення, нагрів підкладки через бомбардування її поверхні іонами, обмежені
площі напилювання [1-10].
Конструкція вакуумної установки, зображена на рисунку 1.4, включає
вакуумну камеру (1), до якої подається робочий газ з тиском 1–10 Па, катод (2),
який одночасно виконує функцію мішені, анод (3), на якому закріплена
підкладка (4). При подачі постійної напруги величиною кілька кіловольт між
анодом і катодом утворюється електричне поле з напруженістю близько 0,5
19

кВ/см. Анод заземлений, а негативна напруга на катод подається через ізолятор
(5). Щоб уникнути забруднення стінок вакуумної камери, біля катода
встановлюється захисний екран (6) [2].
.
Рисунок 1.4 Схема установки для катодного розпилення

1.1.6 Метод магнетронного розпилення

Магнетронне розпилення базується на створенні над поверхнею катода
кільцеподібної плазми. Цей процес відбувається через зіткнення електронів із
20

молекулами газу, найчастіше аргону [1-10].
Електрони, рухаючись у магнітному та електричному полях,
зіштовхуються з атомами газу. У результаті зіткнень відбувається іонізація
газу, формуючи позитивні іони та вільні електрони. Позитивні іони, утворені в
плазмі, прискорюються в напрямку катода під дією електричного поля. Іони
бомбардують поверхню катода, вибиваючи з нього атоми або молекули
матеріалу. Вибиті частинки матеріалу осідають на підкладці, утворюючи
тонкий шар покриття [1, 2].
Особливості магнетронного розпилення [1, 2]:
Ефективність і стабільність. Магнітне поле утримує електрони біля
катода, збільшуючи іонізацію газу та стабілізуючи плазму.
Рівномірність покриття. Завдяки кільцеподібній формі плазми матеріал
розпилюється рівномірно.
Контроль процесу. Магнітне поле дозволяє точно керувати
енергетичними параметрами розпилення.
Магнетронне розпилення широко використовується для створення
захисних, декоративних і функціональних покриттів, зокрема в
мікроелектроніці, оптиці та машинобудуванні.
Основні характеристики іонно-плазмового вакуумного магнетронного
розпилення: енергетична ціна атома, який випаровується з поверхні металу при
роботі магнетрона становить від 250 до 1500 еВ/ат, причому на 1 атом аргону з
Е = 500 еВ вибивається 0,6-0,7 атомів титану. Це дещо гірше, ніж при дуговому
розпиленні, але при питомій потужності> 40 Вт/см2 відбувається додаткове
випаровування і сублімація матеріалу, що знижує енергетичну ціну
випаровуваних атомів [1, 2].
.

21

Рисунок 1.5 Схема МРС із плоскою мішенню: 1 - мішень, 2 - магнітна
система, 3 - анод, 4 - джерело живлення, 5 - підложка

Дія магнетронного джерела засноване на розпиленні матеріалу мішені -
катода при його бомбардуванні іонами робочого газу, що утворюються в плазмі
аномального тліючого розряду, що збуджується в схрещених електричному і
магнітному полях. Магнетрона розпилювальна система (МРС) є однією з
різновидів схем діодного розпилення [1, 2].
До основних робочих характеристиках МРС відносяться напруга і сила
струму розряду, питома потужність на катоді, тиск робочого газу і магнітна
індукція. Як робочий газ в МРС зазвичай використовують аргон. Тиск робочого
газу підтримується в діапазоні 10-2-1,0 Па, напруга розряду - 300-800 В.
Магнітна індукція поблизу поверхні катода має значення 0,03-0,1 Тл. За таких
умов щільність струму на мішень знаходиться на рівні декількох тисяч ампер
на м2 , а поверхнева щільність енергії 06 Вт/м2 [1, 2].
Магнетронни є розпилювальні системи на постійному струмі можуть
працювати тільки з мішенями з провідних матеріалів . Якщо використовуються
високочастотні джерела живлення, то можливо розпорошувати також і мішені з
непровідних матеріалів (ВЧ - магнетрони ).
22

Магнетронний метод дозволяє [1-10]:
- отримувати покриття практично з будь-яких металів, сплавів,
напівпровідників і діелектриків без порушення стехіометрії або
вихідного співвідношення компонентів розпилюється мішені;
- використовуючи суміші робочого і реакційних газів (N2, O2, CH4, СО,
SO2 та ін.) розпорошують мішені з металів або сплавів, одержувати
покриття з оксидів, нітридів, карбідів, сульфідів металів та ін. з'єднань,
в т. ч. і тих, які неможливо отримати методами звичайного термічного
випаровування;
- проводити обробку поверхонь в плазмі тліючого розряду з метою їх
іонного очищення і активації перед нанесенням покриттів;
- наносити тонкоплівкові проводці, ізолюючі та ін. покриття в
електронній, радіотехнічній промисловості, приладобудуванні та
інших областях;
- наносити просвітлюючі, захисні та інші покриття на деталі оптичних
систем та приладів;

23

Таблиця 1.1 Порівняльна характеристика методів нанесення покриттів у
вакуумі [1-21]
Метод
№ нанесення
Переваги методу Недоліки методу
п/п покриттів
у вакуумі
1 2 3 4
1. простота конструкції 1. забруднення плівки
нагрівача; матеріалом нагрівача;
2. низька собівартість 2. низький термін служби
3. відсутність іонізуючого випарника;
випромінювання. 3. невелика величина
Резистив- 4. велика швидкість завантаження;
1
ний нанесення покриттів, що 4. розбризкування
сприяє виготовленню випаровуємого матеріалу на
однорідних по складу підложку;
покриттів; 5. високі вимоги до якості
5. низька вартість матеріалу проволки;
обладнання 6. Інерційність процесу
1. Відсутність іонізуючого 1. Наявність тигля, що визиває
випромінювання; додаткові забруднення;
2. Використання енергії, що 2. Можливе розбризкування
живить випарник, є більш капель, матеріалу, що
ефективним ніж при випаровується з тигля
Індукцій- використанні джерела 3. Висока собівартість та
2
ний накалювання; необхідність додаткової площі
3. Висока швидкість росту для розташування
плівок високочастотного генератора;
4. Немає необхідності 4. Необхідність щільно
підтримувати температуру ізольованої проводки живлення
тигля для створення у вакуумі та відповідного
24

теплового потоку вище досвіду з виготовлення та
температури випаровування. роботи з високочастотною
котушкою
1. Збереження стехіомет- 1. Низька ефективність
ричного складу лазерних систем і
3 Лазерний випаровуємої речовини; повторюваність процесу;
2. Високі швидкості 2. Складність керування
осадження. потужним лазерним променем.
1. Можливість послідовного
1.Наявність іонізуючого
нанесення різноманітних
випромінювання, яке проникає
плівок з сусідніх джерел, що
в при поверхневий шар
знаходяться в одній камері;
підложки;
2. Висока швидкість
2. Низька і непостійна енергія
осадження плівок і
Електрон конденсуючих частинок;
випаровування матеріалу;
но- 3. Невисока міцність зчеплення
4 3. Можливість використання
променев з основою;
різного спектру матеріалів
ий 4. Отримання різноманітних
покриттів.
оптичних властивостей
4. Тонке та гнучке
покриття , які виготовлені за
керування технологічним
одну відкачку вакуумної
процесом обробки;
камери.
5. Отримуються покриття

високої чистоти.
1. Більша кількість 1. Відсутність можливості
Іонне- розпиляємої речовини, ніж в одночасного нанесення плівок
розпилен- інших методах, досягає на велику кількість підложок;
5 ня поверхні підложки ; 2. Наявність проникаючого
(катодне) 2. Можливість випромінювання;
вирівнювання поверхні 3. Недостатньо великі і
перед металізацією за нерегулюємі енергії розпилення
25

рахунок ВЧ-обробки атомів;
підложки при осадженні; 4. Низька степінь іонізації
3. Отримання покриттів з атомів;
більшою міцністю 5. Низька швидкість росту
зчеплення, чим при покриттів, наявність капельної
термічних методах; фази, яка погіршує захисні
4. Отримують з’єднання властивості покриттів.
тугоплавких матеріалів;
5. Низькі температури
процесу.
1. Висока швидкість
формування плівок 1. Наявність проникаючого
Іонне- (1 мкм/хв); випромінювання;
розпилен- 2. Можливість одночасної 2. Метод потребує
6 ня обробки великої кількості використання складного
(магнетро пластин; обладнання і високої культури
нне) 3. Відносно малий потік виробництва.
проникаючого
випромінювання
1. Висока якість покриттів; 1.Висока собівартість
2. Суцільність покриття обладнання і необхідність
Іонного- досягається при меншій додаткових площ для високо
7 осаджен- товщині; вольтного обладнання;
ня 3. Дозволяє отримувати 2. Травлення основи перед
плівки з гарною адгезією, на напиленням і додаткової
не підігрівних підложках. іонізації парового потоку.
1. Універсальність;
Плазмове Низька повторюваність та
2. Простота керування
8 технологічність процесу
параметрами плазмової
обробки
дуги;
26

3. Простота, надійність
обладнання.

27

Висновки до розділу 1
1. Проведено літературний аналіз сучасних методів нанесення тонких
срібних покриттів на оптичні матеріали
2. Встановлено, що оптимальним методом нанесення тонких покриттів
на поверхню скла є резистивне напиленння

28

РОЗДІЛ 2 ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОТРИМАННЯ
ТОНКИХ ПОКРИТТІВ

2.1. Вакуумна лабораторна установка ВУП-5М

Вакуумний універсальний пост ВУП-5М є багатофункціональною
установкою, призначеною для створення тонких плівок із різних матеріалів за
допомогою вакуумних технологій. Завдяки своїй універсальності, ця установка
широко застосовується в наукових дослідженнях і промисловості[22].
Методи нанесення плівок на ВУП-5М [22]
1. Електронне розпилення: застосовується електронний промінь для
випаровування матеріалу. Ефективний для матеріалів із високою температурою
плавлення та термочутливих речовин.
2. Термічне розпилення: випаровування здійснюється за рахунок
нагрівання матеріалу. Підходить для широкого спектра матеріалів і забезпечує
рівномірне покриття.
3. Магнетронне розпилення: використовується магнітне поле для
направлення іонів у процесі осадження. Ефективний для створення плівок
високої щільності.
ВУП-5М використовується у фізиці, хімії, біології, медицині та інших
галузях. Зокрема, для створення покриттів, підготовки зразків для електронної
мікроскопії, досліджень фізичних і хімічних властивостей матеріалів.Пост
дозволяє реалізовувати як стандартні технологічні процеси, так і специфічні
дослідницькі завдання.
Конструкція установки[22].
Робочий об’єм - простір для створення вакууму і виконання
технологічних операцій. Параметри робочого об’єму налаштовуються
відповідно до завдань.
Блок керування та контролю забезпечує моніторинг та управління
параметрами установки, зокрема вакууму, температури й електричних
характеристик.
29

Пульт дистанційного керування дозволяє оператору задавати параметри
процесу та контролювати його перебіг на відстані.
Блоки живлення забезпечують електроживлення пристроїв та приставок,
необхідних для роботи установки.
Вакуумна система містить форвакуумний насос (2НВР-5ДМ), який
створює початковий вакуум у системі.
Паромасляний дифузійний насос (НВДМ-160), який дозволяє досягати
високого вакууму, необхідного для виконання більшості технологічних
процесів.
Форвакуумний балон збільшує резервуар насоса для забезпечення
стабільності рівня вакууму.
ВУП-5М є сучасним рішенням для створення та дослідження тонких
плівок завдяки своїй надійності, гнучкості та здатності працювати з різними
матеріалами та технологіями. У таблиці 2.1 наведено основні технічні
характеристики установки ВУП-5М.
Таблиця 2.1 Технічні характеристики вакуумного поста ВУП-5М [22]
Характеристика Величина
Граничний залишковий тиск у робочому об’ємі при 1,3 х 10-4
охолодженні уловлювача рідким азотом, Па
Граничний залишковий тиск у робочому об’ємі при 1,3 х 10-3
охолодженні уловлювача водою, Па
Живлення установки напруга, В 220/380
частота, Гц 50
Споживана потужність без приставок, кВт 1,9
Максимальна споживана потужність, кВт, не більше 5
Маса приладу, кг 300
Розміри поста (не більше), м довжина 0,54
ширина 0,91
висота 1,55

30

Рисунок 2.1 Зовнішній вигляд ВУП - 5М
1 –вакуумна камера, 2 блок управління та контролю; 3- пульт
дистанційного управління; 4- блоки живлення

Вакуумна система приладу ВУП-5М є ключовою частиною установки,
яка забезпечує створення та підтримання необхідних рівнів вакууму для
проведення технологічних процесів, таких як нанесення тонких плівок. Її
компоненти працюють узгоджено для досягнення високої ефективності.
Основні компоненти вакуумної системи:
1. Форвакуумний насос створює початковий вакуум у системі,
забезпечуючи тиск, необхідний для роботи інших насосів. Перший етап
відкачування газів із системи.
2. Паромасляний дифузійний насос забезпечує досягнення високого
вакууму шляхом дифузії парів спеціального масла, яке конденсує гази в
систему відкачки. Ефективний для досягнення тиску, необхідного для
нанесення плівок.

31

Форвакуумний балон служить для зберігання форвакууму, забезпечуючи
стабільність тиску в системі. Використовується для підтримання оптимальних
умов у вакуумній камері.
Вакуумна камера, де проводяться основні технологічні операції,
включаючи нанесення плівок та інші експерименти. Пов’язана з іншими
компонентами системи через вакуумпроводи.
Вакуумметри:
термопарні вакуумметри використовуються для вимірювання низького та
середнього вакууму.
іонізаційний вакуумметр застосовується для точного вимірювання
високого вакууму за допомогою методу іонізації газу.
Вакуумні клапани виконують функції керування потоком газів і
підтримання вакууму в різних частинах системи.
Робота вакуумної системи:
Початкове створення вакууму - форвакуумний насос забезпечує первинне
відкачування газів із вакуумної камери та форвакуумного балона.
Досягнення високого вакууму - паромасляний дифузійний насос
використовується для подальшого зниження тиску до необхідного рівня.
Контроль вакууму - вакуумметри забезпечують точний контроль тиску на
різних етапах процесу.
Вакуумні клапани регулюють потік газів у системі, дозволяючи
операторам налаштовувати тиск відповідно до потреб.
Вакуумпроводи з'єднують компоненти системи, забезпечуючи потік газів
між насосами, балоном і робочим об’ємом.
Вакуумна система ВУП-5М є складною та добре продуманою
конструкцією, яка забезпечує надійне створення вакууму та підтримання його
параметрів для виконання технологічних і дослідницьких завдань. Комбінація
різних насосів і систем контролю дозволяє досягати високих рівнів вакууму, що
є необхідним для точного та якісного нанесення плівок.

32

Рисунок 2.2 Конструкційні елементи в робочій камері (під ковпаком): 1-
поворотна головка, 2 – підложка, 3- стійка на якій розміщено випарник, 4-
випарник, 5- стійка на якій розміщена поворотна головка
Резистивний випарник – це пристрій, який використовує тепло, що
виникає під час проходження електричного струму через випарюваний матеріал
або випаровувач. Цей метод є простим, ефективним і широко використовується
для нанесення тонких плівок у вакуумних технологіях. Електричний струм, що
33

проходить через випарник, нагріває його до температури, за якої матеріал, що
випаровується, переходить у газоподібний стан. Пари матеріалу осідають на
підкладці, формуючи тонкий шар покриття.
Типи резистивних випарників:
Дротяні випарники використовують тонкий дріт із тугоплавкого
матеріалу, який нагрівається електричним струмом.
Стрічкові випарники виготовляються з тонких стрічок тугоплавких
матеріалів, таких як молібден або вольфрам. Широко використовуються в
технологіях нанесення покриттів, зокрема на п’єзокерамічні матеріали.
Виготовляються з молібденової фольги марки МЧ-1А товщиною 1,0 мм або
інших тугоплавких матеріалів. Товщина стрічок зазвичай становить 0,1–0,5 мм.
Робочі параметри:
Маса випарюваного матеріалу: кілька грамів.
Сила струму: від 20 до 500 А залежно від матеріалу та необхідної
швидкості випаровування.
Резистивні випарники, особливо стрічкові, є простими у використанні та
ефективними для нанесення тонких плівок. Їх застосування у вакуумних
технологіях дозволяє отримувати якісні покриття з високою повторюваністю,
що робить їх незамінними в науці та промисловості.

Рисунок 2.3 Конструкція випарників

34

2.2 Технологічний процес отримання тонких покриттів резистивним
випаровуванням
Підготовка поверхні підкладки для нанесення тонких плівок
Якість покриття, що формується, значною мірою залежить від чистоти та
однорідності поверхні підкладки. Забруднення можуть знижувати адгезію
плівки до підкладки, а також погіршувати електрофізичні властивості покриття.
Основні етапи підготовки підкладки:
1. Механічне очищення та знежирення:
Склад розчину: 6 частин дистильованої води; 2 частини зубного порошку,
2 частини розчину нашатирного спирту.
Процес очищення - фрагмент батистової серветки змочується розчином.
Круговими рухами протирають обидві сторони підкладки для видалення
забруднень. Після цього підкладка промивається у підігрітій дистильованій
воді (50–60 °С) для видалення залишків розчину. Повторно промивається у
холодній дистильованій воді для усунення будь-яких слідів забруднень.
2. Контроль якості первинного очищення - візуально перевіряють
відсутність забруднень, тріщин чи сколів на поверхні.
3. Ультразвукове очищення (УЗО) призначенне для руйнування окисних
плівок і видалення мікрозабруднень. Покращення чистоти мікрорельєфної
поверхні. Обладнання - прилад УЗГ-20Д з ультразвуковою ванною.
Розчин - етиловий гідролізний ректифікований спирт найвищого
очищення (ДСТУ 4221:2003, містить 4% води, температура кипіння 78–79 °С).
Умови очищення - тривалість: 20 хвилин. Частота ультразвукових
коливань: 20–50 кГц. Ультразвукові коливання створюють кавітаційні
бульбашки в розчині. Під час їх стискання та розширення видаляються
забруднення з поверхні. Після УЗО підкладки промиваються в дистильованій
воді кілька разів.
4. Сушка підкладок - потік повітря або центрифугування для видалення
залишків води. Використовується інфрачервоне (ІЧ) нагрівання.
5. Контроль якості очищення - перевірка під мікроскопом у відбитому та
пропущеному світлі. Оцінка змочуваності поверхні водою: добре очищена
35

поверхня має змочуватися рівномірно. У разі виявлення забруднень цикл
очищення повторюється.
Очищені підкладки зберігаються в ексикаторі, що розташовується в
пилозахисній шафі (ШЗА).
Значення підготовки поверхні: забезпечення чистої, рівної та активованої
поверхні є основою для отримання якісного покриття. Недотримання правил
підготовки може призвести до дефектів покриття, таких як погіршення адгезії,
неоднорідність шару чи виникнення структурних дефектів.
Цей процес підготовки забезпечує високий рівень чистоти та
рівномірності поверхні, що є необхідним для формування надійних і
довговічних покриттів.
Після проведення контролю якості поверхні оптичного скла, у випадку
підтвердження достатньої чистоти поверхні можна приступати до наступного
етапу технологічного циклу. В протилежному випадку потрібно ще раз
провести цикл очищення.
Підложка поміщається у вакуумну камеру, де відбувається процес
іонного очищення.
Процес іонної очистки підкладок та підготовки вакуумної камери
1. Іонна очистка підкладок. Іонна очистка є важливим етапом, який
дозволяє забезпечити високу якість адгезії покриття до підкладки за рахунок
видалення залишкових забруднень і молекул важких газів.
Параметри процесу:
Тиск у вакуумній камері: (p = 2 ... 1,38) Па.
Тривалість: 5–10 хвилин.
Напруга: 500 В.
Струм розряду: 150–200 мА.
Іони залишкових газів бомбардують поверхню підкладки, видаляючи
частинки пилу, молекули важких газів і слабко адгезійні забруднення.
2. Термічна очистка підкладок. Після іонної очистки камера доводиться
до високого вакууму, і підкладки піддаються термообробці. Під дією
температури шкідливі включення та залишкові гази десорбуються з поверхні
36

скла у вакуум. Це додатково активує поверхню для покращення адгезії
покриття.
3. Підготовка вакуумної камери. Для забезпечення довговічності
обладнання та якості покриття проводять ретельне очищення та захист
арматури і внутрішніх поверхонь камери.
4. Відкачування газів: камера відкачується до тиску \(5 10-5) мм. рт. ст.
Додаткове видалення залишкових газів здійснюється шляхом нагрівання
до 300 °С.
5. Підготовка до завантаження підкладок. Перед завантаженням деталей
перевіряється працездатність фотометричного контрольного пристрою
відповідно до інструкції з експлуатації. Хіміко-механічне очищення затискного
пристрою виконується протягом 5–10 хвилин. Проводиться заздалегідь, щоб
уникнути повторного забруднення підкладок. Підкладки, очищені та
підготовлені, завантажуються у вакуумну камеру на підложкотримач. Камера
закривається, і починається наступний етап технологічного процесу.
Етап іонної та термічної очистки підкладок у поєднанні з підготовкою
вакуумної камери забезпечує високий рівень чистоти та активності поверхні
для нанесення тонких плівок. Точне дотримання параметрів процесу гарантує
якість покриття та мінімізує ризик виникнення дефектів.
Процес підготовки, нанесення покриття та завершальні операції в
технології резистивного випаровування.
1. Герметизація вакуумної камери. Завантаження заготовок проводиться
при відкритій вакуумній камері. Герметизація: камера закривається. Гумова
прокладка між фланцем і корпусом забезпечує герметичність. Під час
відкачування тиск у камері стає нижчим за атмосферний, що створює додаткову
силу притискання, забезпечуючи самогерметизацію.
2. Нагрівання підкладок. Температура нагрівання підкладок: (T = 50–300
0C). Тривалість: 5–15 хвилин.
3. Нанесення покриття.
Підготовка плівкоутворюючих матеріалів - знегажування матеріалу
проводиться при температурі на (100 C) нижче за температуру випаровування
37

(Tвип).
На час прогріву заслінка камери закрита, щоб уникнути осадження
випарів.
Під час прогріву тиск у камері може тимчасово підвищитися, а після
цього знизитися до (Р = 10-3 Па).
Матеріал випаровується, осідаючи рівномірним шаром на оптичне скло
за рахунок теплового переносу.
4. Розгерметизація вакуумної камери.
Охолодження виробів проводиться у вакуумі, що уповільнює
тепловіддачу через відсутність конвекції. Основний механізм тепловіддачі –
випромінювання. Тривалість охолодження: 2,5–3 години, залежно від маси
деталей. Необхідно контролювати температуру та час охолодження, щоб
уникнути дефектів покриття.
Після завершення охолодження вакуумна камера готується до напуску
повітря. Камера відкривається для вивантаження деталей.
5. Контроль готових виробів. Візуальний контроль за допомогою лупи 7×
(ГОСТ 8307-75). Перевіряється стан поверхні, однорідність покриття,
відсутність сколів і відшаровувань. Один зразок із партії перевіряється
детально для підтвердження якості всієї партії. Покриття має бути однорідним,
без видимих дефектів.
6. Упаковка та зберігання. Металізовані вироби не слід тримати довго на
відкритому повітрі, щоб уникнути негативного впливу елементів зовнішнього
середовища. Після розвантаження з вакуумної камери вироби необхідно
упаковувати в герметичну тару. Герметична тара запобігає окисленню та
механічним пошкодженням. Упаковані вироби транспортують на складування
для подальшого використання.
Дотримання технології підготовки, нанесення покриття та завершальних
операцій забезпечує високу якість металізованих виробів. Чіткий контроль
герметизації, охолодження, а також стану покриття дозволяє мінімізувати
дефекти та отримати однорідні, довговічні плівки, які відповідають заданим
характеристикам.
38

39

2.3 Вимірювання товщини отриманих покриттів

Мікроінтерферометр МИИ-4 – це прилад, призначений для вивчення
тонких плівок, поверхневих структур, мікрорельєфу та вимірювання товщини
прозорих і напівпрозорих покриттів. Його принцип роботи базується на
використанні явища інтерференції світла.
Принцип роботи [23]:
1. Коли світло від джерела падає на тонкий шар матеріалу, частина світла
відбивається від верхньої поверхні шару, а частина — від нижньої поверхні.
Відбиті хвилі взаємодіють, утворюючи інтерференційну картину. Вигляд
інтерференційних смуг залежить від товщини шару, кута падіння світла та
довжини хвилі.
2. Конструкція МИИ-4 [23]:
Джерело світла - лампа, що забезпечує вузькосмугове випромінювання
(зазвичай використовуються монохроматичні фільтри).
Об'єктив - формує паралельний пучок світла, який направляється на
зразок.
Інтерференційна система складається з поверхні досліджуваного зразка та
плоскопаралельної пластини.
Окуляр - для спостереження інтерференційної картини оператором.
Мікрометричний гвинт використовується для переміщення оптичної системи та
вимірювання товщини.
3. Процес вимірювання:
Зразок розміщують на столик мікроінтерферометра.
Пучок світла спрямовується на зразок. Утворена інтерференційна картина
спостерігається через окуляр. За інтерференційними смугами визначають
параметри поверхні або товщину шару. Аналіз однорідності поверхні:
За розташуванням і рівномірністю інтерференційних смуг можна оцінити
мікрорельєф і рівність поверхні.
Основні можливості МИИ-4:
1. Вимірювання товщини прозорих плівок у діапазоні 0,1–5 мкм.
40

2. Дослідження поверхонь:
Виявлення дефектів, нерівностей і неоднорідностей.
3. Контроль якості:
Перевірка однорідності покриттів, важливих для оптичних та
електронних компонентів.
Переваги МИИ-4 [23]:
Висока точність вимірювань завдяки використанню інтерференційного
методу. Простота у використанні та універсальність для різних матеріалів.
Можливість роботи з тонкими плівками та мікрорельєфами.
Мікроінтерферометр МИИ-4 є ефективним інструментом для аналізу
тонких плівок і поверхневих структур. Його застосування дозволяє отримати
точні дані про товщину шарів, рівність поверхні та якість покриттів, що
особливо важливо в оптиці, електроніці та матеріалознавстві.

Рисунок 2.4 Мікроінтерферометр МИИ-4

41

2.4 Визначення нанорельєфу поверхневого шару покриттів за
допомогою методу АСМ

Згідно з описаною методикою [24], виконуються наступні етапи:
підготовка зразків і атомно-силового мікроскопу до дослідження, налаштування
детекторної системи, встановлення зразка в утримувач, попередні
налаштування мікроскопу, підведення зразка до зонда. Процес сканування
відбувається в контактному режимі за такою послідовністю:
1. Спочатку на панелі «Feedback» встановлюється необхідне значення
параметра «Set-point».
2. Перевіряються швидкість зворотного зв’язку («Delay») і пропорційне
підсилення («Proportional gain») на панелі «Feedback».
3. В панелі «Area» програми керування визначається область для
сканування.
4. В панелі «Area» встановлюються параметри для кількості точок по осях
X та Y (Num points X, Num points Y), розміру кроку між точками вимірювання
(Step, nm), затримки вимірювання в точці (Delay, мкс).
5. Вибирається схема руху зонда в селекторі «Pattern».
6. Натисканням кнопки «Start» на панелі «Main» розпочинається процес
сканування. Після початку вимірювання на екрані з’являються вікна візуалізації
АСМ-зображення та поточного профілю, що дозволяє спостерігати за процесом
вимірювань і контролювати якість отриманого зображення (рис. 2.5). Також
допускається налаштування параметрів «Delay» та «Proportional gain» під час
«пробного» сканування. Оператору рекомендується постійно контролювати
процес, щоб уникнути виходу виміряної висоти за межі діапазону
вертикального руху п’єзосканера. У разі виходу за межі допустимого діапазону,
слід зупинити сканування і вручну підвести або відвести поверхню до зонду.
7. По завершенню сканування, отримане АСМ-зображення передається до
сектора виміряних даних. Рекомендується зберегти зображення у файлі на
жорсткому диску.

42

Якщо потрібно відсканувати іншу ділянку поверхні, вимірювальна
головка переміщується автоматизованою платформою грубого позиціонування,
при цьому можна спостерігати за її переміщенням через інтегровану відео
систему. Перед зміною ділянки сканування, поверхня незначно відводиться від
зонда: на панелі «Main» встановлюється значення близько 50–100 кроків
(Number of steps) в зоні ручного керування двигуном вертикального
переміщення зразка, і натискається кнопка «OFF», щоб відвести поверхню
вручну. Після відведення, індикатор Z повинен показувати максимальне
значення, а кнопка автопідведення активується. Переміщення головки
здійснюється кроковими двигунами через панель «Drives». Після встановлення
головки над новою ділянкою зразка, вимірювання продовжується за допомогою
автопідведення і наступного сканування.
Обробка результатів сканування наноструктур включає аналіз профілю в
обраному напрямку поверхні, розподіл висот, кутову гістограму, а також
обчислення геометричних параметрів досліджуваної поверхні.
Для цього використовується програма Surface Viewer v.6.2, яка дозволяє:
1. Побудувати профіль поверхні в заданому перерізі. Після вибору
перерізу програма виводить профіль ділянки відсканованих даних.
2. Задіяти режими роботи з маркерами:
One marker” – відображається один маркер (лінія з колом на кінці), який
можна переміщувати вздовж профілю. У статусному рядку відображаються
координати X (відстань вздовж профілю) та Z (висота профілю відносно
мінімальної точки).
„Two markers” – використання двох маркерів для детального аналізу
заданого відрізку профілю.
У статусному рядку ліворуч вказуються координати лінії перетину у
відносних одиницях.
3. Отримати основні характеристики профілю через функцію „Info”, серед
яких:
- кількість точок, на основі яких побудовано профіль;
- максимальна висота;
43

- довжина перерізу та фізична довжина поверхні;
- середнє значення;
- середня висота відхилення;
- середньоквадратичне відхилення;
- асиметрія та ексцес.
4. Зберегти дані профілю у текстовий файл. Пункт меню „Зберегти”
дозволяє зберегти дані профілю в текстовій формі, основні характеристики:
максимальну висоту, довжину перерізу, фізичну довжину поверхні, середнє
значення, середню висоту відхилення, середньоквадратичне відхилення,
асиметрію, ексцес. Ця функціональність забезпечує повний аналіз та
збереження даних для подальшої обробки чи оформлення.
На рисунку 2.5 представлено загальний вигляд атомно-силового
мікроскопу (АСМ) NT-206V.

Рисунок 2.5 Атомно-силовий мікроскоп „NT-206V”

Рекомендації для високоточних вимірювань та захисту атомно-силового
мікроскопа NT-206V
Для забезпечення точності результатів та запобігання пошкодженням
приладу, необхідно дотримуватися наступних умов експлуатації, визначених
технічним описом та інструкцією [29]:
1. Умови навколишнього середовища:
Прилад повинен працювати на відкритому повітрі без обмежень для його
нормального функціонування.
Температура навколишнього середовища має підтримуватися на рівні 22
44

± 40C для досягнення оптимальної ефективності.
Відносна вологість повітря не повинна перевищувати 50% при 220C, щоб
уникнути конденсації та інших проблем.
Атмосферний тиск повинен знаходитися в межах 760 ± 40 мм рт. ст. для
стабільної роботи.
2. Електроживлення:
Забезпечити стабільну напругу в електромережі на рівні 220 ± 10 В із
частотою струму 50 ± 5 Гц.
3. Санітарні норми та чистота:
Дотримуватися стандартів чистоти, притаманних "чистим кімнатам"**,
та контролювати вміст агресивних домішок у повітрі на допустимому рівні.
4. Віброізоляція:
Для запобігання впливу зовнішніх вібрацій на результати вимірювань
слід забезпечити додаткову віброізоляцію приладу в діапазоні частот 4–100 Гц.
Дотримання цих рекомендацій забезпечить стабільну роботу мікроскопа
NT-206V, його тривалий термін служби та високу точність отриманих
результатів.

45

2.5 Вимірювання коефіцієнту пропускання за допомогою
спектрофотометра СФ-26-10

Спектрофотометр СФ-26-10 використовується для вимірювання малих
значень коефіцієнтів пропускання твердих плоских малоселективних зразків у
ультрафіолетовій, видимій і ближній інфрачервоній областях спектру,
відносного коефіцієнта відбиття оптичних деталей після нанесення покриттів.
До складу приладу входять:
1. Спектрофотометр СФ-26-10 – основний пристрій для вимірювань.
2. Дейтерієва лампа ДДС-30 – джерело ультрафіолетового
випромінювання.
3. Лампа накалювання ОП-33-0.3 – джерело видимого та ближнього
інфрачервоного випромінювання.
4. Комплект запасних частин, інструментів і аксесуарів для
обслуговування приладу.
Прилад працює за принципом вимірювання коефіцієнта пропускання Т,
який визначається як відношення:
І
Т  100% (2.1)
І0
де I – інтенсивність випромінювання, що пройшло через зразок; I₀–
інтенсивність випромінювання, що падає на зразок.
Для вимірювань:
1. Вільне вікно тримача світлофільтрів вводиться у потік
випромінювання. За допомогою регулювання ширини щілини показник
встановлюється на рівні 100% пропускання (Т%*. Це значення приймається за
еталон.
2. Вводиться експериментальний зразок. Коефіцієнт пропускання
відраховується за шкалою Т%, пропорційно зміні інтенсивності світлового
потоку.
Вимірювання коефіцієнта відбиття
Для непрозорих оптичних деталей використовують додатковий пристрій
46

– підставку з призмою, яка спрямовує світло із вхідної щілини на призму,
відбиваючи його на поверхню зразка, розташованого зверху покриттям донизу,
відбите світло спрямовується через іншу грань призми у вихідну щілину.

Рисунок 2.6 Підставка для вимірювання коефіцієнту відбиття

Для забезпечення точності вимірювань:
кут падіння світла на зразок не повинен перевищувати 16°;
грані призми покриті алюмінієвою плівкою, яка мінімізує втрати світла.
Потужність відбитого світла порівнюється між еталоном (середній
коефіцієнт відбиття 3,5%) і експериментальним зразком.
Контрольні зразки після нанесення покриттів у вакуумній установці
перевіряються спектрофотометром, що дозволяє оцінити якість покриттів за їх
оптичними характеристиками.
Схема проходження випромінювання.
1. Джерело випромінювання (1) випромінювання падає на дзеркальний
конденсатор (2), який фокусує потік і спрямовує його на **плоске обертальне
дзеркало (3).
47

2. Формування зображення джерел.
Обертальне дзеркало створює зображення джерела у площині лінзи (4),
яка знаходиться перед вхідною щілиною (5).
3. Формування паралельного пучка.
Світловий потік, що проходить через вхідну щілину, спрямовується на
дзеркальний об'єктив (6). Об'єктив відбиває випромінювання у вигляді
паралельного пучка на призму (7).
4. Призма.
Промінь проходить крізь призму під кутом, близьким до кута
найменшого відхилення, після чого відбивається від її алюмінієвої грані.
Розсіяний пучок повертається на об'єктив.
5. Фокусування.
Об'єктив фокусує розсіяний пучок на вихідній щілині (8), яка
розташована над вхідною.
6. Монохроматичне випромінювання.
При обертанні призми через вихідну щілину проходять випромінювання
різних довжин хвиль.
7. Дослідження зразка.
Випромінювання послідовно проходить через лінзу (9);
Контрольний або експериментальний зразок;
Лінзу (10);
Після цього потік збирається поворотним дзеркалом (11) на
світлочутливий шар одного з фотоелементів (12 або 13).
Характеристики оптичної системи:
1. Об'єктив.
Тип: сферичне дзеркало.
Фокусна відстань: 500 мм.
2. Призма.
Кут заломлення: 30°.
Основа 30 мм.
Ефективний діаметр 44 мм.
48

3. Матеріали.
Призма, лінзи та захисні пластини виготовлені з кварцового скла, яке має
високий коефіцієнт пропускання в ультрафіолетовій області спектра.
Ця система дозволяє точно досліджувати спектральні характеристики
випромінювання, забезпечуючи високу точність аналізу та мінімальні втрати
світла завдяки алюмінієвому покриттю граней призми.

Рисунок 2.7 Оптична схема монохроматора – автокалімаційна

49

Висновки по розділу 2
Було проаналізовано лабораторну установку ВУП5М, визначено принцип
її роботи, основні технічні характеристики та параметри. Установка
використовується для вакуумного напилення тонких плівок срібла на різні
матеріали, зокрема оптичне скло, забезпечуючи високу якість та рівномірність
нанесення.
Проведено дослідження методів визначення товщини напилених срібних
плівок на оптичному склі. Методика включала оцінку однорідності та точності
товщини шарів для забезпечення відповідності технологічним вимогам.
Розглянуто методику визначення нанорельєфу поверхневого шару
срібних покриттів за допомогою методу атомно-силової мікроскопії (АСМ).
Даний метод дозволяє оцінювати шорсткість, структуру та інші параметри
поверхні на нанорівні.
Для аналізу оптичних властивостей срібних покриттів була використана
методика вимірювання коефіцієнта пропускання за допомогою
спектрофотометра СФ-26-10. Цей метод дозволяє визначити, наскільки
ефективно нанесене покриття пропускає світлові промені у заданому діапазоні
довжин хвиль.
Проведений аналіз забезпечує комплексне розуміння процесів нанесення,
контролю та аналізу тонких срібних покриттів, що важливо для їх подальшого
використання у мікроелектроніці, оптиці та суміжних галузях.

50

РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

3.1 Дослідження поверхні тонких срібла методом АСМ

Дослідження властивостей тонких срібних плівок і початкових стадій їх
зростання були проведені при різних режимах їх нанесення.
Дослідження методом атомно-силової мікроскопії показали, що
нанесення срібних плівок на підложки без попереднього підігріву призводить
до формування деформацій у вигляді горбків і складок на поверхні. Це свідчить
про низьку адгезію срібних плівок до підложки та значні механічні напруження
в їхній структурі.
Причини виникнення деформацій і напружень:
1. Нерівновісність процесу осадження( неповне заповнення дефектів
поверхні та нерівномірне нарощування шару під час нанесення, виникнення
локальних зон стиснення та розтягнення).
2. Відмінність коефіцієнтів термічного розширення( срібна плівка і
підложка мають різні термічні властивості, зміна температури викликає
термічні напруги, які сприяють коробленню плівки).
3. Хімічні та структурні зміни ( реакції між матеріалом підложки та
сріблом можуть змінювати адгезію та призводити до появи мікронапружень(
формування зернистої структури в плівці сприяє її викривленню).
4. Макронапруги ( виникають через відмінності у властивостях плівки і
підложки на макрорівні, релаксація макронапруги під впливом тепла чи
електричного струму викликає тріщини або відшарування).
5. Мікронапруги ( обумовлені локальними дефектами в плівці або на
поверхні підложки, можуть призводити до розтріскування на рівні окремих
зерен).
Для підвищення адгезії та стабільності плівок необхідно здійснювати
попередній підігрів підложки, що забезпечує кращу адгезію за рахунок
зменшення напружень між плівкою і підложкою, проводити контроль
рівномірності росту плівки та усунення дефектів поверхні. Тонкі срібні плівки,
51

нанесені без підігріву підложки, мають низьку адгезію та схильність до
механічних дефектів через нерівномірний процес осадження, відмінність
термічних властивостей та внутрішні напруження. Для забезпечення
стабільності плівок необхідно оптимізувати процес осадження,
використовувати адгезійні підшари та проводити постобробку, що знижує
залишкові напруження. Це дозволить покращити експлуатаційні
характеристики тонкоплівкових структур.
АСМ-дослідження тонких плівок срібла є потужним методом для
вивчення їх поверхневих характеристик на мікроскопічному рівні. За
допомогою атомно-силової мікроскопії (АСМ) можна отримати детальну
інформацію про топографію поверхні плівки, її шорсткість, морфологічні
особливості, а також про наявність дефектів чи неоднорідностей. Основні
аспекти, які можна дослідити в процесі АСМ-аналізу тонких плівок срібла:
1. Поверхнева топографія. АСМ дозволяє отримати високу роздільну
здатність зображень, що дозволяє чітко розрізняти навіть найменші деталі
поверхні плівки. Це важливо для визначення наявності дефектів, таких як
тріщини, пори чи відшарування.
2. Шорсткість поверхні. Вимірювання середньоквадратичної шорсткості
(Rq) та середнього розмаху висот (Ra) дозволяє оцінити ступінь рівності або
нерівностей на поверхні плівки, що може впливати на її механічні, оптичні та
електричні властивості.
3. Морфологія. АСМ дозволяє визначити форму та розміри часток, що
складають плівку, а також їхню орієнтацію і взаємне розташування. Ці
параметри мають важливе значення для розуміння росту плівок та їхніх
властивостей.
4. Вплив товщини плівки. Дослідження показують, що зменшення
товщини плівки може впливати на її структурні характеристики. Це, зокрема,
стосується змін у зерновій структурі та шорсткості поверхні.
5. Різні умови депонування. АСМ дає змогу вивчити, як різні умови
нанесення плівки (температура, тиск, швидкість нанесення тощо) впливають на
її кінцеву структуру та властивості.
52

Таким чином, АСМ-дослідження дозволяє не лише отримати високоточні
зображення поверхні тонких плівок срібла, але й на основі цих даних зробити
висновки про їхні фізичні та хімічні властивості.
На рисунках 3.2-3.4 показано АСМ-зображення поверхні плівок, отримані
при більш високому розширенні. Встановлено, що всі плівки є суцільними.
Спостерігається, що при зменшенні товщини плівки її середньоквадратична
шорсткість знижується. Це може бути обумовлено деяким зменшенням
середнього розміру зерна в об’ємі плівки.
Тонкі плівки срібла, нанесені на оптичне скло методом резистивного
напилення, мають унікальні фізичні, оптичні та структурні властивості, які
роблять їх придатними для застосування в оптиці, електроніці та сенсорах. Ось
основні характеристики таких плівок:
Плівки характеризуються щільною структурою із рівномірним
розподілом зерен. Морфологія поверхні залежить від товщини плівки: для
тонших плівок (<10 нм) характерна гранульована структура, тоді як товстіші
плівки мають більш згладжену поверхню. Середньоквадратична шорсткість
(Rq) знижується зі збільшенням товщини плівки, що свідчить про формування
більш рівної поверхні.
Резистивно напилені плівки срібла демонструють високу
електропровідність завдяки щільній структурі та мінімальній кількості
дефектів.
Електропровідність зростає зі збільшенням товщини, оскільки
формуються континуальні шари. Завдяки методу резистивного напилення
плівки мають хорошу адгезію до підкладки.
При товщинах менше 10 нм плівки можуть демонструвати островкову
структуру, що впливає на їхні оптичні та електричні властивості. Для плівок
товщиною 15–20 нм структура стає безперервною, що забезпечує стабільні
оптичні параметри та високу провідність.
Срібні плівки схильні до утворення оксидного шару на поверхні, що може
змінювати їхні оптичні та електричні характеристики. Для запобігання цьому
часто застосовуються захисні покриття (наприклад, SiO₂ або Al₂O₃).
53

Тонкі плівки срібла, отримані резистивним напиленням, мають високу
якість та контрольовані властивості, що робить їх перспективними для
застосувань у світлопропускних покриттях, відбивачах, сенсорах і
мікроелектроніці. Їхні характеристики залежать від товщини, умов напилення
та якості підкладки, що дозволяє гнучко регулювати параметри плівок
відповідно до конкретних вимог.

54

Зовнішній вигляд досліджуваної
Аксонометрія
ділянки (×150)

Топограма Візуалізація рельєфу в Розподіл сил тертя
режимі лазерного
відхилення

Профілограма
Середнє значення мікронерівностей на ділянці: Ra = 120 нм; Rq = 140 нм
Максимальний розкид висот Zmean = 910 нм
Умовна площа поверхності Sном = 163 мкм2
Повна площа поверхні Sпол = 162 мкм2
Максимальна механічна напруженість в поверхневому шарі зразка σ = 130 ум.од
Рисунок 3.1 Поверхня підложки (скла К8)

55

Logitech, ×150 Аксонометрія
а – загальний вигляд

Режим: Topography. Режим: Deflection.

Режим: Torsion. Профілограмма вдовж осі ОY
відсканованої дільниці
(відступ - 6 мкм)

Рисунок 3.2 Результати дослідження поверхні мідної плівки з застосуванням
методу АСМ
Максимальний розкид висот А = 280,9 нм; мікронерівності: середнє
арифметичне значення Ra = 84,9 нм; середньостатичне Rq = 14,9 нм
56

Logitech, ×150 Аксонометрія
а – загальний вигляд

Режим: Topography Режим: Deflection

Рисунок 3.3 Результати дослідження поверхні мідної плівки з застосуванням
методу АСМ
Максимальний розкид висот А = 686,2 нм; мікронерівності: середнє
арифметичне значення Ra = 130,3 нм; ссередньостатичне Rq = 150 нм
57

Logitech, ×150 Аксонометрія
а – загальний вигляд

Режим: Topography Режим: Deflection

Рисунок 3.4 Результати дослідження поверхні мідної плівки з застосуванням
методу АСМ
Максимальний розкид висот А = 692,3 нм; мікронерівності: середнє-
арифметичне значення Ra = 128,5нм; ссередньостатичне Rq = 152,2 нм
58

3.3 Оптичні характеристики срібних плівок

Значення показника поглинання тонких плівок срібла, отриманих
резистивним напиленням, залежить від їхньої товщини, структури,
рівномірності нанесення та якості адгезії до підложки. Срібло, як метал із
високою електропровідністю та оптичною відбивною здатністю,
характеризується низьким показником поглинання у видимій області спектра,
але цей показник може змінюватися залежно від умов формування плівки.
Основні фактори, що впливають на показник поглинання:
1. Товщина плівки:
Тонкі плівки (< 50 нм) виявляють підвищене поглинання через ефекти
плазмового резонансу та нерівномірну структуру. Світло частково проходить
крізь плівку, взаємодіючі з підложкою.
Плівки середньої товщини (50–100 нм) поглинання зменшується, адже
плівка стає більш щільною і рівномірною.
Товсті плівки (> 100 нм) поглинання мінімальне, а відбивання стає
домінуючим.
2. Резистивний метод формування впливає на мікроструктуру плівки,
зернистість і рівномірність. Нерівномірні плівки з дефектами поверхні
демонструють вищий рівень поглинання через розсіяння світла. Недостатня
адгезія призводить до нерівностей та локальних дефектів, що збільшує
поглинання. Внесок підложки у загальний показник поглинання важливий для
тонких плівок, оскільки частина світла проходить крізь плівку.
Для тонких плівок срібла (< 50 нм) коефіцієнт поглинання може
становити 20–40% у видимій області спектра. Для товстіших плівок (> 100 нм)
поглинання знижується до 5–10%, адже більша частина світла відбивається.
Значення показника поглинання тонких плівок срібла, отриманих
резистивним напиленням, залежить від їх товщини, структури та умов
формування. Для зниження поглинання необхідно забезпечити рівномірне
напилення, високу адгезію до підложки та враховувати оптичні властивості
плівки й підложки. Оптимальні параметри плівок забезпечують поглинання не
59

більше 10% при високій відбивній здатності.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
250 420 590 760 930 1100
, нм

Рисунок 3.5 Спектр відбивання плівок срібла

40
Т,%
30
20
10
0
300 400 500 600 700 800 900 1000
, нм

Рисунок 3.6 Спектр пропускання плівок срібла

60

R, %
100
80
60
40
20
0 50 100 150 200
Температура підложки, 0С

Рисунок 3.7 Залежність коефіціента відбивання від температури підложки

Елліпсометричні вимірювання тонких плівок срібла є одним із найбільш
ефективних методів для визначення їхніх оптичних і фізичних властивостей.
Цей безконтактний метод базується на аналізі змін поляризаційного стану
світла після його відбиття або проходження через плівку. Основні аспекти
застосування елліпсометрії для дослідження тонких плівок срібла:
1. Визначення товщини плівки
Елліпсометрія дозволяє з високою точністю визначати товщину плівки в
нанометровому діапазоні. Це особливо важливо для контролю якості під час
нанесення плівок срібла в різних технологічних процесах.
2. Оптичні константи
Метод забезпечує оцінку ключових оптичних параметрів плівки, таких
як:
- коефіцієнт заломлення (n) — описує, як світло поширюється через
матеріал.
- коефіцієнт поглинання (k) — характеризує поглинання світла плівкою.
Ці параметри є критичними для аналізу плазмонних, оптичних чи
електронних властивостей срібла.
3. Анізотропія і неоднорідність
Елліпсометрія виявляє можливу анізотропію плівок або неоднорідність
їхньої структури, наприклад, шаруватість чи градієнт товщини.
61

Відбиття, %
4. Поверхневі властивості
Цей метод чутливий до шорсткості поверхні, що впливає на результати
вимірювань і дозволяє дослідити мікроструктуру поверхні плівки.
5. Залежність від умов нанесення
Елліпсометрія використовується для оцінки впливу технологічних
параметрів (температури, швидкості осадження, складу середовища) на
властивості срібних плівок. Наприклад, зміна умов може вплинути на товщину
плівки, її щільність або оптичні константи.
6. Моделювання структури
Застосовуючи теоретичні моделі (наприклад, модель Друде або
багатошарові моделі), можна детально дослідити внутрішню структуру плівки,
зокрема наявність окислених шарів або підшарів.
Елліпсометрія є незамінним інструментом для розробки та вдосконалення
тонких плівок срібла, оскільки вона дозволяє отримувати важливу інформацію
про їхні фізичні та оптичні характеристики без пошкодження зразків.
Елліпсометричні вимірювання підтвердили, що плівки, отримані методом
резистивного напилення, характеризуються більш щільною структурою. Це
проявляється у вищих значеннях оптичних констант, таких як коефіцієнт
заломлення (n) і коефіцієнт поглинання (k), порівняно з плівками, отриманими
іншими методами нанесення.
Більш щільна структура плівок свідчить про меншу кількість пор і
дефектів, а також про більш компактне розташування зерен у матеріалі. Така
щільність може забезпечити покращені механічні, оптичні та електропровідні
властивості, що є важливим для застосування плівок у різних сферах, зокрема в
оптиці, електроніці та сенсорах.
Як видно з представлених залежностей елліпсометричних кутів Ψ і Δ від
довжини хвилі падаючого світла для плівок товщиною 6 та 8 нм, нанесених
методом резистивного напилення, поведінка цих кутів свідчить про різницю в
оптичних властивостях плівок залежно від їхньої товщини.
При зменшенні товщини плівки (до 6 нм) спостерігаються більш значні
коливання в значеннях Ψ і Δ, що може бути пов’язано зі збільшенням впливу
62

підкладки на оптичні характеристики плівки. Для товщини 8 нм ці коливання
стають менш вираженими, що свідчить про формування більш однорідної та
щільної плівки, яка краще екранує підкладку.
Крім того, залежності Ψ і Δ демонструють, що плівки з більшою
товщиною мають вищі значення коефіцієнта заломлення та коефіцієнта
поглинання, що відповідає більш щільній структурі матеріалу. Ці результати
підтверджують високу точність і чутливість елліпсометрії до змін у товщині та
структурі тонких плівок.
35
30
25
20
15
10
400 500 600 700 800
, нм

Рисунок 3.8 Залежність виміряних значень елліпсометричного кута Ψ від
довжини хвилі падаючого світла для плівок товщиною d = 6 нм
63

, градусів
32
31
30
29
28
27
26
400 500 600 700 800
, нм

Рисунок 3.9 Залежність виміряних значень елліпсометричного кута Ψ від
довжини хвилі падаючого світла для плівок товщиною d = 8 нм

80
70
60
50
400 500 600 700 800
, нм

Рисунок 3.10 Залежність виміряних значень елліпсометричного кута Δ від
довжини хвилі падаючого світла для плівок товщиною d = 6 нм
64

, градусів
, градусів
70
60
50
40
400 500 600 700 800
, нм

Рисунок 3.11 Залежність виміряних значень елліпсометричного кута Δ від
довжини хвилі падаючого світла для плівок товщиною d = 8 нм

Залежність опору тонких плівок срібла, напилених у вакуумі, від товщини
напиленого матеріалу є ключовою характеристикою, що відображає їхні
електропровідні властивості. Графік цієї залежності зазвичай має нелінійний
характер і демонструє наступні особливості:
1. На малих товщинах (<10 нм), о пір є високим і може змінюватися дуже
різко зі збільшенням товщини. Це пов'язано з островковою структурою плівок
на початкових етапах формування, коли частинки срібла ще не створюють
суцільного шару. У цей період струм проходить через окремі зерна, а не через
безперервний металевий шар.
2. Критична товщина (10–15 нм) у цьому діапазоні товщини плівка
переходить від островкової структури до суцільного шару. Опір різко
зменшується, оскільки формується безперервна провідна структура.
3. На великих товщинах (>15–20 нм) зі збільшенням товщини опір
продовжує знижуватися, але значно повільніше. У цьому діапазоні плівка стає
суцільною та демонструє властивості насипного срібла. Опір наближається до
65

, градусів
значення, характерного для масивного металу.
На ранніх етапах осадження зерна мають обмежену електричну
взаємодію через просторову ізоляцію. Зі збільшенням товщини зерна
з'єднуються, формуючи провідні канали. У тонких плівках значна частка
електронів розсіюється на поверхні, що збільшує опір. У тонких плівках з
дрібними зернами більший вплив мають зернові межі, що також сприяє
збільшенню опору.
Графік має вигляд різкого спаду на малих товщинах, а далі наближається
до асимптоти, що відповідає опору масивного срібла. Електропровідність
тонких плівок срібла, отриманих резистивним методом, є важливою
характеристикою, що впливає на їх використання в електроніці та
матеріалознавстві. Ось деякі особливості, які варто врахувати:
1. Товщина плівки: зменшення товщини плівки може призвести до
зниження електропровідності через підвищений опір на границях зерен і
поверхні.
2. Температура : провідність металів, включаючи срібло, зазвичай зростає
з підвищенням температури, але в тонких плівках цей ефект може бути
модифікований через розсіяність носіїв заряду.

66

Висновки до розділу 3
Дослідження методом атомно-силової мікроскопії показали, що
нанесення срібних плівок на підложки без попереднього підігріву призводить
до формування деформацій у вигляді горбків і складок на поверхні. Це свідчить
про низьку адгезію срібних плівок до підложки та значні механічні напруження
в їхній структурі.
Резистивно напилені плівки срібла демонструють високу
електропровідність завдяки щільній структурі та мінімальній кількості
дефектів.
Електропровідність зростає зі збільшенням товщини, оскільки
формуються континуальні шари. Завдяки методу резистивного напилення
плівки мають хорошу адгезію до підкладки.
При товщинах менше 10 нм плівки можуть демонструвати островкову
структуру, що впливає на їхні оптичні та електричні властивості.
Значення показника поглинання тонких плівок срібла, отриманих
резистивним напиленням, залежить від їх товщини, структури та умов
формування. Для зниження поглинання необхідно забезпечити рівномірне
напилення, високу адгезію до підложки та враховувати оптичні властивості
плівки й підложки. Оптимальні параметри плівок забезпечують поглинання не
більше 10% при високій відбивній здатності.
Елліпсометричні вимірювання підтвердили, що плівки, отримані методом
резистивного напилення, характеризуються більш щільною структурою. Це
проявляється у вищих значеннях оптичних констант, таких як коефіцієнт
заломлення (n) і коефіцієнт поглинання (k).
Більш щільна структура плівок свідчить про меншу кількість пор і
дефектів, а також про більш компактне розташування зерен у матеріалі. Така
щільність може забезпечити покращені механічні, оптичні та електропровідні
властивості, що є важливим для застосування плівок у різних сферах, зокрема в
оптиці, електроніці та сенсорах.

РОЗДІЛ 4.ОХОРОНА ПРАЦІ
67

4.1 Монтаж системи заземлення
Монтаж модульно-штирьової системи заземлення

Рисунок 4.1 Модульно-штирьова система заземлення

Модульну штирьову систему заземлення утворюють вертикальні сталеві
стрижні і з’єднувальні муфти. Дивіться рис.4.2 і рис.4.3. Стрижні, кожен
довжиною 1,5 м, покриті шаром міді. Муфти, виконані з латуні, призначені для
з’єднання стрижнів між собою.

Рисунок 4.2 Стрижень заземлення 58-11″UNC
- довжина стрижня: 1500 мм;
- діаметр стрижня: 14,2 мм;
- різьблення: 5/8”-11UNC з двох сторін, обміднені;
- довжина різьблення: 30 мм;
- вага, 1,85 кг;
- латунь Л-63 (допускається виготовлення з бронзи);
68

- довжина 70мм;
- діаметр 22 мм; різьба внутрішня: 5/8”-11UNC;
- довжина різьби 60 мм;
- вага 0,114 кг.

Рисунок 4.3 Муфта з’єднувальна МС-58-11

В комплект пристрою входять латунний затиск, необхідний для з’єднання
вертикальної і горизонтальної складових контуру заземлення. Вертикальною
складовою я буду називати сталевий стрижень, горизонтальною – сталеву
смугу або мідний дріт від розподільного щитка до контору заземлення.
Дивіться рисунок 4.4. До складу обладнання входять два типи сталевих
наконечників, які накручуються на стрижень, що вертикально забивається в
землю. Кожен наконечник застосовується для свого типу ґрунту: ґрунт
підвищеної твердості або звичайний ґрунт.
69

Рисунок 4.4 Затискачі універсальні МС-58-11
- довжина наконечника – 42 мм;
- діаметр сталевого наконечника 20 мм;
- різьба: внутрішня 5/8”-11UNC;
- довжина різьблення: 20 мм;
- вага 0,045 кг.
70

Рисунок 4.5 Наконечник 58-11″UNC

До основного обладнання системи додається посадочний майданчик
рисунок 4.6 і спеціальна насадка рисунок 4.7. Вони потрібні для програми і
передачі зусиль вібраційного молота.

Рисунок 4.6 Посадочний майданчик 5/8”-11UNC
71

Рисунок 4.7 Насадка ударна НУ
- довжина 53 мм;
- діаметр 23,6 мм;
- різьба зовнішня 5/8”-11UNC;
- довжина різьби 35 мм;
- вага 0,110 кг;
- довжина 265 мм;
- діаметр основної частини 18 мм;
- діаметр робочої частини 11,7 мм;
- довжина робочої частини 14,5 мм.
До основного обладнання додаються антикорозійна електропровідна
рідка паста для захисту від корозії (рисунок 4.8) та захисна стрічка (рисунок
4.9) для затискного з’єднання вертикальної і горизонтальної складових системи.
Електропровідне графітове мастило служить для отримання постійного
електричного ланцюга заземлюючого вертикального електроду. Це всесезонний
мастильний електропровідний склад. Мастило наносять на різьбові з’єднання
всіх конструктивів монтажу. У нього гарне зчеплення з поверхнею і його
параметри не змінюються з часом при нагріванні стику з’єднання струмом 1,2
кА до температури + 400С. Воно захищає від корозії, і підтримує сталість
електричного опору в умовах експлуатації. При застосуванні мастила вдається
зменшити на 9-11% опір стику. При нагріванні мастило не тече, а опір стиків на
55-60% зменшується за рахунок гарного заповнення нерівностей стику.
72

Рисунок 4.8. Мастило антикорозійне струмопровідне

Рисунок 4.9. Стрічка антикорозійна
Для використання рекомендую стрічку антикорозійну PREMTAPE, 30 мм,
10 м, стрічку антикорозійну полімерно-асмольну «Ліам» або бутилову
антикорозійну клейку стрічку, вологонепроникну.

Стрічка використовується для захисту підземних і надземних труб,
стрижнів, клапанів, арматури, металевих фітингів від корозії. Вона володіє
хорошою пластичністю навіть під впливом температур. Володіє стійкістю до
кислот, лугів, солей і мікроорганізмів, не пропускає воду, водяний пар і гази.

Рисунок 4.10 вібромолот
Для зручності встановлення цієї системи треба мати в користуванні
вібромолоти (рисунок 4.10), а для контролю опору розтіканню основних
73

заземлювачів – прилад вимірювання опору рисунок 4.11. Я рекомендую
використовувати вібромолоти типу BOSCH GSH 11 E Professional ф. Bosch або
MH 1202 E Makita ф. Makita. В якості приладу для вимірювання опору
заземлення раджу взяти прилад типу Ф4103-М1

Рисунок 4.11. прилад вимірювання опору

74

4.2 Монтажні роботи
Установка приладу для вимірювання опору
Прилад для вимірювання опору ми встановимо поруч з місцем, де
зібралися виконувати монтаж контуру заземлення. Місцем для цього ми
визначаємо яму 200 х 200 х 200 мм, вириту на відстані 1,5 м від виходу з стіни
будинку горизонтальної складової контуру заземлення. Це може бути сталева
смуга або мідний дріт. Вимірювальні електроди, необхідні для виконання
вимірів, розміщуємо на відстані 25 і 10 м по різні сторони від приладу і
вганяємо їх у землю. Потім електроди підключаємо до приладу Ф4103-М1.
Схему установки вимірювальних електродів дивіться на рисунок 4.12.

Рисунок 4.12. Схема підключення вимірювальних електродів

Монтаж першого вертикального модульного штиря
Приступаємо до монтажу самого заземлення. Накручуємо на один кінець
стрижня наконечник. Вся різьба на сталевому обладнанні, що гарантує нам
фірма, нанесена після покриття стрижня і наконечників міддю. Перш, ніж
виконати з’єднання, опрацюємо наконечник антикорозійною струмопровідною
пастою. На другий кінець стрижня накручуємо сполучну муфту, яку також
потім заливаємо антикорозійною струмопровідною пастою. Зверху накручуємо
75

посадкову головку для докладання зусиль вібромолота. Змонтований стрижень,
наконечником донизу, як можна далі зусиллям рук встромляємо в підготовлену
яму, в ґрунт. Далі використовуємо вібромолот. Він у нас працює від мережі
220В. Приставляємо ударний пристрій вібромолота до майданчика стрижня,
включаємо молот і притримуючи це поєднання, буквально за 20 секунд,
встромляємо стрижень на всю довжину в землю, залишивши 20 см над дном
ями, щоб з’єднати з іншим стрижнем.
Вимірювання проміжного опору розтікання
Знімаємо посадочний майданчик із штиря і проводимо вимірювання
опору розтікання. Ми з’єднуємо прилад Ф4103-М1 з встановленим стрижнем.
Опір на глибині 1,5 м становить, припустимо, 485 Ом.
Для досягнення заданого опору розтікання модульна штирьова система
пропонує поглиблювати вертикальні штирі, нарощуючи секції заземлення, один
на одного. Виконуємо всі рекомендації по інструкції.
Монтаж наступних вертикальних модульних штирів
Обробляємо сполучну муфту пастою і вкручуємо у неї другий мідний
стрижень. На стрижень накручуємо другу сполучну муфту, обробивши
антикорозійною пастою, і знову кріпимо посадкову голівку. До пристрою
прикладаємо вібромолоти і повторюємо попередній процес. Контролюємо опір
розтіканню.
Процес нарощування стрижнів ми будемо виконувати до тих пір, поки
опір розтіканню не досягне значення менше 4 Ом. При виконанні цього процесу
ми не будемо забувати обробляти з’єднання кожної секції заземлення захисною
антикорозійною пастою. Нарешті, після установки сьомого стрижня, ми
отримали опір розтіканню, припустимо, 3,35 Ом на глибині 10,5м.
Монтаж горизонтального заземлювача в модульній штирьовій системі
Тепер приступаємо до монтажу з’єднання вертикального і
горизонтального заземлювача заземлювального провідника. Для підключення
сталевої смуги або кабелю до стрижня використовують латунний затискач.
Одна складова частина затиску адаптована для підключення штиря, інша
половина є посадковим місцем сталевої смуги або кабелю. На той, що виступає
76

з землі, кінець стрижня кріпимо латунний затискач болтовими з’єднаннями. До
цього ж затискача підводимо горизонтальну складову заземлення: сталеву
смугу або мідний кабель і також кріпимо за допомогою болтових з’єднань.
Кабель (смугу) та штир поділяє спеціальна розділова пластинка, яка необхідна
для запобігання вогнища біметалевої корозії при контакті різнорідних металів.
Після підключення смуги або кабелю болтові з’єднання обробляємо
спеціальною стрічкою типу PREMTAPE. Вона забезпечує додатковий захист
від корозії контакту вертикальної і горизонтальної складових заземлення.
Контур заземлення, виконаний з допомогою модульної штирьової
системи, може мати конфігурацію одно крапкового або багато точкового
контурів заземлення, який дозволить досягти необхідного опору заземлювачів.
Переваги модульної штирьової системи заземлення
Нарисувавши графік рисунок 4.13, що відображає залежність опору
розтіканню від глибини заземлюючого стрижня, підіб’ємо підсумок виконаної
роботи. Встановлена система заземлення менш ніж за годину дозволила
досягти опору розтіканню менш ніж 4 Ома.

Рисунок 4.13 Динаміка зміни опору заземлення від глибини стрижня

Для виконання заземлення модульним штирьовим способом потрібен, по-
перше, вібромолот, щоб позбавити монтажника від зусиль; по-друге,
вимірювальний прилад, і по-третє, другий монтажник-помічник, щоб
підтримувати стрижень під час роботи вібромолота.
77

Встановлюємо, в чому ж переваги системи модульного штирьового
контуру заземлення порівняно з загальновизнаним і всюди використовуваним
класичним контуром заземлення.
- модульна штирьова система зайняла площу менше одного квадратного
метра, тобто обмеженість території монтажу їй не перешкода;
- відсутні виснажливі земляні роботи, все робить один вібромолот;
- не потрібно зварювання, всі з’єднання модульної штирьової системи
проводяться сполучними муфтами;
- високий термін служби більше 30 років, завдяки антикорозійним
покриттям і змащенням, тобто висока стійкість до грунтової та
електролітичної корозії;
- використання глибинної модульної штирьової системи дозволяє не
залежати від особливостей грунту;
- проста конструкції по влаштуванню і доступна кожному по частині
монтажу, може впоратися навіть одна людина.
Звичайно, постане питання про вартість такої системи. Вартість
обладнання для пристрою контуру заземлення з допомогою модульної
штирьової системи складе приблизно 500USD. Вартість робіт по монтажу
системи складе 120USD. Класична система заземлення за матеріалами буде
коштувати 100USD і 120USD оцінюються монтажні роботи. Але хочу сказати,
що, хоча класична система дешевше, всі сім перерахованих вище переваг
виправдовують витрати на встановлення модульної штирьової системи
заземлення.
Після виконання пристрою контуру заземлення необхідно оформити
документи: протокол вимірювань; акт прихованих робіт; паспорт заземлення зі
схемою. Все це повинно зберігатися у власника.

78

Висновок до розділу 4
Модульно-штирьова система заземлення – це сучасний спосіб створення
ефективного контуру заземлення, який складається з набору металевих модулів
(штирів), що з'єднуються між собою послідовно. Така система застосовується
для захисту електрообладнання, будівель та споруд від впливу грозових
розрядів та небезпечних стрибків напруги.
Модульно-штирьова система заземлення є ефективним, довговічним і
гнучким рішенням для забезпечення електробезпеки. Її використання дозволяє
досягти низького опору заземлення навіть у складних умовах, що робить цю
технологію популярною як у промисловості, так і в приватному секторі.

79

Висновки
1. Проведено літературний огляд по сучасним вакуумним методам
напилення тонких срібних
2. Розглянуто сучасні методи дослідження характеристик тонких оптичних
покриттів.
3. Дослідження методом атомно-силової мікроскопії показали, що
нанесення срібних плівок на підложки без попереднього підігріву призводить
до формування деформацій у вигляді горбків і складок на поверхні. Це свідчить
про низьку адгезію срібних плівок до підложки та значні механічні напруження
в їхній структурі. Резистивно напилені плівки срібла демонструють високу
електропровідність завдяки щільній структурі та мінімальній кількості
дефектів. Електропровідність зростає зі збільшенням товщини, оскільки
формуються континуальні шари. Завдяки методу резистивного напилення
плівки мають хорошу адгезію до підкладки. При товщинах менше 10 нм плівки
можуть демонструвати островкову структуру, що впливає на їхні оптичні та
електричні властивості. Значення показника поглинання тонких плівок срібла,
отриманих резистивним напиленням, залежить від їх товщини, структури та
умов формування. Для зниження поглинання необхідно забезпечити рівномірне
напилення, високу адгезію до підложки та враховувати оптичні властивості
плівки й підложки. Оптимальні параметри плівок забезпечують поглинання не
більше 10% при високій відбивній здатності. Елліпсометричні вимірювання
підтвердили, що плівки, отримані методом резистивного напилення,
характеризуються більш щільною структурою. Це проявляється у вищих
значеннях оптичних констант, таких як коефіцієнт заломлення (n) і коефіцієнт
поглинання (k). Більш щільна структура плівок свідчить про меншу кількість
пор і дефектів, а також про більш компактне розташування зерен у матеріалі.
Така щільність може забезпечити покращені механічні, оптичні та
електропровідні властивості, що є важливим для застосування плівок у різних
сферах, зокрема в оптиці, електроніці та сенсорах.
4. В розділі охорона праці розглянуто модульно-штирьову систему
заземлення
80

Список використаної літератури

1. О.П. Шиліна, В.І. Савуляк, А.Ю. Осадчук Вакуумно-конденсаційне
напилювання покрить., навчальний посібник. Вінниця: ВНТУ, 2007. 96с.
2. Покриття у приладобудуванні : монографія / В. С. Антонюк. Г. С.
Тимчик, Ю. Ю. Бондаренко та ін. Київ : НТУУ «КПІ». Вид-во «Політехніка»,
2016. - 360 с.
3. Нанесення покриття: навчальний посібник / Корж В.М., Кузнецов
В.Д., Борисов Ю.С., Ющенко К.А. за редакцією НАН України К.А. Ющенка К.:
Арістей, 2005 р. 204 с.
4. Корж В. М. Технологія та обладнання для напилення: Навчальний
посібник. К.: НМЦВО, 2000. 152 с.
5. Рожков О.Д. Технологія нанесення покриттів. Частина I: Навч.
посібник. – Дніпропетровськ: НМетАУ, 2008. 51 с
6. Заячук Д. М. Нанотехнології і наноструктури: Навч. посібник.
Львів: В-во «Львівська політехніка», 2009. 580 с
7. Поверхностные явления и фазовые превращения в
конденсированых пленках / Н.Т.Гладких, С.В. Дукаров, А.П.Крышталь, и др./
Харьков: ХНУ имени В.Н. Каразин, 2004. 276с.
8. Проценко І.Ю., Шумакова Н.І. Технологія одержання і
застосування плівкових матеріалів: Навчальний посібник. Суми: Вид-во
СумДУ, 2008. 198 с.
9. Тонкоплівкові матеріали та технології їх одержання: Навч.
посібник. / Калинушкін Є.П., Федоркова Н.М., Синиціна Ю.П. та ін.
Дніпропетровськ: НМетАУ, 2009. 175 с.
10. Pelliccione M. and Lu T.-M. Evolution of Thin Film Morphology.
Modeling and Simulations. N. Y.: Springer, 2008. 206 p.
11. Інженерія поверхні: Підручник / Ющенко К. А. , Борисов
Ю. С., Кузнецов В. Д., Корж В. М. К.: Наукова думка, 2007. 559 с.
12. Корас В.М. Технологія та обладнання для напилення: Навч.
посібник. К.: НМЦ ВО, 2000. 152 с
81

13. Панфілов. Ю Нанесення тонких плівок у вакуумі. "Технології в
електронній промисловості, 2007. № 3. С. 76-80.
14. Міжнародний стандарт ISO 9211-1: 1994(E) Оптика і оптичні
прилади – Оптичні покриття – Частина 1. Визначення.
15. Міжнародний стандарт ISO 9211-2: 1994(E) Оптика і оптичні
прилади – Оптичні покриття – Частина 2. Оптичні властивості.
16. Міжнародний стандарт ISO 9211-3: 1994(E) Оптика і оптичні
прилади – Оптичні покриття – Частина 3. Стійкість до зовнішнього впливу.
17. Handbook of Thin-Film Deposition Processes and Techniques. 2nd Ed. /
Ed. by Krishna Seshan. - N. Y.: William Andrew Publishing, 2002. 656 p.
18. Геворкян Е.С., Тимофеєва Л.А., Нерубацький В.П., Мельник О.М.
Інтегровані технології обробки матеріалів: підручник. Харків: УкрДУЗТ, 2016.
238 с.
19. Thin Film Materials Technology: Sputtering of Compound Materials
Ed. by K. Wasa, M. Kitabatake, H. Adachi. - N. Y.: William Andrew, Inc., 2004.
518 p.
20. Функціональні матеріали та покриття : навчальний посібник / М. О.
Азарєнков, В. М. Береснєв, С. В. Литовченко та ін. Х. : ХНУ імені В. Н.
Каразіна, 2013. 202 с.
21. Л.Р. Шагінян Механізми формування тонких плівок та покриттів,
отриманих різними методами фізичного осадження. АН України, Інститут
проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України. К. :
Академперіодика, 2017. 174 с. (Українська наукова книга іноземною мовою).
22. Установка вакуумная. Модель ВУП-5. Паспорт , 1990
23. Атомно-силовой мікроскоп „NT-206V” інструкція 2003
24. МИИ-4 Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Л.,
1983.
25. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний
опис. Загальні вимоги та правила складання»: методичні рекомендації з
впровадження/уклали: Галевич О.К., Штогрин І.М. Львів, 2008 20с.
82

26. ДСТУ. 3008-95 Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.
83

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets