Тонкие пленки ZrO2: Y2O3 (YSZ) толщиной 4‒5 мкм были сформированы на NiO-YSZ анодных подложках методом магнетронного распыления в атмосфере аргона и кислорода при различных расходах кислорода с последующим отжигом на воздухе при температуре 1200 C. Пленки изучали методами сканирующей, атомно-силовой микроскопии и рентгеновской дифракции. Количественное определение остаточных напряжений (макронапряжений I рода) в тонких пленках YSZ проводилось с использованием стандартного метода sin2. Упругие константы для каждого конкретного образца были определены из результатов наноиндентирова-ния. Показано, что в пленках YSZ, нанесенных магнетронным распылением, внутренние напряжения являются сжимающими и составляют –2,7 ГПа и –2,9 ГПа при осаждении в переходном режиме с дефицитом кислорода и оксидном режимах, соответственно. Осаждение в оксидном режиме приводит к формированию плотной и однородной структуры пленки YSZ с единичными закрытыми порами. Пленка YSZ, полученная в переходном режиме магнетронного распыления, содержит большое количество дефектов в виде пор, ее пористость превышает 60 %. Переход от режима осаждения пленок YSZ с дефицитом кислорода к оксидному режиму приводит к снижению шероховатости поверхности в 2 раза.
Thin films of ZrO2: Y2O3 (YSZ) with a thickness of 4–5 microns were formed on NiO-YSZ anode substrates by magnetron sputtering in an atmosphere of argon and oxygen at vari-ous oxygen rates, followed by annealing in air at a temperature of 1200 C. The films were studied by scanning, atomic force microscopy, and X-ray diffraction. The quantitative de-termination of residual stresses (macrostresses of the first kind) in YSZ thin films was car-ried out using the standard sin2 method. The elastic constants for each specific sample were determined from the results of nanoindentation. It is shown that in YSZ films deposited by magnetron sputtering, the internal stresses are compressive and amount to –2.7 GPa and –2.9 GPa during deposition in the oxygen-deficient transition and oxide modes, respective-ly. Deposition in the oxide regime leads to the formation of a dense and homogeneous YSZ film structure with single closed pores. The YSZ film obtained in the transient mode of magnetron sputtering contains a large number of defects in the form of pores, its porosity exceeds 60 %. The transition from the deposition mode of oxygen-deficient YSZ films to the oxide mode leads to a 2-fold decrease in surface roughness.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2025-13-5-444-456
