Плазмо-химическое осаждение бороуглеродных покрытий, их структура, свойства и применение тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ПЛАЗМО-ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ БОРОУГЛЕРОДКЫХ ПОКРЫТИЙ, ИХ СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

специальность 02.00.04 - физическая химия

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математичосних наук

На правах рукописи

КАЛЯЕВ ЛНАРЕО иГОРЕШЧ

УДК 537.534. 9:535. 21:

621. 039. 55

МОСКВА

1992

РОССИЙСКАЯ Л К Л л 2 М И I НАУК ИНСТИТУТ «ЗНЗНЧКСКОЙ ХИНКИ

ПЛАЗНО-ХНШГШСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ БОРОУГЛЕРОДШХ ПОКРЫТИЙ, ИХ СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

Специальность 02.00,04 - физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фязико-натвматических наук

На правах рукописи

ХАНАЕВ АНДРЕИ 11ГОРЕШЧ

УДК 337. 534. 9:333. 21:

621. 039. 53

НОСКВА 1992

Работа выполнена в Институте физической хин» РАН

НаучныК руководитель кандидат физико-математических наук Шарапов О. Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Иордкович В. II доктор физико-математических наук Бегранбеков Л. Б.

Ведущая организация: Российский научный центр - Курчатовский институт, Москва

Защита диссертации состоится ОКМ^/и-Ч юдА-- в У/я.40

часов на заселении Специализированного совета К. 002. 88.01 при Институте физической химии РАН ( 117915, ГСП-1, Ленинский проспект, 31).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке химической литературы РАН ( НОНХ РАН, Косква, Ленинский пр-т, 31 ),

Автореферат разослан " н_1992года

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук п- Платонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Модифицирование поверхности материалов с целью придания■им новых заранее заданных свойств является на сегодняшний день одним из актуальных направлений в создании ресурсо- и энергосберегающих технологий. Одним из способов модифицирование поверхности является нанесонио на известные а широко распространенные материалы тонких покрытий. В последние годы большой интерес вызывают аморфные гидрогенизи-рованньш углеродные и бороуглеродные покрытия. Это связано с их высокими прочностными, коррозионными и эрозионными свойствами, что дает возможность применять их в качестве защитных покрытий различного назначения.

Особый интерес к таким покрытиям проявляется в термоядерном материаловедении. Это вызвано необходимостью умоньшония поступления п плазму примесных атомов, особенно неталличос-и>1Х, имеющих высокий атомный номер. Использование объемных углеродных материалов в качестве экранов не позволяет полностью закрыть все металлические поверхности и исключить попадание распыленных атомов металлов в плазму. Применение же покрытий, осажденных на внутреннюю поверхность разрядной камеры термоядерных установок - токамаков, привело к существенному уменьшению поступления в плазму примесей и в результате к снижению радиационных потерь. Причем применение плазьо-химически осажденных бороуглеродных покрытий позволило уменьшить поступл ние не только тяжелых ( это обеспечивают и чисто углеродные покрытия ), но и легких элементов, таких как углерод и кислород. В существующих в настоящее время методиках получения бороуглеродных покрытий в качестве исходных боросо-

держащих вошоств используются либо диборан - высокотокснчный в взрывоопасный газ, либо бортриметил - вещество менее токсичное, но склонное к возгорание на воздухе.

Поэтому разработка простого и безопасного способа получения бороуглородных покрытий является актуальной и перспективной задачой термоядерного материаловеде чя.

Целы» настоящей работы являлось создание нового способа осаждопия бороуглородных покрытий и изучение их состава, структуры и свойств. В связи с этик в работе ставились следующие з: Л¿14И:

- разработать безопасный и экологически чистый способ плазмо-химического осаждения бороуглородных покрытий;

- изучить элементный и фазовый состав, структуру и закономерности роста бороуглеродных покрытий в зависимости от параметров осаждения - давления газовой фазы, температуры подложки, тока разряда, величины приложенного потенциала;

- исследовать свойства осажлошплх покрытий - оптические, эрозионные, диффузионные;

- выдать рекомендации по возможности использования этого метода для нанесения бороуглеродных покрытий па внутренние поверхности разрядных камер токамаков.

Научная новизна. Впервые предложен я реализован метод на-носения бороуглеродных покрытий с использованием малотоксичных и невзрывоопасных веществ - карборанов, не требующий специальных мер безопасности.

Проведено комплексное исследование структуры осажденных покрытий, эленентного состава и характера химических связей в них в зависимости от параметров осаждения. Показано, что из-

меняя давление газовой фазы, можно изненять соотношение бора я углерода в осаждаемом покрытии.

Исследована эрозионная стойкость бороуглеродных покрытий при взаимодействия с дейтераовой плазмой ( плотность тока ионов » 10,всм~ас""1. энергия ионов «50 эВ ). Показано, что эрозия икеот химическую природу и приводит к развитие никропор, изначально присутствующих в покрытии.

Впервые .изучено влияш э покрытий на проницаемость дейтерия сквозь никель как модельный конструкционный материал. Обнаружено, что покрытия значительно снижапт проникающий поток.

Практическая значимость. С помощью методики получения бо-роуглеродных покрытий, предложенной в работе, проведены операции боронизацин ( нанесения защитных бороуглеродных покрытий на внутреннюю поверхность разрядной камеры ) на ряде отечественных токанаков, что существенно улучшило их плазменные параметры.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

- разработка методики осаждения бороуглеродных покрытий с использованием керборанов;

- результаты экспериментального ксслрдоаання состава, хи-ничоских связей, структуры и скорости роста осаядвнпых покрытий;

- результаты исследований оптических характеристик покрытий:

- результаты исследований эрозии покрытий при их- взаимодействии с дейтериовой плазмой;

- результаты исследования влияния бороуглеродных покрытий

- б -

на водородопроницаемость никеля.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции по радиационному воздействии на материалы термоядерных реакторов ( Ленинград, 1990 ), 8-ом международном коллоквиуме по плазменным процессам ( Антибы. Франция. 1991 ), 5-ой международной конференции по материалам для термоядерных реакторов ( Клируотер, США, 1991 ), 10-ой международной конференции по взаинодействир плазмы с поверхностью ( Монтеров. США, 1392 ). Всесоюзной конференции по эл-липсометркк в оптической технологии (Санкт-Петербург, 1992 ), 2-ой международной конференции по радиационному воздействию на материалы термоядерных реакторов ( Санкт-Потербург,1992 ).

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ и сделано 7 докладов.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и общих выводов, общий обьск работы 115 страниц, /ключая 41 рисунок, одну таблицу и библиографию из 104 литературных источников.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальн сти проблем, решаеных в диссертационной работе, сформулированы ее цели, научная новизна и практическая значимость. Перечислены основные научные результаты н научные положения, выносимые на защиту.

1> яериой главе представлен оОзор литературы, посвящонный

плазмо-химнческоку осаждению бороуглеродных покрытий и изучению их состава, стуктуры и свойств.

В существующих на сегодняшний день методиках осаждения бороуглеродных покрытий в качестве боросодержащого вещества используется диборан - чрезвычайно токсичный и взрывоопасный газ, требующий специальных мер предосторожности при работе с них. ,

Осаждение покрытий проводилось в тлеющем разряде с введенной в него радиочастотной антенной. В качестве исходной применялась газовая смесь, состоящая из диборана, метана и газа-разбавителя - водорода или гелия. Давление во враня осаждения составляло от I до 10~3торр, в зависимости от модификации установки, напряжение - 250 + 350 В, плотность тока -10*30 ккА см'2. Покрытия осаждались на различные подложка -ннконель, нержавеющую сталь, кремний.

Соотношение бора и углерода ( В/С ) в покрытии существенный образок зависит от состава исходной газовой смеси и применяющегося газа-разбавителя. Содержание водорода в покрытиях в различных работах оценивается по от 8+10% до 25%. Увеличение температуры подложки во вреня осаждения приводит к снижению содержания водорода до « 0. 2%. Плотность осаждаеных покрытий равна « 1. 1 г см 3.

Получающиеся покрытия имеют аморфную структуру. С учетом большого содержания водорода их стали называть а-С/В:Н покрытиями. Покрытия пористые, разнер пор « 1 нм. Анализ химических связей показал, что пленки двухфазны - в них обнаружены алмазоподобная и карбидная фазы. Химического взаимодействия бора и углерода с кислородом, находящимся в покрытии в результате адсорбции из воздуха паров воды или кислорода, не

- в -

обнаружено.

Химическая эрозия а-С/В:Н покрытий сильно зависит от соотношения В/С в них. Ока минимальна в диапазоне соотношений 2 < В/С < 6. Покрытия обладает хорошей адгезией ко всем подложкам. Они имеют высокое электрическое сопротивление « 10е ♦ 1012ом см"1.

В последнее время предпринимаются попытки найти новые менее опасные вещества для осаждения из них бороуглеродных покрытий. Выбранные бортриметил ( В{ СН^) з) и бортрмзтил (В(С II )), хотя ■ менее токсичны, однако склонны к возгора-

2 S Э

нию на воздухе.

Соотношение В/С в покрытиях, получающихся при нслояьзова-нии этих веществ, невелико - 0.2*0.6. На сегодняшний день в литературе опубликовано очень мало данных об их струкруро, химических связях и их свойствах. -

Во второй главе описана экспериментальная установка, созданная для плазмо-химического осаждения покрытий и изучения их некоторых свойств, а также мотодика осаждения бороуглеродных покрытий.

Вакуумная часть установки состоит из четырех основных узлов: I - системы для осаждения покрытий ( остаточный вакуум в системе 10~£торр ), II - канеры для исследования взаимодействия покрытий с плазмой ( 10~*торр ), III - анализирующей камеры, IV - системы газокапуска ( ю"4торр ).

Основной частью как системы осаждения, так ■ системы ас-следования является ионно-плазменный источник, использующий тлеющий разряд с накаливаемым катодом и позволяющий получать плазменные потоки, близкие по характеристикам к ионным потекам на первую стенку токамаков - энергия ионов от десятков эВ

до 300 эВ, плотность ионного потока - 10,3+ю,7см"гс"\ плотность атомарного потока - Ю^-Ю^сн^с"1. Исследование характеристик всточника проводилось с помощью специально разработанного электростатического энергоанализатора, позволяющего работать при давлениях « Ю~эторр.

Анализирующая система предназначена для определения состава газовой фазы,во время осаждения. Она же использовалась для изучения водородопроницаемости покрытий, регистрируя диффузионные потоки дейтерия, проходящие сквозь исследуемую мембрану.

В качестве подложек для осаждения бороуглеродных покрытий использовались различные материалы - кремний, никель, нержавеющая сталь, молибден и кристаллы KCl. Покрытия наносились на подложки, находящиеся в специальной системе для облучения образцов. Во время осаждения температура образцов могла быть изменена в диапазоне 100 - 500°С, энергия конов, определяемая прикладываемый к образцу отрицательным потенциалом, могла изменяться от 20 эВ при плавающем потенциале образца до 500 эВ.

Из большого количества боросодержащих веществ для получения покрытий былп выбраны орто- и мета-карборан, два изомера, имеющие химическую формулу - C2D10!,12- При нормальных условиях это твердые порошкообразные вещества, малотоксичные, невзрывоопасные и не требующие специальных мер предосторожности. Они имеют высокое давление насыщенных паров ( при 100°С <* 10 торр ), и поэтому могут быть использованы в качестве рабочего вещества для ионно-плаэменного источника.

Осаждение покрытий проводилось в диапазоне давлений 3 10~э+ 5 ю"2торр как из чистых паров карборана, так и из смеси карборан-гелий. Температура подложек варьировалась от

50 до 250°С. При этой подложка находилась либо под плавающим потенциалом, либо под потенциалом 500В.

Анализ газовой фазы во время осаждения покрытий показывает, что основной компонентой в разряде является водород. Интенсивность пиков исходного карборана » ¿же интенсивности пика водорода более, чем на порядок.

В третьей главе приведены результаты исследований состава, структуры и скорости рйста бороуглеродных покрытий.

Исследования эленентного состава покрытий проводили с прннег гнием нетода рентгеноспектралыюго микроанализа, используя специальную программу для расчета тонких пленок с учетом сильного взаинного поглощения бором и углеродом линий В(Ка> и С(Ка>. Ошибка измерения массовой толщины не превышала 10%.

Покрытие состоит в основном из трех элементов - бора, углерода и водорода. Соотношение В/С в покрытии сильно зависит от давления, при котором проводилось осаждение. Оно меняется от 1.6 при давлении 3 10~3торр до 3. Б при 5 10_гторр. Это соотношение не зависит ни от вида подложки, на которую проводилось осаждение, ни от тенпературы, ни от величины приложенного потенциала. Содержание водорода в покрытии, определенное ядерными методани, велико - до 40+50 ат. х и одинаково при температурах 50 и 250°с. так что формула состава покрытий в зависимости от соотношения составляющих элементов может изменяться от ВгСН2 до B,CÍ1S.

Получаемые покрытия однородны, разброс нассовых толщин по образцу не превышает 15%. Исследование распределения элементов методом вторичной ионной масс-спектрометрии показало, что их концентрации примерно постоянны по всей толщине покрытий.

Содержание кислорода в покрытия обычно не превышает 2+5 ат%. Однако при нахождении покрытий на воздухе с течением времени его концентрация возрастает я по прошествии года становятся равной » 20ат%, причем концентрации бора я углерода остаются постоянными. Такое большое поглощение кислорода в виде паров воды или собственно кислорода свидетельствует о значительной пористости осаждаемых покрытий.

При осаждении покрытий из смеси карборан-гелий ( давление карборана 5 10~3торр) соотношение В/С в них такое же, как и при осаждении из паров чистого карборана при том же давлении. Добавление же к рабочей смеси воздуха привадит к резкому снижению содержания бора , количество же углерода остается неизменным ( соотношение В/С «0.2 ).

Анализ хянических связей проводился с применением нетодов рентгеноспектрального микроанализа и электронноспектрального химического анализа. Он показал, что при соотношении В/С в покрытии « 1.0+1. 6 атомы углерода с равной вероятностью окружены атомами бора к углерода, а при В/С - 3. 6 основное окружение атомов углерода составляют атомы бора. Анализ формы рентгеновских эмиссионных спектров показывает, что независимо от соотношения В/С в покрытии между атомами бора и углерода устанавливаются Бр3 связи. Этот вывод подтверждается и данными ЯК-спектроскопии.

Структурный анализ, проведенный с помощью просвечивающей электронной 1 якроскопкн, показал, что осажденные покрытия являются анорфными. Они по крайней мере двухфазны. При соотношении В/С « 1 + 1. 6 они состоят приблизительно из равного количества областей ( средний размер « 1+3 нм ) подобных карбиду бора с икосаэдрической ячейкой и углеродных областей, инеющих

алмазоподобную структуру. При увеличении соотношения В/С преобладающим элементом становится икосаэдр, характерны! как для исходного карборана, так я для карбидов я оксидов бора. Различия же в КК-спектре исходного карбора а и осажденных пленок указывает на то, что несмотря на подо( «а их структур, между ними существуют все же определенные различая.

Среднее координационное число в пленках по мере увеличения соотношения В/С увеличивается от 3 до 4*4.5, что тамже свидетельствует о переходе к икосаэдрической структуре, которая тс ретичеснм должна инеть координационное число, равное В. Меньшее значение этого числа свидетельствует о пористости покрытий.

Проведя измерения линейной толщины покрытий методами про-филометрии и эллипсометрии ■ зная массовую толщину, определили плотность покрытий. Она оказалась независящей от параметров осаждения и равной « 1. 6 г см~э как при соотношении В/С « 1. там и В/С » 2. 8.

Как оказалось, ни материал подложки, ми ее температура,. ни величина вытягивающего потенциала, ни давление рабочей смеси не влияют на скорость роста покрытий. Она остается постоянной и равной « 150 нм час"1, вплоть до максимально получаемых в наших экспериментах толщин « 1.5 мкм ( обычно толщина покрытий составляла 0.1 - 0.3 мкм ). Так как осаждение покрытий проводилось при постоянном ионном потоке, падающем на подложку ( « 2 10,6см"ас '), можно предположить, что скорость роста покрытий связана с величиной ионной компонентой плазмы. При увеличении же ионного потока ( это достигалось путем увеличения тока разряда, что приводит также и м увеличению атомарной компоненты плазмы ) скорость роста покрытий уменьша-

лась, а при потоках « Ю17ск 2с 1 покрытия совсем не образовывались, что вероятнее всего связано с превышением скорости эрозия покрытий над скоростью осаждения.

Зависимость состава ж структуры покрытий от давления может быть качественно объяснена при следующих предположениях. При низких давлениях « 5 10~3торр происходит практически полное разложение молекулы карборана. что объясняет равновероятность появления связей С-С я С-В в покрытяи. При этом бор, как более химически активный элемент, образует большое количество летучих я нелетучих соединений, способствующих его активному удалению яз разряда. С увеличением давления фрагменты, на которые распадается молекула карборана, становятся крупнее. Соотношение В/С в пленках увеличивается, а структура покрытия становятся схожа со структурой исходной молекулы.

В четвертой главе рассматриваются некоторые фязкко-хямяческио свойства покрытий.

Исследования оптическях свойств покрытий проводялясь катодом спектральной элляпсокетряя. Коэффициент поглощения а-В/С:Н покрытий в диапазона длил волн 460*640 нм увеличивается с увеличением соотношения В/С от к - 0.01 для покрытий с в/с « 1, до 0.03 для покрытий с В/С • 3. Коэффициент асе преломления в диапазоне длин волн 360+640 км не зависит от соотношения В/С я равен п - 1.944-2.0, что связано с одинаковой плотностью получаемых покрытий независимо от ах состава.

Анализ волновой зависякостя коэффициента поглощения позволяет оценить виряну запрещенной зоны, которая оказалась равной ДЕ » 3.5зВ, что дает основание отнести полученные бо-роуглеродкые покрытия к диэлектрикам, что подтверждается измерениями электрического сопротивления покрытий ( 10'+10и0м

си"').

Полученные данные показывает, что а-В/С:Н покрытия по своим оптическим характеристикам располагаются между алмазными и а-С:Н покрытиями, причем с уменьшением соотношения В/С в покрытии их свойства приближаются к свойствам алмазных покрытий. Это хорошо согласуется со структурой и характером химических связей в покрытии.

Исследование эрозионной стойкости бороуглеродных покрытий при их контакте с дейтериевой плазмой ( плотность ионного потока - 2 1016ск~2с~\ атомарного - 1 1016см~2с_1, энергия конов « 50 эВ ) показали, что в температурной диапазоне 100+500°С скорость эрозии не зависит ни от соотношения.В/С в покрытии, ни от температуры. Коэффициент эрозии уменьшается с дозой облучения н достигает своего стационарного значения « 8 10 3 ат/ион при дозе « 2 102|сн~2, что почти в 50 раз ниже скорости эрозии графитовых материалов. Для покрытий с соотношением В/С >1.6 эта величина постепенно уменьшается, при увеличении дозы облучения вплоть до значения О. 7 при дозо « з 1021см"2, тогда как для покрытий с соотношением В/С - 2.6 оно не меняется вплоть ал дозы облучения <* 3. 5 1021см~2.

При этом во всех покрытиях развивается пористость, достигающая при дозе " 2 1021сн 2 величины 40%, что было оценено эллипсометрнчески по изненению коэффициента преломления. Средний размер пор 1 составляет " 10 < 1 < 100 км. Наксиналь-ная пористость характерна для внешней части покрытий ( толщина слоя " .100 кн ). По мере продвижения к границе раздела покрытие-подложка плотность пор резко снижается.

При взаимодействии бороуглеродных покрытий с гелиевой планмок ( параметры плазмы такие ¡ко, как ы при использовании

дейтерия ) не происходит изменения коэффициента эрозии в зависимости от дозы облучения и пористость не развивается. Эти данные позволяет заключить, что эрозия покрытий в дейтериевой плазме инеот химическую природу. При этой идет развитие мик-ропор, которые изначально существуют в покрытии.

С развитием пористости после облучения дейтерием связано я- значительное увеличение содержания кислорода в пленках до 20% ( за время пребывания покрытий на воздухе, на превышающем 1 часа ), что сравнимо с содержанием кислорода в пленках, находившихся на воздухо более года. Наоборот, при облучении гелием, когда не происходит развития пористости, увеличения содержания кислорода не наблюдается.

Исследование влияния бороуглеродных покрытий на проницаемость дейтерия сквозь конструкционные материалы проводилось на специально разработанной диффузионной ячейке. В качество образца выбран никель, часто используемый как модельный натё-рпал. При исследовании применена иная методика получения покрытий, основанная на пероосаждении покрытия со стенок камеры, при взаимодействии с дойтериевой плазмой, на исследуемую мембрану, что даст возможность снизить скорость роста покрытия до " 7 им час 1 и изучить кинетику проникновения дейтерия в условиях формирования на поверхности металла а-В/С:Н покрытия. Бьшо обнаружено, что после первоначального резкого возрастания проникающего потока при включении разряда наблюдается быстрый спад с дальнейшим постепенным возрастанием и выходок на стационарный уровень. Такая сложная кинетическая кривая может быть объяснена влиянием на нестационарную стадию установления проникающего потока процессов зарождения и роста покрытия. При этой стационарные значения проницаемости при

температурах ниже 550°С о 5+7 раз ниже значений, характерных для проникновения дейтерия сквозь частую мембрацу. При температурах выше 550°С в результате деградации покрытия проихца-емость мембраны постепенно приближается к проницаемости чистого никеля.

Низкая энергия активации проницаемости - 3. з ккал моль-1 при температурах ниже 550°С может быть связана с тем, что лимитирующее стадией является проникновение дейтерия сквозь покрытие, которое идет по порам и определяется не диффузией, а эффузией, имеющей более слабую зависимость от температуры.

С использованием предложеной методики получения бороугле-родных покрытий были проведены операции бороризации четырех отечественных токамаков - Т-ЗК, Т-11Н, "Туман", Т-10. Покрытия привели к значительному улучшонип плазменных параметров -уменьшились радиационные потери на 20+50$, уменьшилось примерно до 1. Это свидетельствует о существенном снижении поступления в плазму примесей, связанных с распылением стенки токамака.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен новый способ получения аморфных бороуглерод-ных покрытий с использованием налотоксичиых я невзрывоопасных веществ - карборанов, не требующая принятия сп- дкальных мер предосторожности.

2. Показано, что покрытия являются однородный«, состоящими из бора, углерода и иодорода, причем соотношение В/С растет с увеличением Давлении карборана, .изменяясь от 1 до 3. С. Мзнинениб температуры подложки и приложенного потенциала не оказывают влияния на состав покрытия.

3. Установлено, что ближний порядок а покрытиях характеризуется примерно равновероятным присутствием связей с-с и В-С для соотношения В/С « 1, и формированием В-В связей для соотношения В/С » 3.6. Независимо от соотношения В/С между атоманя углерода я бора устанавливайся sp3 связи.

4. Обнаружено, что при соотношении В/С в покрытии 1 они по крайней мере двухфазны я состоят из областей размером « 1+3 ни, имеющих алназоподобную структуру и структуру карбида бора. По норе увеличения соотношения В/С икосаэдрическая структура, характерная как для карбидов, так и для исходного вещества - карборана, становится преобладающей. При соотношения В/С « 3. ß отмечено частичное упорядочение икосаэдров.

3. Установлено, что на скорость роста покрытий не оказывают влияния ни давление ( 3 10 3+5 10 2торр). ни температура осаждения ( 20+230°С), ни вытягивающий потенциал (до 500В): она остается постоянной в течение всего времени осаждения и равна « 150 im час 1. •

6. Проведенные исследования покаэапя, что по своим опти-чоским характеристикам покрытия располагаются между алназны-ни и а-С:Н покрытпяни, причем с уменьшением отнопения В/С в покрытиях юс свойства приближаются к свойствам алмазных покрытий. Оценка оптической ширины запрещонной зош дает значение «3.5 зВ, так что покрытия ножно отнести к диэлектрикам, что подтверждается оценками электрического сопротивления покрытий « 109+ ю"ом сн"\

7. Изучение эрозионной стойкости покрытий при их взаимодействии с дейтериевой плазмой показало, что скорость эрозии не зависит от температуры в диапазоне 100+500°С и она приблизительно в 50 раз ниже скорости эрозии графитовых материалов.

При этом в покрытиях развивается пористость, достигающая при больших дозах облучения « 40%.

8. Проанализировано влияние бороуглеродных покрытий на пронкцаеность дейтерия сквозь никель. Установлено, что при температурах ниже 550°С покрытия значн эльно, от 5 до 7 раз снижают проникающий поток, при повышен .и температуры влияние покрытий уменьшается.

9. С использованием разработанной методики проведены операции боронизации четырех отечественных токамаков, позвол! ¡шие значительно улучшить их плазменные параметры.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Фоничев А. И., Канаев А. И., Шарапов В. И. Использование электростатического энергоанализатора для изучения параметров ионно-плазменного источника//ПТЭ-1989-2-стр. 162-163.

2. Канаев А.И., Фомичев А. И. Исследование взаинодействия низкотемпературной плазмы с конструкционными материалами//Кетоды физико-химических исследований:Сб. науч. тр. /Институт физической ХИМИИ АН СССР М.-1990-Стр. 175-200.

3. Канаев А. И., Шарапов В.Н. . Захаров А. П., Городецкий А. Е., Алинов В.Х., Богомолов Д. Б. , Залавутдхнов P. X. , Рыбаков С. Ю. , Фомичев А. И. Структура и сотав бороуглеродных пленок, полученных плазмохимнческим осажденнен//ДАН СССР. Техническая фн-зика 1991-318-2-стр. 342-344.

4. Zakharov А.P., Kanaev A.I., Sharapov V.M., Gorodetsky А.Е. Plasma assisted deposition and characterization on a-B/C:H films// Le Vide, les Couches Minces, N 261, Mars-Avril 1992, 103-111.

5. Sharapov V.M.,Kanaev A.I., Zakharov A.P., Gorodetsky A.E.

Plasma deposited boronized carbon films// Journ.of Nucl.Mat.-1992-v.191-194.

6. Gorodetsky A.E., Kanaev A.I., Rybakov S.Y., Sharapov V.H., Zakharov A.P. et al A simple boronization technique for T-3H and T-11M tokanak chambers//Journ.of Nucl.Mat.-1992-v.191-194.

7. Alinov V.Ch., .Bogorcolow D.B., Churaeva M.N., Gorodetsky A.E., Zakharov A.P., Zalwutdinov R.H., Xanashenko S.L., Kanaev A.I., Rybakov S.Y., Sharapov V.M., Buzhinsky O.I., Oras-hin S.A., Hirnov S.V. Characterization of a-B/CiH films deposited fron the carborane precursors//Proceedings of 10th Int.Conf.Plasma-Surface Interaction. Monterey,USA,1992.

8. i.H. Канаев, В. H. Иарапов, Л.П.Захаров, С. Ю. Рыбаков Эрозия боро-углеродных пленок при вонно-плазменной воздействнн//-Теч. докл. 2°*международной конференции по радиационному воздействии на материалы термоядерных реакторов-Санкт-Петербург, 1992.-стр. 131.