Details

Данная работа посвящена разработке серебряных отражающих покрытий с добавлением никеля для использования в диагностических системах томсоновского рассеяния проекта ITER, обеспечивающих стабильность микроструктуры при термическом воздействии. Эксперименты проводились с использованием кремниевых подложек, на которые наносились пленки толщиной 120 нм с концентрацией никеля 20,2 вес. % (серия 531) и 14,7 вес. % (серия 532). Для защиты от окисления применялся слой нитрида кремния. Характеризация включала измерение спектров отражения, анализ микроструктуры методами рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионного анализа и атомно-силовой микроскопии. Расчеты энергии сегрегации и взаимодействия примесей проводились с использованием МПА и УНЭП потенциалов, дескриптора ППАП, кластеризации k-means и линейной регрессии. В результате было установлено, что спектр отражения после отжига остался стабильным в диапазоне 200–900 нм, но отклонение пика около 300 нм указало на поверхностные изменения, связанные с появлением зерен серебра размером 0,3 мкм. Размер зерен в объеме пленки (21 и 22 нм для 20,2 и 14,7 вес. %) не изменился, что свидетельствует о подавлении их роста никелем. Размер зерна, полученный в ходе расчета, составляет 30 и 50 нм для 20,2 и 14,7 вес. % соответственно. Высокая концентрация никеля снизила отражение, поэтому для применения в зеркалах представляют интерес составы с меньшим содержанием никеля. Расчеты показывают, что для подавления роста зерен достаточно 1 ат. % никеля.

This work is devoted to the development of silver reflecting coatings with nickel addition. coatings with the addition of nickel for use in diagnostic systems Thomson scattering diagnostic systems of the ITER project, ensuring stability of the microstructure under thermal exposure microstructure under thermal influence. The experiments were carried out with silicon substrates on which films with a thickness of 120 nm and nickel concentration were deposited. nm thick films with nickel concentration of 20,2 weight % (series 531) and 14,7 weight % (series 532). A silicon nitride layer was used for oxidation protection. Characterization included measuring reflectance spectra, analyzing the microstructure by the methods of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive analysis and atomic force microscopy. Calculations of the energy segregation and impurity interactions were carried out using EAM and UNEP potentials, SOAP descriptor, k-means clustering and linear regression. As a result, it was It was found that the reflectance spectrum after annealing remained stable in the range of 200-900 nm, but a peak deviation around 300 nm indicated surface changes associated with the appearance of 0,3 μm silver grains. The size of the grains in the film volume (21 and 22 nm for 20,2 and 14,7 weight %) did not change, which indicates that their growth was suppressed by nickel. The grain size obtained in the calculation is 30 and 50 nm for 20,2 and 14,7 weight %, respectively. The high nickel concentration decreased the reflectance, so compositions with lower nickel content are of interest for mirror applications compositions with lower nickel content are of interest. Calculations show, that 1 atomic % nickel is sufficient to suppress grain growth.