Синтез тонких пленок алюмомагниевой шпинели реакционным анодным испарением Al и Mg

Исследованы структура и свойства пленок алюмомагниевой шпинели, полученных реактивным анодным испарением Al и Mg из отдельных тиглей в дуге низкого давления (Ar/O₂ смесь при 0.7–1.2 Па) и осаждением паров на подложку при 400–600°C. Ток разряда с полым самонакаливаемым катодом распределялся между анодом (10–30 А) и тиглями с Mg (0.8–1.6 А) и Al (4–16 А), что обеспечивало независимое изменение скорости осаждения пленок, плотности плазмы, парциальных давлений паров металлов и концентраций элементов в пленках. Снижение скорости окисления Mg и стабилизация процесса испарения достигнуты повышением плотности мощности электронного потока на поверхности Mg внутри тигля и переходом из режима сублимации в режим испарения из жидкого состояния путем уменьшения апертуры тигля из Mg. Высокая плотность потока паров Mg в малой апертуре препятствует поступлению кислорода внутрь тигля. Температура кристаллизации шпинели в условиях бомбардировки растущей пленки ионами с энергией 25–100 эВ при плотности тока 2 мА/см² составила ~400°C. Пленки охарактеризованы методами растровой электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и микротвердометрии. Пленки кубической шпинели имели сильную текстуру (100) и уровень искажений кристаллической решетки ~1%. Скорость осаждения пленок нестехиометрической шпинели с регулируемым в пределах 1.2–2.4 относительным содержанием атомов Al и Mg составляла 1–3 мкм/ч.