Стехиометрия, фазовый состав и свойства сверхтвердых наноструктурных пленок Ti–Hf–Si–N, полученные с помощью вакуумно-дугового источника в высокочастотном разряде

Получены сверхтвердые наноструктурные покрытия (пленки) на основе Ti–Hf–Si–N с высокими физико-механическими свойствами. С помощью ядерных и атомно-физических методов анализа RBS, SIMS, GT-MS, SEM с EDXS, XRD и наноиндентирования были исследованы элементный, фазовый состав и морфология этих пленок в зависимости от подаваемого на них потенциала смещения на подложку и давления в камере. Обнаружено, что при уменьшении размера нанозерен nc-(Ti,Hf)N от 6.7 до 5 nm и формировании $\alpha$-Si$_3$N$_4$ (аморфной или квазиаморфной фазы как прослойки между нанозернами) возрастает нанотвердость от 42.7 до 48.4–1.6 GPa, однако дальнейшее уменьшение размера кристаллитов (Ti, Hf)N до 4.0 приводит к незначительному уменьшению твердости. Определена стехиометрия состава пленки, которая изменяется от (Ti$_{25}$–Hf$_{12.5}$–Si$_{12.5}$)N$_{50}$ до композиции (Ti$_{28}$–Hf$_{18}$–Si$_9$)N$_{45}$, также изменяется значение параметра решетки твердого раствора (Ti, Hf)N.