ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ЛЕЙКОСАПФИРА ПУЧКОМ ИОНОВ АРГОНА ПОД МАЛЫМ УГЛОМ ПАДЕНИЯ К ПОВЕРХНОСТИ

Предмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования особенностей воздействия пучка ионов аргона на поверхность сапфира под малыми углами к поверхности. В качестве экспериментальных образцов использовались механически шлифованные и дефектные эпиполированные пластины лейкосапфира размерами 20 × 20 × 1,2 мм. Исходная шероховатость поверхности шлифованных образцов составляла 0,250–1 мкм, эпиполированных — 5–10 нм. Метод. Для проведения исследований использована установка ионно-лучевого осаждения, включающая в себя ионный источник типа КЛАН-53M с нейтрализатором ионов. Ионный источник генерирует ионный поток с энергиями в диапазоне 150–1500 эВ при выходной плотности ионного тока до 4 мА/см², с ионным током от 10 до 80 мА. Исследования проведены при разных технологических параметрах ионно-лучевой полировки: энергии ионов, угле между поверхностью сапфира и осью ионного пучка α. Основные результаты. Выявлены эффекты изменения морфологии поверхности сапфира как с сохранением, так и с изменением общего уровня шероховатости, а также эффект структурирования поверхности при обработке в двух проекциях с формированием пологих вершин диаметром 2 мкм. Результаты эксперимента показали, что максимальная эффективность (наибольшее значение изменения средней арифметической шероховатости поверхности) при ионно-лучевой полировке наблюдается при α равном 15° и энергии ионного пучка 400 эВ. При значении α от 25 до 30° происходит ориентированное изменение морфологии поверхности от симметрично упорядоченного микрорельефа поверхности на асимметричный. При этом пологие стороны мало стравливаются, и наблюдается эффект крутого теневого выглаживания локального микрорельефа, но с сохранением общего уровня шероховатости на прежнем уровне. После обработки поверхности данного образца ионным пучком на первом этапе эксперимента произведена повторная обработка под углом 90° по отношению к предыдущей обработке, что привело к перекрестному распылению теневых участков и оформлению пологих вершин диаметром около 2 мкм (эффект структурирования поверхности подложки). Практическая значимость. После проведения ионно-лучевой полировки образцов эпиполированной сапфировой подложки наблюдается сглаживание наиболее высоких неровностей поверхности, причем значение средней арифметической шероховатости поверхности снизилось с 5,7 до 0,9 нм для полированного образца.