Morphology and sputtering of tungsten nitrides coatings exposed to deuterium plasma

Abstract

Processes of sputtering, surface modification and change in the stoichiometric composition of W and WN coatings deposited on stainless steel by cathodic arc evaporation were studied under the influence of low-energy (500 eV/D) deuterium plasma with fluence of (1…4.5)·10²⁴ D₂⁺/m² at room temperature. The composition of the WN coating changes under the influence of deuterium plasma, its enrichment with tungsten up to 100% is observed. Results of erosion studies indicated that the sputtering yields for coatings WN and W are ∼2.4·10⁻² at./ion and to be systematically higher than the published data which were measured for bulk materials.

Досліджено вплив низькоенергетичної (500 еВ/D) дейтерієвої плазми з флюенсом (1…4,5)·10²⁴ D₂⁺/m² за кімнатної температури на процеси розпилення, модифікацію поверхні та зміну стехіометричного складу покриттів W і WN, осаджених на нержавіючу сталь катодним дуговим випаровуванням. Опромінення дейтерієвою плазмою змінює склад покриття WN, спостерігається його збагачення вольфрамом до 100%. Результати досліджень ерозії показали, що коефіцієнти розпилення для покриттів WN і W становлять ∼2.4·10⁻² ат./іон і систематично перевищують опубліковані дані для об’ємних матеріалів.