Формирование градиентных состояний в нанослойных металлических пленочных композициях через процессы на внешней поверхности

Установлены закономерности энергетически индуцированных диффузионных структурно-фазовых превращений в пленочных функционально-градиентных плоскослойных материалах с существенно отличными термодинамическими и кристаллохимическими свойствами слоев металлов (V-Ag, Pd-Ho, Ni-Cu-Cr, и др.).
Для исследуемых нанотолщинных плоскослойных материалов установлен эффект «диффузионного насоса»: при энергетическом воздействии в аргон-, азот-, кислород-, водород- содержащих атмосферах и в вакууме 10-3 Па, 10-7 Па физико-химические процессы на внешней поверхности термодинамически определяют диффузионное фазообразование в объеме.
Эти закономерности имеют признаки суперпозиции процессов формирований структурно-концентрационно-фазовых распределений вследствие разделения во времени различных доминирующих механизмов диффузионного массопереноса (граничной диффузии, диффузии по объему, поверхностной диффузии) с «искажением» – вследствие фактора наноразмерности – баланса движущих сил, представления о которых исторически складывались. Как следствие – в отличие от процессов в массивном состоянии – в ходе диффузионных перераспределений в таких системах градиенты концентрации не исчезают, однородность концентрационных распределений не достигается.
Варьирование состава атмосферы определяет закономерности структурно-фазовых превращений, возможность управления параметрами кристаллического строения, текстурой и размером зерен, морфологией поверхности.
При относительно низких температурах обработки, когда доминирующим механизмом диффузии является зернограничной, формирование необходимой фазы обеспечивается миграцией границ зерен, вследствие чего позади границы формируется реакционный слой необходимой фазы.
Развит алгоритм «компьютерного конструирования» материалов: на основе интерполяционного подхода к оперированием большими массивами данных про структуру и свойства материалов и на основе объединения квантово-имитационного моделирования с опытной проверкой его результатов.
Открытые в работе физико-материаловедческие эффекты, установленные закономерности целенаправленного формирования градиентных состояний через процессы на внешней поверхности и развитые теоретические подходы выступают в качестве научных основ разработки высоких технологий производства наноразмерных металлических плоскослойных композиций для микро- и наноэлектронных приборов с новыми перспективными свойствами (магнитными, электрофизическими, антикоррозионными и др.).