Формування градієнтних станів в наношарових металевих плівкових композиціях через процеси на зовнішній поверхні

Встановлено закономірності енергетично індукованих дифузійних структурно-фазових перетворень в плівкових функціонально-градієнтних плоскошарових матеріалах з суттєво відмінними термодинамічними та кристалохімічними властивостями шарів металів (V-Ag, Pd-Ho, Ni-Cu-Cr, та ін.).
Для досліджених нанотовщинних плоскошарових матеріалів встановлено ефект «дифузійного насосу»: при енергетичному впливі в аргон-, азот-, киснево-, воднево-вмісних атмосферах та в вакуумі 10-3 Па, 10-7 Па фізико-хімічні процеси на зовнішній поверхні термодинамічно визначають дифузійне фазоутворення в об’ємі.
Ці закономірності мають ознаки суперпозиції процесів формування структурно-концентраційно-фазових розподілів внаслідок розділення в часі різних домінуючих механізмів дифузійного масопереносу (граничної дифузії, дифузії по об’єму, поверхневої дифузії) із "спотворенням" – внаслідок фактору нанорозмірності – балансу рушійних сил, уявлення про які історично складалися. Як наслідок – на відміну від процесів в масивному стані – в ході дифузійних перерозподілів в таких системах градієнти концентрації не зникають, однорідність концентраційних розподілів не досягається.
Варіювання складу атмосфери визначає закономірності структурно-фазових перетворень, можливість керування параметрами кристалічної будови, текстурою та розміром зерен, морфологією поверхні.
При відносно низьких температурах обробки, коли домінуючим механізмом дифузії є зернограничний, формування потрібної фази забезпечується міграцією границь зерен, внаслідок чого позаду границі формується реакційний шар потрібної фази.
Розвинуто алгоритми «комп’ютерного конструювання» матеріалів: на основі інтерполяційного підходу до оперування великими масивами даних про структуру і властивості матеріалів та на основі поєднання квантово-імітаційного моделювання з дослідною перевіркою його результатів.
Відкриті в роботі фізико-матеріалознавчі ефекти, встановлені закономірності цілеспрямованого формування градієнтних станів через процеси на зовнішній поверхні та розвинуті теоретичні підходи виступають в якості наукових основ розробки високих технологій виробництва нанорозмірних металевих плоскошарових композицій для мікро- та наноелектронних пристроїв з новими перспективними властивостями (магнітні, електрофізичні, антикорозійні та ін.).