ФОРМИРОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК КАРБИДА БОРА, ОБОГАЩЕННОГО ИЗОТОПОМ ¹⁰B, при низких температурах

Тонкопленочные конвертеры нейтронов на основе карбида бора B₄C, обогащенного изотопом ¹⁰В, наносимые на подложки из алюминия, алюминиевой фольги и полимерных пленок большой площади, являются перспективным материалом для создания новых детекторов нейтронов. Нанесение пленок B₄C методом магнетронного распыления на такие основания сильно осложняется необходимостью нагрева подложек до температуры 400 °С и более, что может приводить к их деформации. В работе показано, что применение ионного ассистирования в процессе магнетронного осаждения B₄C приводит к формированию пленок нанокристаллической структуры, обладающих высокой прочностью и гибкостью, даже при понижении температуры подложки до 50 °С, а использование подслоя алюминия повышает адгезию. Получены тонкие пленки B₄C на подложках из алюминия 0,5 × 100 × 100 мм2 и 0,5 × 280 × 400 мм² в атмосфере аргона при температуре 400, 200 и 50 °С. Исследованы структура, состав и показатель преломления по пленкам на пластинах из кремния. Гибкость получаемых пленок и низкая температура формирования дают возможность нанесения конвертера нейтронов из ¹⁰B₄C на тонкие полимерные основания.

Thin-film neutron converters based on boron carbide B₄C, enriched with the ¹⁰B isotope, applied to thin substrates of aluminum, aluminum foil and polymer films of a large area, are a promising material for creating new neutron detectors. The application of B₄C films by magnetron sputtering on such bases is greatly complicated by the need to heat the substrates to a temperature of 400 °C or more, which can lead to their deformation. It is shown that the use of ion assistance in the process of magnetron deposition of B₄C leads to the possibility of forming films of nano-crystalline structure with high strength and flexibility, even when the temperature drops to 50 °C, and the use of an Al sublayer increases adhesion. B₄C thin films were obtained on 0.5 × 100 × 100 mm² and 0.5 × 280 × 400 mm² aluminum substrates in an argon atmosphere at temperatures of 400, 200 and 50 °C. The structure, composition and refractive index of films on silicon wafers are studied. The flexibility of the resulting films and the low formation temperature make it possible to create neutron converters from ¹⁰B₄C on thin polymer bases.