WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

ся явление образования кластеров из перенасыщенного Для проверки этого предположения был проведен пара в результате расширения его в область низкого анализ химического состава пленок кобальта, получендавления (вакуум). Охлаждение пароплазменной смеси в процессе расширения ведет к образованию класте- ных методом ИПИ, с помощью Оже-электронной спектроскопии (ОЭС). На рис. 7 показан Оже-профиль ров. Поэтому наиболее эффективным методом создания распределения элементов по глубине образца. Оценка кластерных пучков является лазерное испарение из-за концентрации элементов, выполненная с учетом коэфвысокой удельной поверхностной температуры [4].

фициентов элементной чуствительности, представлена в Используемая нами технология для изготовления табл. 2. Данные второй строки таблицы получены для образцов имела в основном те же атрибуты, которые образца, предварительно протравленного ионами Ar+ на описаны в литературе и широко используются для полувсю глубину измерения.

чения кластерных пучков. Однако изготовленные по этим Результаты этого исследования показывают, что в технологиям пленки, когда они собраны из низкоэнерпленке необычно большое содержание углерода (более гетических кластерных пучков (нейтральных или без 30 at.%). При обычных термических методах изготоускорения), подобны обычным пленкам, выращенным вления пленок в вакууме порядка 10-6 Torr содержание с помощью методов термического испарения. В этом углерода не превышает 3–4 at.%, при этом кислорода случае, так как энергия пучка мала (меньше 1 eV/atom), примерно в 4 раза больше, чем в нашем случае. Такое кластер прилипает к наращиваемой пленке и его атомы большое содержание C, видимо, связано с особенностями расплываются по поверхности [4]. В нашем случае выметода напыления ИПИ. Можно предположить, что захват ионов углерода происходит как во время пролета атомов напыляемого материала до подложки в силу высокой степени ионизации пара, так и в процессе формирования конденсата из-за большой скважности между импульсами напыления.

Исходя из совокупности всех данных по магнитным и электрическим свойствам, по структурным и спектральным измерениям, можно предположить, что образовавшийся конденсат представляет собой кластеры кобальта, которые окружены своеобразной углеродной ”шубой”.

В таких структурных образованиях можно ожидать значительной перестройки электронной структуры, способствующей изменению намагниченности и других свойств.

На рис. 6 представлены электронограммы со вставками фрагментов из микрофотографий с пленок кобальта, подвергнутых различным степеням температурной обработки. На рис. 6, a изображена электронограмма исходРис. 7. Оже-спектр распределения элементов по глубине ной пленки, полученной без предварительного нагрева образца. На вставке представлен обзорный спектр с поверхподложки. Пленка является рентгеноаморфной. Нагрев ности пленки после послойного анализа.

Физика твердого тела, 1998, том 40, № Нанокристаллические пленки кобальта, полученные в условиях сверхбыстрой конденсации до 400 K уже приводит к появлению на фоне колец упорядочение ведет к еще большему уменьшению намаггало рефлексов формирующейся фазы (рис. 6, b). Нужно ниченности и в некоторых случаях к полному ее исчезотметить, что месторасположение этих рефлексов огра- новению (рис. 3) и в то же время к первому увеличению ничивается шириной колец гало. Отжиг при темпера- электропроводности почти в 2 раза (рис. 2, a, b).

туре 450–475 K приводит к появлению специфической После высокотемпературного отжига (больше электронограммы из монокристаллических рефлексов 550-600 K) структура пленки релаксирует к (рис. 6, c). Представленная электронограмма является равновесной с разрушением микрокластерной системы, одной из трех типичных электронограмм, получаемых а намагниченность насыщения возрастает до значения, с дендритов разной конфигурации и кристаллографиче- присущего массивному кобальту. При этом пленка ской ориентации. Серия таких электронограмм позво- проявляет также все электрические свойства, близкие к лила рассчитать возможный структурный тип микро- свойствам поликристаллического пленочного кобальта.

кластеров. Причем микроструктура пленок представляла Авторы выражают глубокую признательность собой сеть дендритов (рис. 6, c), растущих из центров В.Г. Мягкову, С.М. Жаркову, Г.В. Бондаренко за кристаллизации [9]. Сама кристаллизация носит все неоценимую помощь в проведении некоторых признаки взрывной. И наконец, после отжига 600-650 K экспериментов, а также за советы при обсуждении электронограмма имеет серию колец, характерную для работы. Выражаем благодарность сотруднику Института ГПУ Co. При этом микрофотография показывает, физики полупроводников СО РАН В.Г. Кеслеру за что произошло разрушение дендритной неравновесной выполненные исследования по Оже-спектроскопии структуры и пленка становится теперь поликристаллиобразцов Co.

ческой (рис. 6, d).

В ряде наших работ уже исследовался возможный структурный тип образовавшихся микрокласте- Список литературы ров [9–11]. В исходном состоянии пленка состоит из [1] Ю.Е. Лозовик, А.М. Попов. УФН 167, 7, 751 (1997).

сильно разупорядоченной системы микрокластеров типа [2] M. Morse. Chem. Rev. 86, 1049 (1986).

одной из стабильных замкнутых наноструктур. Теоре[3] M. Cohen, W. Knight. Phys. Today 12, 42 (1990).

тически и экспериментально обосновано, что наиболее [4] Б.М. Смирнов. УФН 167, 11, 1169 (1997).

устойчивой при размерах 30 является структура [5] Г.И. Фролов, В.С. Жигалов, С.М. Жарков, И.Р. Яруллин.

октаэдра и кубооктаэдра. Точное описание устойчивой ФТТ 36, 4, 970 (1994).

структуры некоторых металлических кластеров дает ши[6] Y. Yosida, S. Shida, T. Ohsuna. J. Appl. Phys. 76, 4533 (1994).

роко известная модель ”желе”, или оболочечная мо[7] Y. Saito, T. Yoshikawa, M. Okuda, N. Fujimoto, S. Yamamuro, дель [3], где металлические кластеры рассматриваются K. Wakoh, K. Simiyama, K. Suzuki, A. Kasuya. J. Appl. Phys.

как гигантские макроатомы с электронными энергетиче- 75, 134 (1994).

[8] Y. Yosida, S. Shida, N. Ohsuna. J. Appl. Phys. 76, 4533 (1994).

скими уровнями, проявляющими оболочечное строение.

[9] Г.И. Фролов, О.А. Баюков, В.С. Жигалов, Л.И. Квеглис, Такая система в силу высокой реакционной способности В.Г. Мягков. Письма в ЖЭТФ 61, 1, 61 (1995).

может упорядоченно включать в себя атомы углерода, [10] С.М. Жарков, В.С. Жигалов, Л.И. Квеглис, Ю.В. Лисица, которые могут находиться внутри кластера, а также К.В. Ренская, Г.И. Фролов. Письма в ЖЭТФ 65, 12, образовывать внешние оболочки. Подтверждением такой (1997).

модели могут служить факт высокой концентрации угле[11] Г.И. Фролов, В.С. Жигалов, А.И. Польский, В.Г. Поздняков.

рода в наших пленках и данные о структуре капсулироФТТ 38, 4, 1208 (1996).

ванных 3d-металлов [6,7].

[12] R.M. Ajayan, L.D. Marks. Phys. Rev. Lett. 7, 585 (1988).

Если считать, что октаэдр является наименьшим бло[13] R.M. Ajayan, L.D. Marks. Phys. Rev. Lett. 3, 279 (1989).

ком в кубооктаэдре, а также учесть, что часть атомов углерода в системе образует карбидную конфигурацию, то становятся понятными пониженная намагниченность в пленках Co, высокое электросопротивление, нулевой ТКС и другие физические свойства. Начальный отжиг приводит к структурному квазиупорядочению изначально разупорядоченной системы микрокластеров. Возможный тип кристаллизации — наблюдавшийся в работах [12,13] и теоретически рассчитанный механизм ”квазиплавления”, когда структурные блоки-микрокластеры как бы поворачиваются относительно друг друга под воздействием невысоких температур 450–470 K, образуя длиннопротяженные дендриты. Этот процесс занимает небольшие времена и подобен взрываной кристаллизации. ”Кирпичики” (микрокластеры) этих дендритов заложены генетически в исходных конденсатах. Такое Физика твердого тела, 1998, том 40, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.