WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

для первой компоненты спектра соответствовало твердому раствору железа в меди [12]. Вторая компонента спектра относилась к атомам железа с комбинированным ближним окружением CoCu. Появление атомов кобальта вызывало уменьшение плотности d-электронов около атома железа и поэтому приводило к увеличению плотности s-электронов в ядре железа. Увеличение плотности s-электронов вызывало уменьшение величины изомерного сдвига, что и наблюдалось в эксперименте. Небольшое уширение синглетных линий ( = 0.35... 0.40 mm/s) было связано с локальными неоднородностями окружеРис. 4. То же, что и на рис. 3, для образцов с содержанием ния резонансного атома. Облучение ионами кислорода Co 11 at%.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 92 А.И. Стогний, С.В. Корякин, В.А. Вирченко Рис. 5. КЭМС спектры пленок СoCu исходных образцов (a, c, e) и образцов, подвергнутых облучению ионами кислорода (b, d, f ).

a, b — содержание Co 6 at%; c, d —11 at%; e, f —20 at%.

набором атомов CoCu, чем в чисто ”медном”. По- в эксперименте. Это, по-нашему мнению, подтверждает следнее подтверждается и увеличением концентрации правильность выбранной модели расшифровки спектров кобальта в исходном составе пленок. Следует отметить в предположении существования двух синглетов, а не одну особенность. Разность в положении линий на шкале одного дублета.

скоростей для спектров исходных образцов Co6Cu94 и Облучение сплава Co11Cu89 ионами кислорода привеCo11Cu89 не изменилась. В случае дублета эта разность ло к существенной трансформации спектра по сравнению характеризовалась величиной квадрупольного расщепле- с исходным. Сопоставление двух спектров неоднороднония. Изменение соотношения металлов Co–Cu в системе го сплава Co11Cu89 до и после облучения (рис. 5, b и5, d) должно было бы привести к изменению градиента элек- показывает, что произошло расширение спектра после трического поля на ядре железа, а следовательно, и вели- облучения и смещение центра тяжести в сторону полочины квадрупольного расщепления, что не наблюдалось жительных скоростей. Линии сверхтонкой структуры отЖурнал технической физики, 2001, том 71, вып. Низкотемпературное окисление пленок CoCu длительным облучением пучком ионов кислорода четливо не проявились в спектре, скорее всего, потому, цвета поверхности пленок и по установлению значения что произошло перераспределение интенсивностей ли- поверхностного электросопротивления, близкого к знаний. Одновременно увеличились интенсивность в центре чениям для исходных, необлученных ионами кислорода спектра и появилась компонента в области положитель- образцов.

ных скоростей. Эта особенность позволила представить экспериментальный спектр как состоящий из двух синАнализ полученных результатов глетов и дублета. Значения изомерных сдвигов практически не изменились после облучения для синглетов. Это Таким образом, приведенные экспериментальные реозначает, что в сплаве сохранились комбинации окружезультаты по воздействию при температуре 50C длиния резонансного атома Fe–Cu и Fe–(CoCu) и появительного низкоэнергетического облучения ионами килась новая компонента, характеризуемая квадрупольным слорода с энергией E = 650 eV и плотностью тока дублетом. Значение изомерного сдвига и величины квапучка j = 0.25 mA/cm2 на состояние электроосаждендрупольного расщепления дублета соответственно равны ных пленок неоднородных сплавов CoCu с содержанием = 0.46 mm/s и E = 0.80 mm/s. Такие параметры кобальта от 6 до 20 at% проявляется в формировании мессбауэровского спектра характерны для оксида меди 57 на поверхности пленок с содержанием кобальта от CuO на ядрах Fe [12,13]. Наряду с образованием до 20 at% сплошного, неоднородного по толщине слоя, оксида меди возможно образование и оксида кобальта.

состоящего из окислов меди и кобальта, эффективная Вработе [14] проведено мессбауэровское изучение CoO толщина которого может достигать десятков наномена примесных атомах железа. При температуре 298 K тров; в сглаживании (планаризации) рельефа поверхноспектр состоял из двух одиночных линий с изомерными сти образцов после облучения; в удалении с поверхности сдвигами 1 = 0.22 и 2 = 0.87 mm/s. Первая линия облученных образцов с содержанием кобальта от 8 до соответствовала состоянию Fe3+ в оксиде кобальта, а 20 at% примесей органического происхождения; в сущевторая — Fe2+. Мессбауэровские линии спектров Fe в ственном влиянии на формирование окисленного слоя оксидах кобальта и меди частично перекрывались между собой. Линии дублета в облученной пленке Co11Cu89 развитости рельефа исходных образцов.

Изложенные результаты исследования позволили нам также уширены, поэтому нельзя исключать возможность предложить качественную модель нетермического фори образования оксида кобальта в поверхностном слое мирования на облученной ионами кислорода поверхнотолщиной до 150 nm. На это указывает и тот факт, что сти окисленного слоя толщиной в десятки нанометров.

в облученном образце по сравнению с исходным проУсловно процесс формирования окисленного слоя можизошло уменьшение интенсивностей синглетных линий но разделить на три этапа. Первый из них — начальный Fe–Cu и Ve–(CoCu). Это означает, что часть атомов длительностью до 10 min. На этом этапе происходит меди и кобальта ушла на образование соответствующих формирование островкового окисленного слоя толщиной оксидов.

порядка одного нанометра непосредственно под воздейВ спектре исходного образца Co20Cu80 (рис. 5, e) наствием пучка химически активных ионов кислорода на блюдали две линии с изомерными сдвигами 2 = -0.локальные участки исходной поверхности, нормально и 1 = 0.30 mm/s. Эти линии соответствовали позициям ориентированные по отношению к направлению падения атомов железа с двумя типами окружения Fe–(CoCu) пучка ионов кислорода. На этих окисленных участках и Fe–Cu. Небольшое уменьшение изомерного сдвига скорость распыления поверхности замедляется по сравдля первой линии связано с появлением большего числа нению с неокисленными из-за разностей в парциальных атомов Со в окружении железа в соответствии с ростом значениях коэффициентов распыления для металлов и его концентрации в составе пленок. Облучение ионами соответствующих им окислов [15,16]. Далее наблюдаеткислорода образца (рис. 5, f ) привело к изменению вида ся медленный рост удельной площади поверхности, норспектра, аналогичному для облученной пленки Co11Cuмально ориентированной к направлению падения пучка, (рис. 5, d), и к аналогичным особенностям парциальных из-за распыления неокисленных микровыступов на посоставляющих экспериментального спектра.

верхности и из-за перепыления окисленных продуктов В целом анализ КЭМС спектров облученных ионами распыления поверхности с доступных ионному пучку кислорода образцов с содержанием кобальта x 8at% участков в недоступные — ”затененные”. В результате свидетельствует в пользу формирования на поверхности окисленного слоя со средней толщиной в несколько происходит медленное сглаживание микровыступов на десятков нанометров. рельефе поверхности исходных пленок и постепенный Для непосредственной оценки толщины окисленного рост средней толщины окисленного слоя. На последнем слоя поверхность облученных ионами кислорода образ- этапе, при длительности облучения более 40 min, достицов с содержанием кобальта x 8 at% подвергалась гается равновесие в процессах распыления поверхности распылению ионами аргона с энергией 0.5 keV и плотно- и формирования окисленного слоя. Для этого этапа стью тока пучка 0.3 mA/cm2. Удаление окисленного слоя характерны наличие на поверхности окисленного слоя происходило в течение 3... 5 min распыления, что фик- и отсутствие дальнейших существенных изменений в сировалось по восстановлению металлического блеска у состоянии образцов до той поры, пока масса распыленЖурнал технической физики, 2001, том 71, вып. 94 А.И. Стогний, С.В. Корякин, В.А. Вирченко ного материала образцов является незначительной по [15] Wertheim G.K. // Phys. Rev. 1961. Vol. 124. P. 764–769.

[16] Smentkowski V.S. // Progress in Surf. Sci. 2000. Vol. 64. N 5.

сравнению с массой исходных пленок.

P. 1–58.

Следует отметить, что преложенный механизм формирования окисленного слоя применим и для пленок CoCu с содержанием кобальта менее 8 at%. Однако в этом случае большая развитость исходного рельефа поверхности не позволяет сформировать сплошной окисленный слой из-за невозможности заполнить продуктами перепыления крупные неоднородности на рельефе поверхности.

Возможность формирования сплошного окисленного слоя на поверхности электроосажденных пленок CoCu непосредственно облучением ионами кислорода при температуре 50C может иметь практическую значимость, так как, с одной стороны, позволяет предотвратить деградацию пленок под воздействием атмосферы с течением времени [1] и, таким образом, устранить разницу в магнитных свойствах свежевыращенных пленок и выдержанных в течение длительного времени. С другой стороны, окисленный слой может выполнять роль переходного или изолирующего слоя при изготовлении многоуровневых структур для микроприборов на основе данных пленок.

Список литературы [1] Окисление металлов. Т. 1. Теоретические основы / Под ред.

Ж. Бенар. М.: Металлургия, 1968. 499 с.

[2] Thomas P.V., Vaidyan V.K., Abraham Johny T. // Vacuum.

1996. Vol. 47. N 1. P. 83–86.

[3] Федосюк В.М., Касютич О.И., Блайт Х.И. // Поверхность. 2000. № 3. C. 62–69.

[4] Cтогний А.И., Корякин С.В., Суходолов Ю.В. // Сб.

тр. Междунар. конф. ”Физика плазмы и плазменные технологии-2”. Минск: Изд-во НАН Белоруссии, 1977. Т. 3.

С. 574.

[5] Стогний А.И., Корякин С.В. // Сб. тр. XVII Междунар.

школы-семинара ”Новые магнитные материалы микроэлектроники”. М.: Изд-во УРСС, 2000. С. 124–125.

[6] Стогний А.И., Токарев В.В. // ПТЭ. 1990. № 3. C. 142–146.

[7] Колешко В.М., Гойденко П.П., Буйко Л.Д. Контроль в технологии микроэлектроники. Минск: Наука и техника, 1979. 312 с.

[8] Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. М.: Мир, 1987. 600 с. (Practical Surface Analysis by Auger and X-ray Protoelectron Spectroscopy / Ed. D. Briggs, M.P. Seach. John Wiley and Sons, 1983).

[9] Tada S., Sakamoto Y., Suzuki T. et al. // Vacuum. 1999.

Vol. 53. N 2. P. 321–325.

[10] Шер Э.М., Микушкин В.М., Сысоев С.Е. и др. // ЖТФ.

2000. Вып. 3. С. 78–81.

[11] Fedosyuk V.M. // Proc. NATO Advanced Research Workshop (ARW) on Nanostructured Films and Coatings. Book of Abstract. Santorini (Greece), 1999. P. 22–39.

[12] Вертхейм Г. Эффект Мессбауэра. М.: Мир, 1996. 172 с.

[13] Нестеров В.Ф., Насрединов Ф.С., Дарибаева Г.Т. // ФТТ.

1991. Вып. 9. С. 2699–2703.

[14] Prasanna and Ajay Gupta // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 45.

N 1. P. 483–485.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып.

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.