WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

С и с т е м а N i–M n. В системе Ni–Mn известны упорядоченные по типа L10 NiMn фаза и фаза Ni3Mn со структурой L12. Образуется низкотемпературная модификация NiMn фазы в результате температуры Курна(Ts) при осаждении на пленку Ni слоя Mn от темкова этих фаз соответственно равны Tk(NiMn) =753 K, пературы подложки (рис. 5, кривая 2), которая имеет Tk(Ni3Mn) = 778 K [16]. На двухслойных пленочных температуру инициирования (T01 = 570 K) меньше, чем Mn / Ni образцах визуально не видно движение фронта при нагреве двухслойных образцов (T02 = 850 K). Так, СВС, поэтому эти образцы подвергались БТО. Твердов работах [10,11] показано, что при нагреве двухслойфазная реакция между слоями никеля и марганца инициных образцов и последовательном напылении слоев от ируется и на рис. 5 (кривая 1) приведена зависимость степень превращения от температуры подложки Ts температуры подложки Ts СВС имеет одну и ту же температуру инициирования T0. Большая разница в знаMn / Ni двухслойных образцов, осажденных на слюдяные чениях T01 и T02 предполагает различное фазообразование подложки. Однако неожиданной явилась зависимость при этих двух видах инициирования. Система Ni–Mn интенсивно исследовалась прежде всего благодаря сверхструктуре Ni3Mn, которая является ферромагнитной в упорядоченном состоянии. Однако картотека JCPDS не содержит сведений ни об одном соединении этой системы. Это усложняет интерпретацию дифрактограмм после последовательного осаждения пленок Ni и Mn на поверхность (100)MgO и после БТО, которые приведены на рис. 6, a и b соответственно. Образцы, дифрактограммы которых содержат отражение с d = 0.178 nm, всегда ферромагнитны. Поэтому это отражение должно соответствовать рефлексу (002)MnNi3 фазы, имеющей постоянную решетки a = 0.357 nm [20]. Упорядоченная фаза MnNi имеет решетку типа CuAu с a = 0.3714 nm Рис. 5. Зависимость степени превращения от температуры и c = 0.3524 nm [20]. Поэтому предположительно подложки Ts(100 nm)Mn / (100 nm)Ni в двухслойном пленочотражения с d = 0.221 nm и d = 0.185 nm отнесены ном образце: 1 — во время последовательного осаждения слоя соответственно к рефлексам (111) и (200)MnNi фазы.

марганца на слой никеля, 2 — после быстрого температурного С увеличением температуры БТО дифрактограммы знаотжига.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 108 В.Г. Мягков, Л.Е. Быкова, Г.Н. Бондаренко, Г.В. Бондаренко, Ф.В. Мягков фазе совпадает с температурой инициирования СВС в Al / Co двухслойных пленочных образцах.

Кроме рассмотренных выше систем, СВС инициируется в Al / Cu (T0 = 350-400 K), Al / Ti (T0 = 450-500 K) в двухслойных тонких слоях. В соответствующих Al–Cu, Al–Ti существуют CuAl, TiAl, Ti3Al сверхструктуры [16,21,22]. Ранее [17] показано, что СВС происходит в Al / Fe / MgO(001) пленках с образованием FeAl (T0 = 610-630 K) сверхструктуры, которая имеет в пленочном состоянии температуру упорядочения Tk < 680 K [23]. Близкие экспериментальные значения температуры инициирования T0 СВС в Al / Fe образцах и температуры Курнакова FeAl сверхструктуры предполагает, что их точные значения должны совпадать.

В пленочной системе Al / Ni / MgO(001) в продуктах СВС образуется соединение, которое индефицировано как Al3Ni2 фаза [17]. Эта фаза также возникает после СВС при температуре инициирования (T0 = 500 K) на стеклянных подложках [10,11]. Твердофазные реакции в Al / Ni тонких пленках, которые проходят при температуре Tr 500 K, достаточно хорошо исследованы, и в продуктах реакции наблюдают Al3Ni2, Al3Ni, AlNi Рис. 7. Дифрактограммы (100 nm)Al / (100 nm)Co / MgO(001) фазы [1,20,24,25]. Равенство температур T0 = Tr = 500 K пленочного образца: a —исходный образец, b — после прохоутверждает, что твердофазные реакции в Al / Ni тонких ждения фронта СВС.

пленках, наблюдаемые в работах [1,23–25], проходят в СВС режиме. На равновесной диаграмме состояния Al–Ni системы температура, равная 500 K, никак не чительно изменяются, что связано с большим многообра- отмечена. Выше сказанное предполагает, что эта температура может совпадать с температурами упорядочения зием фазовых превращений в Mn–Ni системе.

фаз, образующихся в продуктах реакции после СВС меС и с т е м а A l–C o. В системе Al–Co исследуется жду слоями никеля и алюминия. В работах [26] показано, соединение AlCo, которое упорядочивается по типу B2.

что температура инициированая СВС в Co / Pt в двухСВС в тонких Al / Co пленках на стеклянных подложках слойных и мультислойных пленках близка к температуре инициируется при температурах 650-680 K. Графики Курнакова CoPt массивного сплава [27,28], что также зависимости степени превращения от температуры подуказывает на их равенство в пленочном состоянии.

ложки (Ts), где СВС инициировался во время осаждеТвердофазные реакции инициировались во всех тонкония и при нагревании двухслойных Al / Co пленочных образцов, идентичны [10,11]. Температура инициирова- пленочных парах, в продуктах реакции которых возможния СВС в Al / Co / MgO(001) пленках лежала в преде- но было образование упорядочивающихся фаз. Однако температура инициирования твердофазных реакций вселах 750-780 K. На рис. 7 приведены дифрактограммы гда была меньше, чем температура Курнакова соединеисходных (a) и прореагировавших (b) Al / Co / MgO(001) ний, образующихся в ходе реакции (T0 < Tk). Существуобразцов. Исходные образцы содержали рефлексы только ет несколько факторов превращающих равенство T0 = Tk (001) -Co фазы и не содержали отражения от слоя в неравенство T0 < Tk в тонких пленках: 1) большой алюминия, который осаждался сверху. Так же как и в рассмотренных выше двухслойных пленочных си- теплоотвод в подложку уменьшает температуру Курнастемах, верхний слой был аморфным или мелкодис- кова в тонких пленках по сравнению с аналогичными персным. Анализ дифрактограмм и измерения магни- объемными образцами; 2) высокая дефектность пленочтокристаллографической анизотропии исходных образ- ных конденсатов; 3) температура T0 может определяться другими структурными превращениями, предшествуюцов показывают, что монокристаллическая пленка -Co находилась с подложкой в ориентационном соотноше- щими переходу порядок–беспорядок и возникающими в нии (001)[100]-Co (001)[100]MgO. После прохожде- продуктах реакции.

ния фронта СВС, который наблюдался визуально, в про- Выше сказанное предполагает, что существует взадуктах реакции (рис. 6, b) обнаружена только одна AlCo имно однозначное соответствие между последовательфаза. Присутствие (100) сверхструктурного рефлекса ностью образования фаз с повышением температуры указывает, что AlCo фаза была упорядоченной. Образова- отжига в двухслойных тонких пленках и структурными ние в продуктах реакции сверхструктуры предполагает, превращениями в соответствующей бинарной системе.

что температура перехода порядок–беспорядок в AlCo Это предполагает, что первой фазой, образующейся на Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Твердофазные реакции и фазовый переход порядок–беспорядок в тонких пленках границе раздела пленок, является фаза, которая на диа- [8] Nakanishi T., Takeyama M., Noya A. et al. // J. Appl. Phys.

1995. Vol. 77. N 2. P. 948–950.

грамме состояния фазового равновесия является первой, [9] Sinh R. // J. Appl. Phys. 1988. Vol. 63. N 8. Pt 1. P. R59–R114.

имеющей минимальную температуру структурных фазо[10] Мягков В.Г., Быкова Л.Е. // ДАН. 1997. Т. 354. № 6. С. 777– вых превращений. Это правило впервые предложено в 779.

работе [26]. Дальнейшее фазообразование с повышением [11] Мягков В.Г., Жигалов В.С., Быкова Л.Е. и др. // ЖТФ.

температуры отжига при твердофазных реакциях в тон1998. Т. 68. Вып. 10. С. 58–62.

ких пленках определено структурными превращениями [12] Мягков В.Г. // ДАН. 1999. Т. 364. № 3. С. 330–332.

в данной бинарной системе. Максимальная температура [13] Мягков В.Г., Быкова Л.Е., Бондаренко Г.Н. // ЖЭТФ.

отжига, при которой твердофазные реакции происходят, 1999. Т. 115. Вып. 5. С. 1756–1763.

должна совпадать с температурой множественного СВС.

[14] Мягков В.Г., Быкова Л.Е., Жигалов В.С. и др. // ДАН.

Поэтому твердофазные реакции происходят в темпе- 2000. Т. 371. № 6. С. 763–767.

[15] Мягков В.Г., Быкова Л.Е., Бондаренко Г.Н. идр. // Письма ратурном интервале, который на диаграмме фазового в ЖЭТФ. 2000. Т. 71. Вып. 5. С. 268–273.

равновесия находится между температурой эвтектики и [16] Матвеева Н.М., Козлов Э.В. Упорядоченные фазы в минимальной температурой структурных превращений металлических системах. М.: Наука, 1989. 247 с.

в данной системе. Отсюда следует, что по известной [17] Мягков В.Г., Быкова Л.Е., Бондаренко Г.Н. // ДАН. 1999.

бинарной диаграмме состояния можно определить пары Т. 368. № 5. С. 615–617.

элементов и температуры инициирования твердофазных [18] Мягков В.Г., Быкова Л.Е., Бондаренко Г.Н. // Письма в реакций в двухслойных тонких пленках. Возможно также ЖЭТФ. 1998. Т. 68. Вып. 2. С. 121–124.

и обратное: исследование фазовых последовательностей [19] Ганина Н.И., Захарова А.М., Олейничева В.Г. и др.

при прохождении твердофазных реакций в двухслойных Диаграммы состояния металлических систем. Вып. XXXII.

тонких пленках позволит уточнить соответствующие М.: ВИНИТИ, 1988. 205 с.

диаграммы состояния. [20] Хансен М., Андерко К. Структура двойных сплавов. Т. 2.

М.: Металлургиздат, 1962. 873 с.

В настоящее время считается общепринятым, что при [21] Муго Т., Такачи Ю. Теория явлений упорядочения в упорядочении для образования сверхструктуры атомы сплавах. М.: ИЛ, 1959. 130 с.

обмениваются местами в пределах решетки. Результаты [22] Барегг И.С., Массальский Т.Б. Структура металлов и настоящей работы предполагают, что при температуре сплавов. М.: 1984. Ч. 1. 352 с.

Курнакова в пленочных конденсатах имеет место зна[23] Kudryavtsev V.Y., Nemoshkalenko V.V., Lee Y.P. et al. // J.

чительный массоперенос (до 200 nm) с образованием Appl. Phys. 1997. Vol. 82. N 10. P. 5043–5049.

соединений. И только вторичным результатом является [24] Ma E., Thompson C.V., Clevenger L.A. et al. // Appl. Phys.

процесс упорядочения при T = Tk. Это предполагает, что Lett. 1990. Vol. 57. N 12. P. 1262–1264.

дальнодействующий механизм синтеза определяет про- [25] Liu J.C., Mayer J.W., Barbour J.C. // J. Appl. Phys. 1988.

цессы упорядочения. Дальнодействующие силы могут Vol. 64. N 2. P. 656–662.

[26] Michaelsen C., Lucadamo G., Barmak K. // J. Appl. Phys.

определять устойчивость образующихся фаз и наравне с 1996. Vol. 80. N 12. P. 6689–6698.

силами упругости влиять на характер антифазных границ [27] Мягков В.Г., Ли Л.А., Быкова Л.Е. и др. // ФТТ. 2000. Т. 42.

в длиннопериодических сверхструктурах, участвовать в Вып. 5. С. 937–941.

образовании модулированных фаз при спиноидальном, [28] Barmak K., Ristau R.A., Coffey K.R. et al. // J. Appl. Phys.

эвтектоидном распадах и в политипных структурах.

1996. Vol. 79. N 8. Pt 2A. P. 5330–5332.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (№ 99-03-32184) и Красноярского краевого фонда науки (№ 9F12).

Список литературы [1] Тонкие пленки: взаимная диффузия и реакции / Под ред.

Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейера. М.: Мир, 1982. 576 с.

[2] Colgan E.G., Cabral C., Jr., Kotecki D.E. // J. Appl. Phys.

1995. Vol. 77. N 2. P. 614–619.

[3] Clevenger U.A., Arcort B., Ziegler W. et al. // J. Appl. Phys.

1998. Vol. 83. N 1. P. 90–99.

[4] Bergstrom D.B., Petrov I., Allen L.H. et al. // J. Appl. Phys.

1995. Vol. 78. N 1. P. 194–203.

[5] Wittmer M., Oelhafer P., Tu K.N. // Phys. Rev. B. 1987.

Vol. 35. N 17. P. 9073–9084.

[6] Wang W.H., Wang W.K. // J. Appl. Phys. 1994. Vol. 76. N 3.

P. 1578–1584.

[7] Zhang M., Yu W., Wang W.H. et al. // J. Appl. Phys. 1996.

Vol. 80. N 3. P. 1422–1436.

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.