WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

относительно небольшие по площади мелкие впадины Все ИЛП характеризовались одинаково гладкими по внешнему виду поверхностями с характерным метал- и редкие, но глубокие крупные впадины площадью более лическим блеском и более белым оттенком у образ- 100 100 nm. Такой вид поверхности характерен для цов с большим содержанием кобальта в объеме. РФЭ пленок, полученных методом электроосаждения, а наспектры поверхности ИЛП приведены на рис. 3. Линия личие крупных впадин можно связать с существованием Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. 122 А.И. Стогний, С.В. Корякин, Н.Н. Новицкий но данным РФЭС, отсутствует (рис. 2, e, f). Если происходит непрерывное ионное распыление поверхности (в нашем случае со скоростью 10... 30 nm / min), то поверхностное перераспределение кобальта не успевает происходить, он распыляется вместе с медной матрицей, причем его доля в распыляемом потоке пропорциональна объемной концентрации Поэтому составы ИЛП и их мишеней из ЭОП соответствуют друг другу. Прерывание процессов ионной очистки в РФЭ спектрометре или ионного распыления в ионно-лучевой установке приводит к восстановлению дефицита кобальта на поверхности ЭОП (рис. 2, g, h). Согласно данным конверсионной электронной мессбауэровской спектроскопии [9], где резонансный атом железа фиксировался только в чисто медном или в смешанном окружении кобальт–медь в поверхностном слое толщиной до 0.15 µm, можно предположить, что кобальт в области свободной поверхности также находится в виде мелких наноразмерных образований, распределенных по поверхности медной матрицы.

Если считать островки правильной формы (рис. 4, b) свободной поверхностью медной матрицы, формирующейся во время роста ЭОП путем слияния субзерен размерами 10 nm, как это было показано ранее в [10], то можно предположить, что при этом в результате миграции по поверхности атомы кобальта занимают более энергетически выгодные положения в окрестности областей пониженной плотности (поверхностных пор), а не непосредственно на свободной поверхности медной матрицы (если дополнительно принять во внимание отсутствие сплавляемости между медью и кобальтом в массивном состоянии). Во время ионного распыления на поверхность оказывается воздействие ионно-пучковой плазмой и ионным облучением, поэтому она перестает быть свободной, одновременно изменяются условия для поверхностного перераспределения кобальта и в результате наблюдается обычное послойное распыление поверхности, т. е. за относительно большие промежутки Рис. 4. АСМ изображения поверхностей медной подложвремени распыляются как медь, так и кобальт пропорцики (a), электроосажденных пленок Co11Cu89 (b) и пленок онально объемным концентрациям. После прекращения Co11Cu89, полученных ионным распылением (c).

действия облучения свободная поверхность вновь приобретает внешний вид, близкий к исходному состоянию, что было ранее показано и в [8]. В рассматриваемом областей пониженной плотности в электроосажденных нами случае ЭОП поверхностный дефицит кобальта пленках или несквозных поверхностных пор [13]. существует как до (рис. 3, e, f), так и после (рис. 3, g, h) воздействия ионного облучения, т. е. является в определенном смысле восстанавливаемым и его происхождеОбсуждение результатов ние связано не со спецификой применения РФЭС для анализа состояния поверхности [12], а с особенностями Представленные экспериментальные данные свиде- протекания процессов упорядочения на поверхностях тельствуют о существовании отличий в процессах упо- рассматриваемых неоднородных сплавов.

рядочения в объеме и на поверхности пленок неоднород- Для объяснения различий между состоянием поверхных сплавов CoCu. Относительно однородное распре- ности ЭОП и ИЛП одного состава на однотипных деление кобальта наблюдается только по объему ЭОП, подложках нужно принять во внимание, что осаждение включая поверхностный слой толщиной 0.1 µm, что ИЛП протекает в более неравновесных условиях, чем согласуется с ранее полученными результатами [8–10]. для ЭОП. Одна из причин неравновесности условий Непосредственно на поверхности компоненты сплава распыления заключается в характере функции распредеперераспределяются таким образом, что кобальт, соглас- ления по энергиям потока распыляемых атомов кобальта Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. Особенности перераспределения кобальта по поверхности пленок неоднородных сплавов... и меди. Этот поток условно можно разбить на две части: В заключение авторы выражают свою благодарность основную, состоящую из распыленных атомов со сред- В.М. Федосюку и Т.А. Точицкому за дискуссии, которые ней энергией, примерно равной теплоте испарения (для стимулировали появление данной работы и особую блакобальта — 4.43 eV / atom, для меди — 3.52 eV / atom), годарность О.М. Стукалову и К.Н. Каспарову за помощь и высокоэнергетическую (до 10% от общего потока), в проведении экспериментов.

состоящую из атомов с энергией 40... 200 eV [14].

Энергия атомов высокоэнергетического „хвоста“ функСписок литературы ции распределения оказывается достаточной для реализации режима „автооблучения“ поверхности роста [1] Stratmann M., Rohwerder M. // Nature. 2001. Vol. 410.

ИЛП. Согласно оценкам, проведенным с использованиP. 420–423.

ем программы SRIM2000 [www.srim.org], средний пробег [2] Erlebacger J., Aziz M.J., Karma A. et al. // Nature. 2001.

атомов кобальта с энергией 50 eV в массивной мат- Vol. 410. P. 450–453.

[3] Davies A., Stroscio J.A., Priece D.T., Celotta R.J. // Phys. Rev.

рице меди составляет 0.4 ± 0.1 nm и сопровождается Lett. 1996. Vol. 76. N 22. P. 4175–4178.

образованием 0.6 вакансии / ион, с энергией 100 eV — [4] Choi Y.J., Jeong I.C., Park J.-Y. et al. // Phys. Rev. 1999.

0.5 ± 0.1 nm и 1.4 вакансии / ион, с энергией 150 eV — Vol. 59. N 16. P. 10 918–10 291.

0.5 ± 0.2nm и 2.2вакансии/ ион соответственно. Следо[5] Keefe A.P., Kasyutich O.I., Schwarzacher W. et al. // Appl.

вательно, часть атомов кобальта высокоэнергетического Phys. Lett. 1998. Vol. 73. N 7. P. 1002–1004.

„хвоста“ в состоянии внедряться в процессе осажде[6] Shima M., Salamanca-Riba L., Moffat T.P., McMichael R.D. // ния в медную матрицу в виде точечных дефектов.

JMMM. 1999. Vol. 198–199. P. 52–54.

Естественно, что концентрация этих атомов кобальта [7] Allenspach R., Bischof A., Drig U. // Surf. Sci. 1997. Vol. 381.

в поверхностном слое значительно меньше объемной, P. L573–L580.

а их РФЭ спектры из-за плотного медного окружения [8] Стогний А.И., Корякин С.В. // Поверхность. 2001. № 6.

С. 74–79.

существенно отличаются от РФЭ спектра поверхности [9] Стогний А.И., Корякин С.В., Вирченко В.А. // ЖТФ. 2001.

чистого кобальта [12], что согласуется с приведенными Т. 71. Вып. 6. С. 87–94.

данными (рис. 3, e–h). Косвенно существование режи[10] Tochitskii T.A., Jones G.A., Blythe H.J. et al. // JMMM. 2001.

ма „автооблучения“ подтверждается преимущественVol. 224. P. 221–232.

ным заполнением впадин рельефа подложки по срав[11] Стогний А.И., Свирин В.Т., Тушина С.Д. и др. // ПТЭ.

нению с выступами во время роста ИЛП и большей 2001. № 3. С. 151–154.

однородностью последних вдоль направления прокатки [12] Practical Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron (рис. 4, c). Эти особенности свидетельствуют о сущеSpectroscopy / Ed. by D. Briggs, M.P. Seach. New York: John ствовании определенной анизотропии в самом процессе Wiley & Sons Ltd., 1983. 600 p.

осаждения, которая как раз и может быть обусловле- [13] Черемской П.Г., Слезов В.В., Бетехтин В.И. // Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат, 1990. 376 с.

на существованием высокоэнергетической части потока [14] Thompson M.V. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 1987.

распыленных атомов, стимулирующей при столкновеVol. B 18. P. 411–429.

нии с поверхностью поверхностную миграцию адатомов вдоль линий прокатки, а не поперек. Наличие облучения при осаждении также способствует образованию более мелких островков с более плотной упаковкой в случае ИЛП по сравнению с ЭОП одного состава.

Заключение Приведенные результаты сравнительных исследований состояния поверхностей пленок неоднородных сплавов CoCu, полученных электроосаждением и ионнолучевым распылением, указывают на существование принципиальных различий в распределении кобальта, которые необходимо учитывать при анализе свойств этих сплавов. Перераспределение несвязанной компоненты кобальта по свободной поверхности медной матрицы в процессе осаждения и наличие внедренных в виде точечных дефектов атомов кобальта в зерна меди при ионно-лучевом распылении необходимо учитывать при рассмотрении вопросов формирования интерфейса в пленках неоднородных сплавов CoCu, особенно при получении многослойных структур.

Журнал технической физики, 2003, том 73, 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.