Взрывная кристаллизация плёнок аморфного кобальта на подслое углерода

Е. Н. Зубарев$^{1}$, А. Ю. Девизенко$^{1}$, В. В. Кондратенко$^{1}$, Д. В. Севрюков$^{1}$, В. А. Севрюкова$^{1}$, А. С. Гарбуз$^{2}$, T. M. Сабов$^{3}$, А. В. Дубиковский$^{3}$, А. С. Оберемок$^{3}$, В. П. Мельник$^{3}$

$^{1}$Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Кирпичёва, 21, 61002 Харьков, Украина
$^{2}$Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, просп. Науки, 47, 61103 Харьков, Украина
$^{3}$Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва НАН Украины, просп. Науки, 41, 03028 Киев, Украина

Получена: 18.01.2018. Скачать: PDF

Методами просвечивающей электронной микроскопии, электронной дифракции, малоугловой рентгеновской дифракции и вторичной ионной масс-спектрометрии исследован механизм взрывной кристаллизации аморфных плёнок кобальта, выращенных на аморфном углероде методом магнетронного (на постоянном токе) распыления. Установлено, что работающий С-магнетрон во время осаждения слоя кобальта, а также уменьшение скорости осаждения кобальта приводят к увеличению номинальной толщины кобальтового слоя $t_{Co,ном}$, при которой он находится в аморфно-кластерном состоянии с небольшой долей нанокристаллической фазы кобальта. Увеличение номинальной толщины кобальта до граничной $t_{гр} \cong$ 5,0 нм приводит к возникновению кристаллических областей, характерных как для обычной кристаллизации (зёрен с дефектами упаковки), так и обширных областей c осью зоны [0001], характерных для взрывной кристаллизации (без дефектов упаковки). Увеличение номинальной толщины существования аморфно-кластерной фазы до критической $t_{кр} \cong$ 6,0 нм сопровождается кристаллизаций кобальта по механизму взрывной кристаллизации, в результате которой образуется высокотекстурированная плёнка ГПУ-Со с осью [0001], перпендикулярной к подложке.

Ключевые слова: кобальт, аморфно-кластерное состояние, взрывная кристаллизация, просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ).

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v40/i03/0359.html

PACS: 07.85.Fv, 61.05.cm, 61.05.J-, 68.37.Lp, 68.49.Sf, 81.15.Cd, 82.80.Ms

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

К. Судзуки, Х. Фудзимори, К. Хасимото, Аморфные металлы (Москва: Металлургия: 1987) (пер. с япон.).
В. А. Шкловский, В. М. Кузьменко, Успехи физических наук, 157, вып. 2: 311 (1989). Crossref
В. М. Кузьменко, Успехи современной радиоэлектроники, № 5: 17 (2002).
H.-D. Geiler, E. Glaser, G. Götz, and M. Wagner, J. Appl. Phys., 59, No. 9: 3091 (1986). Crossref
C. Grigoropoulos, M. Rogers, S. H. Ko, A. A. Golovin, and B. J. Matkowsky, Phys. Rev. B, 73, No. 18: 184125 (2006). Crossref
L. Nikolova, M. J. Stern, J. M. MacLeod, B. W. Reed, H. Ibrahim, G. H. Campbell, F. Rosei, T. LaGrange, and B. J. Siwick, J. Appl. Phys., 116, No. 9: 093512 (2014). Crossref
E. J. Albenze and P. Clancy, Molecular Simulation, 31, No. 1: 11 (2005). Crossref
F. Falk and G. Andrä, J. Crystal Growth, 287, No. 2: 397 (2006). Crossref
Ch.-Ch. Kuo, W.-Ch. Yeh, J.-B. Chen, and J.-Y. Jeng, Thin Solid Films, 515, No. 4: 1651(2006). Crossref
Ch.-Ch. Kuo, J. Mater. Process. Technol., 209, No. 6: 2978 (2009). Crossref
K. Ohdaira, N. Tomura, Sh. Ishii, and H. Matsumuraa, Electrochemical and Solid-State Letters, 14, No. 9: H372 (2011). Crossref
K. Ohdaira, K. Sawada, N. Usami, S. Varlamov, and H. Matsumura, Jap. J. Appl. Phys., 51, No. 4: 10NB15 (2012).
K. Ohdaira and H. Matsumura, Thin Solid Films, 524: 161 (2012). Crossref
K. Ohdaira and H. Matsumura, J. Crystal Growth, 362: 149 (2013). Crossref
V. Ya. Kogai, A. V. Vakhrushev, and A. Yu. Fedotov, JETP Letters, 95, No. 9: 454 (2012). Crossref
L. I. Kveglis, V. A. Seredkin, and A. V. Kuzovnikov, JETP Letters, 82, No. 1: 23 (2005). Crossref
V. Pore, M. Ritala, M. Leskelä, T. Saukkonen, and M. Järn, Crystal Growth & Design, 9, No. 7: 2974 (2009). Crossref
С. А. Векшинский, Новый метод металлографического исследования сплавов (Москва–Ленинград: ОГИЗ: 1944).
E. N. Zubarev, A. Yu. Devizenko, O. V. Penkov, V. V. Kondratenko, D. V. Sevriukov, V. A. Sevryukova, and I. A. Kopylets, Thin Solid Films, 622: 84 (2017). Crossref
E. N. Zubarev, V. V. Kondratenko, Y. P. Pershyn, and V. A. Sevryukova, Thin Solid Films, 520: 314 (2011). Crossref
A. Zolotaryov, Y. Bugayev, V. Samofalov, O. Devizenko, E. Zubarev, S. Martens, O. Albrecht, D. Gorlitz, and K. Nielsch, phys. status solidi (a), 208, No. 7: 1698 (2011). Crossref
A. K. Petford-Long, M. B. Stearns, C. H. Chang, S. R. Nutt, D. G. Stearns, N. M. Ceglio, and A. M. Hawryluk, J. Appl. Phys., 61, No. 4: 1422 (1987). Crossref
K. Holloway, K. B. Do, and R. Sinclair, J. Appl. Phys., 65, No. 2: 474 (1989). Crossref
S. Yulin, T. Feigl, T. Kuhlmann, N. Keiser, A. I. Fedorenko, V. V. Kondratenko, O. V. Poltseva, V. A. Sevryukova, A. Y. Zolotaryov, and E. N. Zubarev, J. Appl. Phys., 92: 1216 (2002). Crossref
W. C. Shih and W. M. Stobbs, Ultramicroscopy, 32: 219 (1990). Crossref
K. Holloway and R. Sinclar, J. Less-Common Met., 140: 139 (1988). Crossref
D. L. Voronov, E. N. Zubarev, V. V. Kondratenko, Y. P. Pershin, V. A. Sevryukova, and Y. A. Bugayev, Thin Solid Films, 513: 152 (2006). Crossref
V. A. Chernov, N. I. Chkhalo, M. V. Fedorchenko, E. P. Kruglyakov, S. V. Mytnichenko, and S. G. Nikitenko, J. X-Ray Sci. Technol., 5: 65 (1995). Crossref
Е. А. Бугаев, А. Ю. Девизенко, Е. Н. Зубарев, В. А. Севрюкова, В. В. Кондратенко, Металлофиз. новейшие технол., 30, № 11: 1533 (2008).
V. A. Chernov, N. I. Chkhalov, M. V. Fedorchenko, E. P. Kruglya, S. V. Mytnichenko, and S. G. Nikitenko, J. X-Ray Sci. Technol., 5: 389 (1995). Crossref
Б. С. Данилин, В. К. Сарычев, Магнетронные распылительные системы (Москва: Радио и связь: 1982).
Ю. П. Першин, В. А. Севрюкова, Е. Н. Зубарев, А. С. Оберемок, В. П. Мельник, Б. Н. Романюк, В. Г. Попов, П. М. Литвин, Металлофиз. новейшие технол., 35, № 12: 1617 (2013).