Структура плёнок ванадия на подложках SiO$_2$(001), MgO(100), Al$_2$O$_3$(0001), SrTiO$_3$(100) и особенности их термического окисления
А. К. Орлов$^{1,2}$, И. О. Круглов$^{1,2}$, С. М. Волошко$^{1}$, И. Е. Котенко$^{1}$, С. И. Сидоренко$^{1}$, Т. Ишикава$^{2}$
$^{1}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{2}$RIKEN SPring-8 Center, 1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan
Получена: 27.04.2018. Скачать: PDF
Исследуется структура тонких плёнок ванадия на различных монокристаллических подложках V(25 нм)/SiO$_2$(001), V(25 нм)/MgO(100), V(25 нм)/Al$_2$O$_3$(0001), V(25 нм)/SrTiO$_3$(100) в исходном состоянии и при отжиге до температуры 600°C в вакууме 10$^{-3}$ Па. С использованием синхротронного излучения (RIKEN SPring-8 Center) обнаружена преимущественная ориентация зёрен в направлении [110] для плёнки на подложке SrTiO$_3$(100) с периодом кристаллической решётки в 3,024 Å, который соответствует массивному состоянию, и размером областей когерентного рассеяния порядка 11 нм. В исходном состоянии степень окисления приповерхностных слоёв определяется дальнодействующим влиянием структуры переходного слоя на границе раздела подложка/плёнка. Эта структура зависит как от типа кристаллических решёток плёнки и подложки, так и от степени несоответствия между ними. В случае аморфной структуры переходного слоя процессы окисления тормозятся. Интенсивность начальных стадий окисления при отжиге также зависит от исходной структуры плёнок ванадия. Если формируется текстура в направлении, перпендикулярном к внешней поверхности, продольные каналы из границ зёрен и тройных стыков границ зёрен становятся доминирующими путями ускоренной диффузии кислорода. При пороговом значении температуры в 350°C начинается процесс трансформации кристаллической решётки ванадия из ОЦК в моноклинную. Обсуждается возможность формирования упорядоченного твёрдого раствора замещения атомов кислорода в решётке ванадия.
Ключевые слова: синхротронное излучение, термическое окисление, тонкие плёнки, нанокристаллическая структура.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v40/i06/0777.html
PACS: 61.05.cf, 68.55.J-, 73.61.At, 81.16.Pr, 81.40.Ef, 81.65.Cf, 81.65.Mq