Взрывная кристаллизация плёнок аморфного кобальта в сильном неоднородном магнитном поле

Е. Н. Зубарев$^{1}$, В. Н. Самофалов$^{1}$, А. Ю. Девизенко$^{1}$, В. В. Кондратенко$^{1}$, Д. В. Севрюков$^{1}$, В. А. Севрюкова$^{1}$, В. В. Мамон$^{1}$, Т. И. Храмова$^{1}$, T. M. Сабов$^{2}$, А. В. Дубиковский$^{2}$, А. С. Оберемок$^{2}$, О. В. Косуля$^{2}$

$^{1}$Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Кирпичева, 2, 61002 Харьков, Украина
$^{2}$Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва НАН Украины, просп. Науки, 41, 03028 Киев, Украина

Получена: 04.07.2019; окончательный вариант - 18.11.2019. Скачать: PDF

Исследован механизм взрывной кристаллизации аморфных плёнок кобальта, выращенных на аморфном углероде в отсутствии и при наличии сильного неоднородного магнитного поля. Установлено, что ключевым фактором для реализации взрывной кристаллизации является углерод, поступающий в плёнку кобальта из работающего С-магнетрона во время осаждения слоя кобальта. Легирование растущей плёнки кобальта атомами углерода приводит к затягиванию стадии существования кобальта в аморфно-кластерном состоянии до большей номинальной толщины плёнки. Магнитное поле не оказывает влияния на содержание углерода в плёнках кобальта, которое примерно одинаково и составляет 3–5 ат.%. Показано, что неоднородное магнитное поле увеличивает критическую толщину, при которой начинается взрывная кристаллизация. В плёнках, полученных без магнитов в вакуумной камере, взрывная кристаллизация реализуется в интервале номинальных толщин от 8,0 до 8,5 нм. В плёнках, полученных непосредственно на магните, процесс взрывной кристаллизации происходит в интервале номинальных толщин от 10,0 до 10,5 нм.

Ключевые слова: аморфно-кластерное состояние кобальта, взрывная кристаллизация, неоднородное магнитное поле, просвечивающая электронная микроскопия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i01/0033.html

PACS: 61.05.cp, 61.05.J-, 61.43.Dq, 64.70.dg, 64.70.kd, 68.37.Og, 81.40.Wx

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

К. Судзуки, Х. Фудзимори, К. Хасимото, Аморфные металлы (Москва: Металлургия: 1987).
В. А. Шкловский, В. М. Кузьменко, Успехи физических наук, 157, № 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, Iss. 9: 3091 (1986). Crossref
C. Grigoropoulos, M. Rogers, S. H. Ko, A. A. Golovin, and B. J. Matkowsky, Phys. Rev. B, 73, Iss. 18: 184125-1 (2006). Crossref
Liliya Nikolova, Mark J. Stern, Jennifer M. MacLeod, Bryan W. Reed, Heide Ibrahim, Geoffrey H. Campbell, Federico Rosei, Thomas LaGrange, and Bradley J. Siwick, J. Appl. Phys., 116, Iss. 9: 093512-1 (2014). Crossref
Erik J. Albenze and Paulette Clancy, Mol. Simul., 31, Iss. 1: 11 (2005). Crossref
F. Falk and G. Andrä, J. Cryst. Growth, 287, Iss. 2: 397 (2006). Crossref
Chil-Chyuan Kuo, Wen-Chang Yeh , Jia-Bin Chen, and Jeng-Ywan Jeng, Thin Solid Films, 515, Iss. 4: 1651 (2006). Crossref
Chil-Chyuan Kuo, J. Mater. Process. Technol., 209, Iss. 6: 2978 (2009). Crossref
Keisuke Ohdaira, Naohito Tomura, Shohei Ishii, and Hideki Matsumuraa, Electrochem. Solid-State Lett., 14, No. 9: H372 (2011). Crossref
Keisuke Ohdaira, Keisuke Sawada, Noritaka Usami, Sergey Varlamov, and Hideki Matsumura, Jpn. J. Appl. Phys., 51, No. 10S: 10NB15 (2012). Crossref
Keisuke Ohdaira and Hideki Matsumura, Thin Solid Films, 524: 161 (2012). Crossref
Keisuke Ohdaira and Hideki Matsumura, J. Cryst. Growth, 362: 149 (2013). Crossref
V. Ya. Kogai, A. V. Vakhrushev, and A. Yu. Fedotov, JETP Lett., 95: 454 (2012). Crossref
L. I. Kveglis, V. A. Seredkin, and A. V. Kuzovnikov, JETP Lett., 82: 23 (2005). Crossref
Viljami Pore, Mikko Ritala, Markku Leskelä, Tapio Saukkonen, and Mikael Järn, Cryst. Growth Des., 9, No. 7: 2974 (2009). Crossref
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
Е. Н. Зубарев, А. Ю. Девизенко, В. В. Кондратенко, Д. В. Севрюков, В. А. Севрюкова, А. С. Гарбуз, T. M. Сабов, А. В. Дубиковский, А. С. Оберемок, В. П. Мельник, Металлофиз. новейшие технол., 40, No. 3: 359 (2018). Crossref
V. N. Samofalov, A. G. Ravlik, D. P. Belozorov, and B. A. Avramenko, J. Magn. Magn. Mater., 281, Iss. 2–3: 326 (2004). Crossref
V. N. Samofalov, D. P. Belozorov, and A. G. Ravlik, Fiz. Met. Metalloved., 102: 494 (2006). Crossref
Vladimir N. Samofalov, Dmitriy P. Belozorov, and Anatoliy G. Ravlik, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 56, No. 3: 269 (2013). Crossref
S. I. Tarapov, V. N. Samofalov, A. G. Ravlik, and D. P. Belozorov, International Journal Infrared Millimeter Waves, 24, Iss. 7: 1081 (2003). Crossref
V. N. Samofalov, D. P. Belozorov, A. G. Ravlik, and A. S. Аseev, Func. Mater., 24, No. 3: 365 (2017). Crossref
E. N. Zubarev, V. V. Kondratenko, Y. P. Pershyn, and V. A. Sevryukova, Thin Solid Films, 520, Iss. 1: 314 (2011). Crossref
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, No. 12: 1617 (2013).
В. Ф. Мазанко, А. В. Покоев, В. М. Миронов, Д. С. Герцрикен, Д..В. Миронов, Д..И. Степанов, Г. В. Луценко, Диффузионные процессы в металлах под действием магнитных полей и импульсных деформаций (Москва: Машиностроение: 2005), т. 1.
В. Ф. Мазанко, А. В. Покоев, В. М. Миронов, Д. С. Герцрикен, Д..В. Миронов, Д..И. Степанов, Г. В. Луценко, Диффузионные процессы в металлах под действием магнитных полей и импульсных деформаций (Москва: Машиностроение: 2005), т. 2.