Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Низькотемпературна взаємна дифузія та утворення упорядкованих фаз в нанокристалічних тонких плівках Au/Cu в різних атмосферах

А. А. Тінькова1, С. І. Сидоренко1, І. Є. Котенко1, В. Л. Свєчніков2, С. М. Волошко1

1Національний технічний університет України «КПІ», пр. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна
2Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 17.07.2014. Завантажити: PDF

Досліджено процеси взаємної дифузії в тонких полікристалічних плівках Au (30 нм)/Cu (40 нм) під час відпалу за температур у 100—200°C впродовж 15 і 30 хв. у вакуумі при різних тисках залишкової атмосфери у 102 і 106 Па та в середовищі водню при значенні тиску у 5102 Па. Застосовано методу мас-спектрометрії вторинних нейтральних частинок, доповнену трансмісійною електронною мікроскопією, Рентґеновою дифракцією й атомно-силовою мікроскопією. Перемішування двох шарів спостерігалося при температурах, за яких повністю виключається дифузія за об’ємним механізмом. Одержані для шару Au профілі Cu та їх еволюція з часом були типовими профілями C-кінетичного режиму зерномежової дифузії. Внаслідок значно вищої зерномежової дифузійної рухливости в збагаченому шарі Au насичення меж зерен золота досягається за дуже короткий час. Високий рівень концентрації Cu в шарі Au можна пояснити, припускаючи наявність рухливих меж, які залишають поза собою області з високою концентрацією Cu, близькою до стехіометричного складу. Фазоутворення відбувається всередині та навколо меж зерен шляхом переміщення компонента, що дифундує, вздовж рухомих меж зерен.

Ключові слова: зерномежова дифузія, упорядкована фаза, AuCu, тонка плівка, мас-спектрометрія вторинних нейтральних частинок.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v36/i12/1609.html

PACS: 61.05.cp, 66.30.Pa, 68.35.Fx, 68.37.Lp, 68.37.Ps, 81.10.Jt, 82.80.Ms


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. U. Bardi, Rep. Prog. Phys., 57: 939 (1994). Crossref
  2. J. H. Sinfelt, Bimetallic Catalysts: Discoveries, Concepts and Applications (New York: Wiley: 1983).
  3. M. Ohring, The Materials Science of Thin Films (New York: Academic Press: 1992).
  4. F. Cacho, G. Cailletaud, C. Rivero, P. Gergaud, O. Thomas, and H. Jaouen, Mater. Sci. Eng. B, 135: 95 (2006). Crossref
  5. K. N. Tu, Phys. Rev. B, 49: 2030 (1994). Crossref
  6. G. T. Galyon and L. Palmer, IEEE Trans. Electron. Packag. Manuf., 28: 17 (2005). Crossref
  7. L. G. Harrison, Trans. Faraday Soc., 57: 1191 (1961). Crossref
  8. W. E. Martinez, G. Gregori, and T. Mates, Thin Solid Films, 518: 2585 (2010). Crossref
  9. G. Schmitz, D. Baither, M. Kasparzak, T. H. Kim, and B. Krause, Scr. Mater., 63: 484 (2010). Crossref
  10. V. M. Koshevich, A. N. Gladkikh, M. V. Karpovskyi, and V. N. Klimenko, Interface Sci., 2: 261 (1994). Crossref
  11. U. Gösele and K. N. Tu, J. Appl. Phys., 53: 3252 (1982). Crossref
  12. F. M. d’Heurle, J. Mater. Res., 3: 167 (1988). Crossref
  13. T. Laurila and J. Molarius, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci., 28: 185 (2003). Crossref
  14. G. Molnár, G. Erdélyi, G. A. Langer, D. L. Beke, A. Csik, M. Kis-Varga, and A. Dudás, Vacuum, 98: 70 (2013). Crossref
  15. F. Hartung, J. C. Ewert, J. Dzick, and G. Schmitz, Scr. Mater., 39, No. 1: 79 (1998). Crossref
  16. G. Feinstein and J. B. Bindell, Thin Solid Films, 62: 37 (1979). Crossref
  17. H. Oechsner, Appl. Surf. Sci., 70: 250 (1993). Crossref
  18. L. Péter, G. L. Katona, Z. Berényi, K. Vad, G. A. Langer, E. Tyth-Kádar, J. Pádár, L. Pogány, and I. Bakonyi, Electrochim. Acta, 53: 837 (2007).
  19. A. N. Aleshin, V. K. Egorov, B. S. Bokstein, and P. V. Kurkin, Thin Sol. Films, 51: 223 (1993).
  20. L. A. Girifalco, Atomic Migration in Crystals (Tokyo, Japan: Kyōritsu Shuppan: 1980).
  21. K. Maier, phys. status solidi (a), 44: 567 (1977). Crossref
  22. A. Makovec, G. Erdélyi, and D. L. Beke, Thin Sol. Films, 520: 2362 (2012). Crossref
  23. B. D. Cullity, Elements of X-Ray Diffraction (Reading, MA: Addison-Wesley: 1979).
  24. S. Inomata and M. O .M. Kajihara, J. Mater. Sci., 46: 2410 (2011). Crossref
  25. O. Penrose, Acta Mater., 52: 3901 (2004). Crossref
  26. C. Y. Ma, E. Rabkin, W. Gust, and S. E. Hsu, Acta Metall. Mater., 43: 3113 (1995). Crossref
  27. F. Hartung and G. Schmitz, Phys. Rev. B, 64: 245418 (2001). Crossref
  28. J. Chakraborty, U. Welzer, and E. J. Mittemeijer, J. Appl. Phys., 103: 113512 (2008). Crossref
  29. J. Chakraborty, U. Welzer, and E. J. Mittemeijer, Thin Solid Films, 518: 2010 (2010). Crossref
  30. Ya. Ye. Geguzin, Yu. S. Kaganovskiy, and L. N. Paritskaya, Phys. Met. Metall., 54: 120 (1982).
  31. Yu. Kaganovskii and L. N. Paritskaya, Encyclopaedia of Nanoscience and Nanotechnology (Ed. H. S. Nalwa) (American Scientific Publishers: 2004), p. 1.