Структура плівок ванадію на підкладинках SiO$_2$(001), MgO(100), Al$_2$O$_3$(0001), SrTiO$_3$(100) та особливості їх термічного окиснення
А. К. Орлов$^{1,2}$, І. О. Круглов$^{1,2}$, С. М. Волошко$^{1}$, І. Є. Котенко$^{1}$, С. І. Сидоренко$^{1}$, Т. Ішикава$^{2}$
$^{1}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна
$^{2}$RIKEN SPring-8 Center, 1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan
Отримано: 27.04.2018. Завантажити: PDF
Досліджено структуру тонких плівок ванадію на різних монокристалічних підкладинках 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) у вихідному стані та при відпалі до температури у 600°C у вакуумі 10$^{-3}$ Па. Із використанням синхротронного випромінення (RIKEN SPring-8 Center) виявлено переважну орієнтацію зерен у напрямку [110] для плівки на підкладинці SrTiO$_3$(100) із періодом кристалічної ґратниці у 3,024 Å, який відповідає масивному стану, і розміром областей когерентного розсіяння порядку 11 нм. У вихідному стані ступінь окиснення приповерхневих шарів визначається далекосяжним впливом структури перехідного шару на межі поділу підкладинка/плівка. Ця структура залежить як від типу кристалічних ґратниць плівки та підкладинки, так і від ступеня невідповідности між ними. У випадку аморфної структури перехідного шару процеси окиснення гальмуються. Інтенсивність початкових стадій окиснення впродовж відпалу також залежить від вихідної структури плівок ванадію. Якщо формується текстура у напрямку, перпендикулярному до зовнішньої поверхні, повздовжні канали із меж зерен і потрійних стиків меж зерен стають домінувальними шляхами пришвидшеної дифузії Оксиґену. За порогового значення температури у 350°C розпочинається процес трансформації кристалічної ґратниці ванадію з ОЦК у моноклінну. Обговорено можливість формування впорядкованого твердого розчину заміщення атомів Оксиґену в ґратниці ванадію.
Ключові слова: синхротронне випромінення, термічне окиснення, тонкі плівки, нанокристалічна структура.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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