Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Випуски МФіНТ »  Том 40, випуск 6

Структура плівок ванадію на підкладинках SiO2(001), MgO(100), Al2O3(0001), SrTiO3(100) та особливості їх термічного окиснення

А. К. Орлов1,2, І. О. Круглов1,2, С. М. Волошко1, І. Є. Котенко1, С. І. Сидоренко1, Т. Ішикава2

1Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна
2RIKEN 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)/SiO2(001), V(25 нм)/MgO(100), V(25 нм)/Al2O3(0001), V(25 нм)/SrTiO3(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 SrTiO3(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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. C. Lamsal and N. M. Ravindra, Spectroscopic Techniques for Security, Forensic and Environmental Applications (Eds. Y. Dwivedi, S. B. Rai, and J. P. Singh) (Kurukshetra: National Institute of Technology: 2014), Ch. 8.
  2. K. Takanezawa, K. Tajima, and K. Hashimoto, Appl. Phys. Lett., 93: 297 (2008). Crossref
  3. J. Li, B. D. Gauntt, J. Kulik, and E. C. Dickey, Microscopy and Microanalysis, 15: 1004 (2009). Crossref
  4. C. Ghosh, A. Singh, J. Basu, D. Ramachandran, and E. Mohandas, Materials Characterization, 124: 129 (2017). Crossref
  5. L. Chunwei, T. Xiubo, L. Tianwei, Q. Jianwei, Y. Jingjing, G. Chunzhi, and Y. Shiqin, Rare Metal Materials and Engineering, 42: 2437 (2013). Crossref
  6. M. Gutsche, H. Kraus, J. Jochum, B. Kemmather, and G. Gutekunst, Thin Solid Films, 248: 18 (1994). Crossref
  7. J. R. Chen, C. P. Sung, F. S. Yeh, Y. C. Liu, and C. C. Wang, J. Vacuum Science and Technology, 20: 804 (1982). Crossref
  8. G. Salomonsen, N. Norman, O. Lønsjø, and T. G. Finstad, J. Less Common Metals, 158: 251 (1990). Crossref
  9. A. Borodziuk-Kulpa, B. Stolecki, and C. Wesołowska, Thin Solid Films, 67: 21 (1980). Crossref
  10. S. S. Fouad, M. H. El-Fazary, A. A. El-Shazly, F. Sharaf, and K. M. Nassr, J. Mater. Sci., 21: 5843 (1991). Crossref
  11. M. Finazzi, F. Yubero, P. Bencok, F. Chevrier, K. Hricovini, F. Ciccacci, and G. Krill, J. Magnetism and Magnetic Materials, 165: 78 (1997). Crossref
  12. C. Binns, H. S. Derbyshire, S. C. Bayliss, and C. Norris, Phys. Rev. B, 45: 460 (1992). Crossref
  13. T. B. Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams (Materials Park, Ohio: ASM Int.: 1990).
  14. A. I. Gusev, A. A. Rempel, and A. J. Magerl, Disorder and Order in Strongly Nonstoichiometric Compounds: Transition Metal Carbides, Nitrides and Oxides (Springer Science and Business Media: 2013).
  15. M. Gutsche, H. Kraus, J. Jochum, B. Kemmather, and G. Gutekunst, Thin Solid Films, 248: 18 (1994). Crossref
  16. https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=1114
  17. https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=52
  18. https://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coefficients-d_95.html
  19. F. W. Lytle, J. Appl. Phys., 35: 2212 (1964). Crossref
  20. https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=54
  21. A. Benninghoven, Thin Solid Films, 39: 3 (1976). Crossref
  22. A. Benninghoven, Surf. Sci., 53: 596 (1975). Crossref
  23. Е. М. Труханов, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 1: 43 (2010).
  24. R. W. G. Wyckoff, Crystal Structures, 1: 85 (1963).
  25. M. Gutsche, H. Kraus, J. Jochum, B. Kemmather, and G. Gutekunst, Thin Solid Films, 248: 18 (1994). Crossref
  26. U. Holzwarth and N. Gibson, Nature Nanotechnology, 6: 534 (2011). Crossref
  27. S. A. Firstov, N. A. Krapivka, M. A. Vasiliev, S. I. Sidorenko, and S. M. Voloshko, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 55: 458 (2016). Crossref
  28. S. P. Chenakin, V. T. Cherepin, A. L. Pivovarov, and M. A. Vasilev, phys. status solidi (a), 96: K21 (1986). Crossref
  29. V. T. Cherepin, Fresenius’ Zeitschrift für Analytische Chemie, 335: 124 (1989). Crossref
  30. H. Düsterhöft and M. Riedel, Vacuum, 37: 157 (1987). Crossref
  31. J. R. Chen, C. P. Sung, F. S. Yeh, Y. C. Liu, C. C. Wang, J. Vacuum Science and Technology, 20: 804 (1982). Crossref
  32. P. Stender, Z. Balogh, and G. Schmitz, Ultramicroscopy, 111: 524 (2011). Crossref
  33. И. А. Овидько, А. Г. Шейнерман, Физика твёрдого тела, 44: 1243 (2002).
  34. A. Borodziuk-Kulpa, B. Stolecki, and C. Wesołowska, Thin Solid Films, 67: 21 (1980). Crossref
  35. G. L. Steckel and C. J. Altstetter, Acta Metallurgica, 24: 1131 (1976). Crossref
  36. S. Kachi, T. Takada, and K. Kosuge, J. Physical Society of Japan, 18: 1839 (1963). Crossref
  37. A. D. Rata, A. R. Chezan, M. W. Haverkort, H. H. Hsieh, H. J. Lin, C. T. Chen, and T. Hibma, Phys. Rev. B, 69: 075404 (2004). Crossref
  38. B. D. Gauntt, E. C. Dickey, and M. W. Horn, J. Materials Research, 24: 1590 (2009). Crossref
  39. M. D. Banus, T. B. Reed, and A. J. Strauss, Phys. Rev. B, 5: 2775 (1972). Crossref
  40. Т. М. Гричановська, І. Ю. Проценко, Вісник Сумського державного університету. Серія Фізика, математика, механіка, 10: 41 (2004).
  41. Л. В. Однодворец, Н. И. Шумакова, Е. П. Ткач, И. Е. Проценко, Журнал нано- та електронної фізики, 1: 29 (2009).
  42. D. W. Bruce, D. O’Hare, and R. I. Walton, Structure from Diffraction Methods: Inorganic Materials Series (John Wiley and Sons: 2014). Crossref
  43. A. K. Orlov, I. O. Kruhlov, O. V. Shamis, I. A. Vladymyrskyi, I. E. Kotenko, S. M. Voloshko, S. I. Sidorenko, T. Ebisu, K. Kato, H. Tajiri, O. Sakata, and T. Ishikawa, Vacuum, 150: 186 (2018). Crossref
  44. А. И. Гусев, Д. А. Давыдов, Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, 86: 746 (2007).
  45. J. Li, B. D. Gauntt, J. Kulik, E. C. Dickey, Microscopy and Microanalysis, 15: 1004 (2009). Crossref
  46. К. Р. Жданов, М. Ю. Каменева, Л. П. Козеева, А. Н. Лавров, Физика твёрдого тела, 58: 1522 (2016).
  47. В. Г. Орлов, А. А. Буш, С. А. Иванов, В. В. Журов, Физика твёрдого тела, 39: 865 (1997).

© 2013–2018 «ІМФ НАН України»