Вибухова кристалізація плівок аморфного кобальту в сильному неоднорідному магнітному полі

Є. М. Зубарєв$^{1}$, В. М. Самофалов$^{1}$, О. Ю. Девізенко$^{1}$, В. В. Кондратенко$^{1}$, Д. В. Севрюков$^{1}$, В. А. Севрюкова$^{1}$, В. В. Мамон$^{1}$, Т. І. Храмова$^{1}$, T. M. Сабов$^{2}$, O. В. Дубіковський$^{2}$, O. С. Оберемок$^{2}$, О. В. Косуля$^{2}$

$^{1}$Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, 61002 Харків, Україна
$^{2}$Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, просп. Науки, 41, 03028 Київ, Україна

Отримано: 04.07.2019; остаточний варіант - 18.11.2019. Завантажити: PDF

Досліджено механізм вибухової кристалізації аморфних плівок кобальту, вирощених на аморфному вуглецю у відсутності і за наявності сильного неоднорідного магнітного поля. Встановлено, що ключовим фактором для реалізації вибухової кристалізації є вуглець, який надходить в плівку кобальту з працюючого С-магнетрона під час осадження шару кобальту. Легування зростаючої плівки кобальту атомами вуглецю призводить до затягування стадії існування кобальту в аморфно-кластерному стані до більшої номінальної товщини плівки. Магнітне поле не впливає на вміст вуглецю у плівках кобальту, який приблизно однаковий і становить 3–5 ат.%. Показано, що неоднорідне магнітне поле збільшує критичну товщину, при якій починається вибухова кристалізація. У плівках, отриманих без магнітів у вакуумній камері, вибухова кристалізація реалізується в інтервалі номінальних товщин від 8,0 до 8,5 нм. У плівках, отриманих безпосередньо на магніті, процес вибухової кристалізації відбувається в інтервалі номінальних товщин від 10,0 до 10,5 нм.

Ключові слова: аморфно-кластерний стан кобальту, вибухова кристалізація, неоднорідне магнітне поле, просвічувальна електронна мікроскопія.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

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.