Фазообразование и структурные превращения в процессе формирования тонких пленок системы Fe-Cu на кремнии

• Автор: Салтыков, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 322 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Цель работы
Методы синтеза и исследования
Научная новизна
Положения, выносимые на защиту
Практическая значимость
Апробация
Публикации
Связь работы с научными программами
Структура и объем диссертации
Глава 1. ТОНКИЕ ПЛЕНКИ ЖЕЛЕЗА, МЕДИ, ПЛЕНКИ СИСТЕМЫ 22 Бе-Си, ИХ СТРУКТУРА И СВОЙСТВА
1.1. Химические свойства и строение железа и меди в объемном состоянии
1.1.1. Химические свойства железа
1.1.2. Микроструктура железа
1.1.3. Химические свойства меди
1.1.4. Микроструктура меди
1.2. Общие сведения о тонкопленочном состоянии материала и его основных особенностях
1.3. Термодинамическое описание систем на основе железа, меди и кремния
1.3.1. Фазовые равновесия в системе Бе-Бі
1.3.2.Фазовые равновесия в системе Си-Бі
1.4. Фазовые равновесия в системах на основе железа, меди и кислорода

1.4.1. Фазовые равновесия в системе Бе-О
1.4.2. Фазовые равновесия в системе Си
1.4.3.Фазы в пленках железа и меди на кремнии, полученных магнетронним напылением, ожидаемые
на основе результатов термодинамического анализа
1.5. Фазовые равновесия в системе Бе-Си
1.6. Структура и фазовый состав железа в тонкопленочном
состоянии
1.6.1. Сверхрешетки в структуре тонких пленок железа
1.6.2. Фазовый состав тонких пленок железа
1.6.3. Морфология поверхности тонких пленок железа
1.6.4. Влияние материала и структуры подложки на структуру и фазовый состав тонких пленок железа
1.6.5. Процесс силицидообразования в тонких пленках железа на кремниевой подложке различной кристаллографической ориентации
1.6.6. Вероятные механизмы формирования силицидов железа в тонких пленках
1.7. Влияние структуры тонких пленок железа на некоторые их
свойства
1.7.1. Электрические свойства тонких пленок железа
1.7.2. Роль структуры пленок железа в формировании магнитных свойств
1.7.3. Электрохимическое и коррозионное поведение тонких пленок железа
1.8. Структура и фазовый состав меди в тонкопленочном
состоянии
1.8.1. Характеристика структуры тонких пленок меди
1.8.2. Морфология поверхности тонких пленок меди
1.8.3. Влияние материала и структуры подложки на

структуру тонких пленок меди
1.8.4. Процесе силицидообразования в тонких пленках меди на кремниевой подложке и роль ее кристаллографической ориентации
1.8.5. Рекристаллизационные процессы в структуре тонких пленок меди
1.9. Влияние структуры тонких пленок меди на некоторые их свойства
1.9.1. Электрические свойства тонких пленок меди
1.9.2. Влияние структуры пленок меди на их механические свойства
1.10. Структура тонких пленок системы Ре/Си
1.10.1. Структура наноразмерных преципитатов Бе-Си и их формирование в объемном состоянии
1.10.2. Формирование и рост пленок железа на поверхности монокристаллической меди различной ориентации
1.10.3. Структура и свойства тонких пленок двух- и мультислойных тонких пленок системы Бе-Си
1.10.4. Структура фаз твердых растворов на основе железа
и меди
1.11. Обобщение сведений о структуре и свойствах тонких пленок железа, меди и системы Ре-Си
Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ, ХИМИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ И ПРЕВРАЩЕНИЙ МИКРОСТРУКТУРЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК
2.1. Анализ общей методологии эксперимента
2.2. Исследование фазового состава и характеристик кристаллической решетки пленок методом РФА
2.2.1. Технические характеристики дифрактометра АЛЬ
ростом содержания кремния в меди параметр ее решетки увеличивается от 0,3607 нм для чистой меди до 0,3615 нм при содержании кремния до 10% ат.
1.4. Фазовые равновесия в системах на основе железа, меди и кислорода
При напылении тонких пленок на подложку практически всегда имеется некоторая концентрация примесных элементов, важнейшим из которых является кислород. Его концентрация, как фоновой примеси, определяется уровнем вакуума при реализации магнетронного синтеза. В связи с этим имеется вероятность формирования оксидных фаз и твердых растворов кислорода в решетке металла. Рассмотрим термодинамическое описание систем металлов (Бе и Си) с кислородом.
1.4.1. Фазовые равновесия в системе Бе-О
Система Бе-О изучается достаточно давно и сведения о ней обобщены в работах [14, 17]. Равновесная диаграмма Бе-О представлена на рис. 5 [13]. В этой системе возможно существование трех соединений (табл.4): БеО (вюстит), Без04 (магнетит) и ЕегОз (гематит), реакции образования и строение которых рассмотрим подробно [13].
Вюстит представляет собой соединение переменного состава, близкого по стехиометрии к формуле БеО, которое устойчиво при избытке кислорода. Образование вюстита протекает по перитектической реакции: Ж+Ре304—»БеО [18]. Содержание кислорода в БеО в зависимости от температуры лежит в интервале от 52,89 (при температуре 1000°С) до 51,6 (при температуре 570°С). При температуре 560°С вюстит распадается на чистое железо и гематит по реакции: РеО—>а-Ре+Ее304 с эвтектоидной точкой при содержании кислорода 51,41% ат. [19].
Содержание кислорода в магнетите составляет 57,15% ат. и это соединение плавится с открытым максимумом при температуре 1600°С. При большем содержании кислорода возможно равновесие магнетита с газообразным кислородом.