Фазообразование при твердофазных реакциях в тонких пленках на основе Al/Au и Fe/Si

• Автор: Алтунин, Роман Русланович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................ „’.Г“

1.1 Теоретические модели расчета фазовой последовательности при твердофазной реакции

1.1.1 Модель Walser-Bene

1.1.2 Модель EHF

1.1.3 Сравнение моделей Walser-Bene и EHF

1.2 Фазообразование при твердофазной реакции в системе Al/Au

1.2.1 Экспериментальные исследования фазообразования при твердофазной реакции в системе Al/Au
1.2.2 Теоретические расчеты фазовой последовательности при твердофазной реакции в системе Al/Au
1.2.3 Сравнение экспериментальных и теоретических результатов
1.3 Фазообразование при твердофазной реакции в системе Fe/Si
1.3.1 Экспериментальные исследования фазообразования в системе Fe/Si
1.3.1.1 Сверхтонкие пленки Fe на подложке монокристаллического Si(l 00).
1.3.1.2 Сверхтонкие пленки Fe на подложке монокристаллического Si(l 11).
1.3.1.3 Тонкие пленки Fe на подложке монокристаллического Si
1.3.1.4 Мультислойные тонкие пленки (Fe/Si)n
1.3.2 Теоретические расчеты фазовой последовательности при твердофазной реакции в системе Fe/Si
1.3.3 Сравнение экспериментальных и теоретических и результатов
1.4 Постановка задачи исследования
2. УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Условия получения тонких пленок AI/Au
2.2 Условия получения пленок на основе Fe/Si
2.3 “Просвечивающая электронная микроскопия, дифракция электронов, энергодисперсионный анализ
2.4 Анализ картин дифракции электронов
2.5 Подготовка поперечного среза образцов
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ТВЕРДОФАЗНОЙ РЕАКЦИИ В ПЛЕНКАХ Al/Au
3.1 Исходное состояние пленок Al/Au
3.2 In situ исследования фазообразования при твердофазной реакции в тонких пленках Al/Au (скорость нагрева до 120°С/мин)
3.3 In situ исследования фазообразования при твердофазной реакции в тонких пленках Al/Au (скорость нагрева 20-24°С/мин)
3.4 Обсуждение полученных результатов
3.4.1 Исходное состояние тонких пленок Al/Au
3.4.2 Фазовая последовательность при твердофазной реакции в тонких пленках Al/Au
3.5 Выводы
4. ФАЗООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ТВЕРДОФАЗНОЙ РЕАКЦИИ В ПЛЕНКАХ НА ОСНОВЕ Fe/Si
4.1 Исследования фазообразования при твердофазной реакции в пленках Si/Fe/Si
4.1.1 Исходное состояние пленок Si/Fe/Si
4.1.2 In situ исследования фазообразования при твердофазной реакции в пленках Si/Fe/Si

4.2 In situ электронно-микроскопические исследования процесса твердофазной реакции в мультислойной системе (Fe/Si)
4.3 Обсуждение полученных результатов
4.4 Выводы
5. ФАЗООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ТВЕРДОФАЗНОЙ РЕАКЦИИ В
ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ Fe3Si(lll)/Si(lll)
5.1 Исходное состояние системы Fe3Si(lll)/Si(lll)
5.2. Исследования термической стабильности и фазообразования при
твердофазной реакции в системе Fe3Si(l 11)/Si(l 11)
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

раствора Ре-ч31 [58,59]. Среди разных групп исследователей существуют разногласия относительно первой фазы, формирующейся в процессе твердофазной реакции. Результаты экспериментальных исследований твердофазных реакций в тонких пленках Бе толщиной от 3 до 150 нм на подложке 81(100) и 81(111) представлены в таблице 4, приведены данные об условиях проведения исследований (тип подложки, температурные диапазоны наблюдаемых соединений и т.д.).
В работах [48,58,60] первой фазой, формирующейся в процессе твердофазной реакции между тонкой пленкой железа и монокристаллическим кремнием наблюдали фазу Ре38ь Формирование фазы Ре381 наблюдали в широком температурном диапазоне от 75 до 450°С. Небольшие температуры формирования - 75°С [48] наблюдали в относительно тонких пленках (-6 нм), в пленках толщиной -100 нм фаза Ре381 формируется при температуре 450°С [58].
В работах [44,61-63] первой фазой регистрировали стабильную фазу е-РеЗь Формирование фазы в-Ре81 наблюдали при температурах от 400 до 500°С. Толщины пленок составили от 3 до 120 нм.
Независимо от того, какая фаза формируется первой - Ре381 или Ре81, следующей формируется стабильная фаза Р-Рс812 при температурах 550-625°С [48,58,61,62]. После р-Ре812 при 900-1000°С наблюдается формирование высокотемпературной фазы а-Ре812 [59-61].
В некоторых работах на границе раздела между подложкой кремния и слоем железа присутствовал оксидный слой, который приводил к существенному повышению температуры формирования силицидов железа [59,60]: Ре381 - 600°С, РеЭ1 - 700°С, Р-Ре812 — 800-900°С. При относительно низких температурах (<700°С) наличие оксидных слоев существенно влияет на температуру формирования силицидов железа и вызывает сдвиг в сторону более высоких температур от 150 до 300°С [64-70]. Однако, при температурах >900°С влияние оксидного слоя на фазообразование было незначительным, вызывая сдвиг на 50-100°С [59,60].