Структурные исследования нанокристаллических пленок 3d-металлов (Fe, Co, Ni

• Автор: Жарков, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Методы получения нанокристаллических материалов

1.1.1 Сравнительный анализ методов получения

1.1.2 Получение нанокристаллических материалов методами осаждения на подложку

1.2 Структура и свойства изолированных нанокристаллических частиц и пленок

1.2.1 Особенности структуры нанокристаллических материалов

1.2.2 Свойства нанокристаллических металлических частиц

1.3 Некоторые особенности процесса кристаллизации материалов с неравновесной структурой

1.4 Свойства пленок Зй-металлов (Ее, Со, №), полученных методом ИЛИ

1.4.1 Исследования магнитных и электрических свойств пленок Ее
1.4.2 Исследования магнитных и электрических свойств пленок Со
1.4.3 Исследования магнитных и электрических свойств пленок №
1.5 Постановка задачи
2. УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Условия получения пленок Зй-металлов (Ее, Со, №)
2.2 Структурные методы исследования
2.3 Мессбауэровские исследования
2.4 Исследование химического состава
3. ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ ПЛЕНОК Ее
3.1 Исследование структурных превращений в процессе термоотжига
3.2 Мессбауэровские исследования пленок Ре
3.3 Исследование химического состава пленок Бе
3.4 Обсуждение полученных результатов
3.4.1 Модель атомной структуры пленокБе
3.4.2 Особенности кристаллизации пленок Ре
3.5 Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ ПЛЕНОК Со
4.1 Исследование структурных превращений в процессе термоотжига
4.2 Исследование химического состава пленок Со
4.3 Обсуждение результатов структурных исследований пленок Со
4.4 Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ ПЛЕНОК №
5.1 Исследование структурных превращений в процессе термоотжига
5.2 Обсуждение полученных результатов
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Одной из наиболее интересных проблем современной физики твердого тела является проблема создания новых материалов. Именно таким направлением является получение и исследование материалов с нанокристаллической структурой. Нанокристаллическими называют материалы, состоящие из частиц размером порядка 1-Л О нм.
Нанокристаллические материалы представляют собой особое состояние конденсированного вещества. Оригинальные свойства этих материалов обусловлены как особенностями свойств отдельных нанокристаллитов, так и их коллективным поведением, зависящим от характера взаимодействия между наночастицами. Главной особенностью, отличающей нанокристаллические от других материалов, является то, что в зависимости от размера частиц, до 80-90 % атомов, составляющих нанокристаллический материал, могут рассматриваться как поверхностные и приповерхностные атомы. Вследствие этого, поверхностная энергия нанокристаллических частиц, составляющих материал, становится сравнима с объемной энергией. В результате наблюдается существенное изменение физических свойств.
Физические свойства материалов, как известно, определяются атомной структурой. Поэтому, особый интерес представляют нанокристаллические материалы с атомной структурой частиц нехарактерной для равновесного массивного состояния. Такие материалы обладают оригинальными физическими свойствами. Они могут быть полущены только в условиях с высокой степенью неравновесности. Этому требованию отвечает метод импульсно-плазменного испарения (ИЛИ) с большими скоростями охлаждения вакуумного конденсата (до 108 К/с).
Пленки ЗсГмсталлов (Бе, Со, N1), полученные методом ИЛИ в вакууме 2.7*10^ Па, обладают оригинальными физическими свойствами, нехарактерными для данных материалов в термодинамически равновесном

Рис. 1.5. Схематические зависимости самосогласованной скорости и(Т0) для трех различных значений
интенсивности теплоотвода.
1 - идеальный теплоотвод;
2, 3 - неоднозначные зависимости (3 - наихудший теплоотвод) [79].
однозначной.
При достаточно плохом отводе тепла от фронта кристаллизации однозначное самосогласованное решение и(То) теряет устойчивость и дальнейшее ухудшение теплоотвода приводит к многозначности и(Т0). Сначала, и(Т0) приобретает Б-образный характер (Рис. 1.5, кривая 2), а затем даже разрывный (Рис.1.5, кривая 3). В области многозначности каждому значению температуры Т0 из интервала (То, То) соответствует три стационарных значения скорости фронта кристаллизации. Анализ этих значений скорости на устойчивость по отношению к малым изменениям температуры фронта кристаллизации показывает, что щ и Из устойчивы, а щ неустойчиво.
Таким образом, в температурном интервале (То, То) (Рис. 1.5) движение фронта кристаллизации является бистабильным, т.е. устойчивым как на нижней (-), так и на верхней (+) ветвях зависимости и(То). Ветвь (-) обычно соответствует медленной кристаллизации. Ветвь (+) обычно реализует режимы быстрой (взрывной) кристаллизации [79].
Кристаллизация из расплава (стационарный случай).
Так как при взрывной кристаллизации аморфных и нанокристаллических материалов возникает жидкая зона [79], движущаяся впереди фронта кристаллизации, то кристаллизация будет протекать по тем же законам, что и кристаллизация из переохлажденного расплава. Как показано в работе