Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au

Представлены результаты электронно-микроскопических и электронографических исследований пленок Ni, Au и сплава Ni-Au, полученных импульсным лазерным распылением одноэлементных и двухэлементных металлических мишеней. В результате распыления одноэлементной мишени Ni и комбинированной мишени 0,75Ni-0...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Багмут, А.Г., Багмут, И.А., Жучков, В.А., Николайчук, Г.П., Красников, А.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2010
Schriftenreihe:	Физическая инженерия поверхности
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98843
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au / А.Г. Багмут, И.А. Багмут, В.А. Жучков, Г.П. Николайчук, А.Н. Красников // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 36–42. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-98843
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-988432016-04-19T03:02:17Z Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au Багмут, А.Г. Багмут, И.А. Жучков, В.А. Николайчук, Г.П. Красников, А.Н. Представлены результаты электронно-микроскопических и электронографических исследований пленок Ni, Au и сплава Ni-Au, полученных импульсным лазерным распылением одноэлементных и двухэлементных металлических мишеней. В результате распыления одноэлементной мишени Ni и комбинированной мишени 0,75Ni-0,25Au на подложках формируются пленки с метастабильной ГПУ структурой. Распыление комбинированной мишени 0,5Ni-0,5Au, также как и мишени из чистого золота, приводит к формированию пленок со стабильной ГЦК структурой. Наведені результати електронно-мікроскопічних та електронографічних досліджень плівок Ni, Au та сплавів Ni-Au, одержаних імпульсним лазерним розпилюванням одноелементних і двоелементних металевих мішеней. В результаті розпилювання одноелементної мішені Ni та комбінованої мішені 0,75Ni-0,25Au на підкладках формуються плівки з метастабільною ГЩП структурою. Розпилювання комбінованої мішені 0,5Ni-0,5Au, такожяк і мішеніз чистого золота, призводить до формування плівок зі стабільною ГЦК структурою. The results of electron microscopic and electron diffraction investigation of Ni, Au and Ni-Au alloy films, which was prepared by pulse laser sputtering of the single-element and of the two-element metal targets, are presented. As a result of sputtering of single-element target of Ni and of the combined target of 0.75Ni-0.25Au on the substrates was formed films with metastable HCP structure. Sputtering of the combined targets of 0.5Ni-0.5Au, as well as a sputtering of targets of pure gold, results in formation of films with stable FCC structure. Kewords: еlectron microscopy, films of Ni-Au alloy, pulse laser sputtering, two-element target, metastable structure, electron-diffraction, phase transition, annealing, substrate, grain size, distribution. 2010 Article Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au / А.Г. Багмут, И.А. Багмут, В.А. Жучков, Г.П. Николайчук, А.Н. Красников // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 36–42. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98843 539.548 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Представлены результаты электронно-микроскопических и электронографических исследований пленок Ni, Au и сплава Ni-Au, полученных импульсным лазерным распылением одноэлементных и двухэлементных металлических мишеней. В результате распыления одноэлементной мишени Ni и комбинированной мишени 0,75Ni-0,25Au на подложках формируются пленки с метастабильной ГПУ структурой. Распыление комбинированной мишени 0,5Ni-0,5Au, также как и мишени из чистого золота, приводит к формированию пленок со стабильной ГЦК структурой.
format	Article
author	Багмут, А.Г. Багмут, И.А. Жучков, В.А. Николайчук, Г.П. Красников, А.Н.
spellingShingle	Багмут, А.Г. Багмут, И.А. Жучков, В.А. Николайчук, Г.П. Красников, А.Н. Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au Физическая инженерия поверхности
author_facet	Багмут, А.Г. Багмут, И.А. Жучков, В.А. Николайчук, Г.П. Красников, А.Н.
author_sort	Багмут, А.Г.
title	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au
title_short	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au
title_full	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au
title_fullStr	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au
title_full_unstemmed	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au
title_sort	нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней ni-au
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2010
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98843
citation_txt	Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au / А.Г. Багмут, И.А. Багмут, В.А. Жучков, Г.П. Николайчук, А.Н. Красников // Физическая инженерия поверхности. — 2010. — Т. 8, № 1. — С. 36–42. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT bagmutag nanodispersnyeplenkiosaždennyeimpulʹsnymlazernymraspyleniemkombinirovannyhmišenejniau AT bagmutia nanodispersnyeplenkiosaždennyeimpulʹsnymlazernymraspyleniemkombinirovannyhmišenejniau AT žučkovva nanodispersnyeplenkiosaždennyeimpulʹsnymlazernymraspyleniemkombinirovannyhmišenejniau AT nikolajčukgp nanodispersnyeplenkiosaždennyeimpulʹsnymlazernymraspyleniemkombinirovannyhmišenejniau AT krasnikovan nanodispersnyeplenkiosaždennyeimpulʹsnymlazernymraspyleniemkombinirovannyhmišenejniau
first_indexed	2025-07-07T07:09:07Z
last_indexed	2025-07-07T07:09:07Z
_version_	1836971089321787392
fulltext	ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 136 ВВЕДЕНИЕ В [1, 2] методами просвечивающей электрон- ной микроскопии и электронографии иссле- дованы закономерности фазообразования и структурные превращения в пленках, осаж- денных импульсным лазерным распылением Ni в вакууме, а также в атмосфере кислорода. Установлено, что в зависимости от давления кислорода в испарительной камере Р(О2) и от температуры подложки Ts в пленках форми- руются следующие структурные и фазовые состояния. Аморфные пленки Ni (фаза ам-Ni), пленки Ni с метастабильной гексаго- нальной плотно упакованной (ГПУ) решет- кой (фаза α-Ni), пленки Ni со стабильной гра- нецентрированной кубической (ГЦК) решет- кой (фаза β-Ni), а также пленки оксида NiO со структурой ГЦК. Согласно [3] фазовые переходы ам-Ni→β-Ni, а также α-Ni→β-Ni при отжиге пленок сопровождаются относи- тельным увеличением плотности вещества на 7,5% и 18,5% соответственно. Также были определены ориентационные соотношения между фазами α-Ni и β-Ni и показано, что в результате полиморфного превращения происходит изменение магнитных характе- ристик. Пленки приобретают магнитный момент, а при перемагничивании имеет место гистерезис. В [4] показано, что метод импульсного ла- зерного осаждения (ИЛО) позволяет полу- чать не только пленки Ni с метастабильной ГПУ решеткой, но и пленки сплава Ni-Pd так- же c метастабильной кристаллической ре- УДК 539.548 НАНОДИСПЕРСНЫЕ ПЛЕНКИ, ОСАЖДЕННЫЕ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ МИШЕНЕЙ Ni-Au А.Г. Багмут, И.А. Багмут, В.А. Жучков, Г.П. Николайчук, А.Н. Красников Национальный технический университет “ХПИ” МОН Украины (Харьков) Украина Поступила в редакцию 03.03.2010 Представлены результаты электронно-микроскопических и электронографических иссле- дований пленок Ni, Au и сплава Ni-Au, полученных импульсным лазерным распылением одноэлементных и двухэлементных металлических мишеней. В результате распыления одноэлементной мишени Ni и комбинированной мишени 0,75Ni-0,25Au на подложках фор- мируются пленки с метастабильной ГПУ структурой. Распыление комбинированной мишени 0,5Ni-0,5Au, также как и мишени из чистого золота, приводит к формированию пленок со стабильной ГЦК структурой. Ключевые слова: электронная микроскопия, пленки сплава Ni-Au, импульсное лазерное распыление, двухэлементная мишень, метастабильная структура, электронография, фазовое превращение, отжиг, подложка, размер зерен, распределение. Наведені результати електронно-мікроскопічних та електронографічних досліджень плівок Ni, Au та сплавів Ni-Au, одержаних імпульсним лазерним розпилюванням одноелементних і двоелементних металевих мішеней. В результаті розпилювання одноелементної мішені Ni та комбінованої мішені 0,75Ni-0,25Au на підкладках формуються плівки з метастабільною ГЩП структурою. Розпилювання комбінованої мішені 0,5Ni-0,5Au, також як і мішені з чистого золота, призводить до формування плівок зі стабільною ГЦК структурою. Ключові слова: електронна мікроскопія, плівки сплаву Ni-Au, імпульсне лазерне розпилювання, двоелементні мішені, метастабільна структура, електронографія, фазове перетворення, відпал, підкладинка, розмір зерен, розподіл. The results of electron microscopic and electron diffraction investigation of Ni, Au and Ni-Au alloy films, which was prepared by pulse laser sputtering of the single-element and of the two-element metal targets, are presented. As a result of sputtering of single-element target of Ni and of the combined target of 0.75Ni-0.25Au on the substrates was formed films with metastable HCP structure. Sputtering of the combined targets of 0.5Ni-0.5Au, as well as a sputtering of targets of pure gold, results in formation of films with stable FCC structure. Kewords: еlectron microscopy, films of Ni-Au alloy, pulse laser sputtering, two-element target, metastable structure, electron-diffraction, phase transition, annealing, substrate, grain size, distribution. ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 37 шеткой ГПУ. В этом случае авторы исполь- зовали попеременное распыление Ni и Pd составляющих комбинированной мишени. В результате отжига пленки Ni-Pd сплава, также как и пленки α-Ni, приобретали равновесную структуру ГЦК. Было установлено положи- тельное отклонение от закона Вегарда зави- симости постоянной решетки твердого рас- твора а0 от концентрации Pd, свойственное Ni-Pd сплавам в массивном состоянии. При лазерном испарении Au на подложках KCl и NaCl в вакууме формируются ориен- тированные пленки со структурой ГЦК [5]. В массивном состоянии Ni и Au имеют крис- таллическую структуру ГЦК с параметрами 0,3524 нм 0,4079 нм соответственно. Сплавы Ni-Au, также как и Ni-Pd, кристаллизуются с образованием непрерывного ряда твердых растворов, которые в массивном состоянии имеют структуру ГЦК [6]. Возможность су- ществования тонкопленочного состояния сплава Ni-Au со структурой ГПУ, как в случае Ni и сплава Ni-Pd, в настоящее время не выяснена. Поэтому цель данной работы сос- тояла в получении и исследовании структуры пленок сплавов, осажденных методом им- пульсного лазерного распыления комбиниро- ванных мишеней Ni-Au. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Пленки осаждали в вакууме на подложках KCl в ориентации 〈001〉 , размещенных на пу- ти распространения пароплазменного потока. Поток формировали распылением мишени импульсами излучения оптического кванто- вого генератора ЛТИ ПЧ-5, работавшего в ре- жиме модулированной добротности. Длина волны и частота следования импульсов ла- зерного излучения составляли 1,06 мкм и 25 Гц соответственно. Подробности метода изложены в [7]. В процессе осаждения дав- ление газов остаточной атмосферы испари- тельной камеры и температура подложки Ts составляли 10–5 мм рт.ст. и 440 – 650 К соот- ветственно. В качестве мишеней, подлежащих распы- лению лазерным излучением, использовали вращающиеся диски (рис. 1), составленные из секторов высокочистых металлов Ni и Au. Частота вращения мишени составляла 55 – 85 оборотов в секунду. Такая методика позво- ляла попеременно осаждать на подложке ла- зерную эрозионную плазму никеля и золота. Отношение СМ площади сканирования лазер- ного луча по поверхности золота SAu к общей площади поверхности сканирования диска S0 (СМ = SAu/S0) составляло 0; 0,25; 0,5; 0,75 и 1. Это позволяло получать как одноэлементные пленки Ni (СМ = 0) или Au (СМ = 1), так и Ni-Au сплавы. Пленки толщиной 28 – 30 нм отделяли от подложки в дистиллированной воде и перено- сили на предметные сетки для электронно- микроскопических исследований. Структур- ные исследования проводили методами элек- тронографии и просвечивающей электрон- ной микроскопии с использованием элект- ронных микроскопов ПЭМ-100-01 и ЭМ- 100Л. Полученные микрофотографии ис- пользовали для определения статистических характеристик зернистости пленок. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ На рис. 2а приведено электронно-микро- скопическое изображение пленки, осажден- ной лазерным испарением Ni (СМ = 0) при температуре подложки Ts = 440 К. Пленка поликристаллическая, средний размер зерен D составляет 16,6 нм. Снизу приведена экс- периментальная электронограмма пленки, совмещенная с теоретической электроно- граммой для поликристалла со структурой Рис. 1. Схема составной мишени 0,75Ni-0,25Au (СМ = 0.25), предназначенной для лазерного распы- ления. 1 – сектор Ni. 2 – сектор Au. Пунктирная ок- ружность – след воздействия лазерного луча на по- верхность мишени. Направление вращения мишени указано стрелкой ω. А.Г. БАГМУТ, И.А. БАГМУТ, В.А. ЖУЧКОВ, Г.П. НИКОЛАЙЧУК, А.Н. КРАСНИКОВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 138 ГПУ. С учетом того, что для структуры ГПУ отношение параметров элементарной ячейки кристаллической решетки 8 3c a γ = = , ра- диусы окружностей теоретической электро- нограммы удовлетворяют соотношению: ( )2 2 24 3 3 8 R G h hk k l= + + + . (1) В выражении (1) G – масштабный мно- житель, а h, k и l есть индексы Миллера крис- таллических плоскостей. Известно, что для ГПУ структуры отражения, для которых 4 2 3 3 h k l+ + есть число нечетное, являются запрещенными. Поэтому окружности, диа- метры которых удовлетворяют такому соот- ношению, на теоретической электронограм- ме не приведены. Если экспериментальная электронограмма соответствует дифракции электронов на пле- нке со структурой ГПУ, то меняя масштабный множитель G можно добиться полного сов- падения колец экспериментальной электро- нограммы с окружностями теоретической при их совмещении. Поскольку для экспери- ментальной электронограммы на рис. 2а это имеет место, то отражениям под номерами 1, 2, 3 и т. д. приписаны индексы h, k, l ре- шетки ГПУ. Результат расшифровки этой электронограммы сведен в табл. 1. По дан- ным табл. 1 следует, что при лазерном испа- рении Ni на подложке KCl при Ts = 440 К формируется метастабильная фаза α-Ni с па- раметрами а = 0,265 ± 0,001 нм, с = 0,432 ± 0,001 нм и γ = 1,63 ± 0,01. Эти значения бли- зки к данным [8] рентгеновского дифрак- ционного анализа наночастиц Ni со струк- турой ГПУ (а = 0.2665 нм, с = 0.4300 нм). Повышение Ts до 650 К (рис. 3а) ини- циирует укрупнение зерна до значения =30,3 нм, а также развитие преимущест- венной ориентировки пленки относительно подложки с соблюдением ориентационных соотношений, аналогичных наблюдаемым в [7]: (110)[ 1 1 1 ]α-Ni//(110)[001] KCl, (2а) (110)[ 2 2 1 ]α-Ni//(110)[001] KCl. (2б) Согласно табл. 1, пленка сохраняет ГПУ решетку с параметрами, близкими к вышеп- приведенным: а = 0,264 ± 0,001 нм, с = 0,4320 и γ = 1,64 ± 0,01. При распылении составных мишеней из Ni и Au, для которых СМ = 0,25 (т.е. 0,75Ni- 0,25Au), на подложках при Ts = 440 К обра- зовывались поликристаллические пленки сплава никеля с золотом. Их кристаллическая решетка соответствовала структуре ГПУ. На рис. 2б приведены электронномикроскопи- ческое изображение, электронограмма и Рис. 2. Электронно-микроскопические изображения, электронограммы и схемы электронограмм пленок, осажденных при Ts = 440 К импульсным лазерным испарением составных мишеней. a) – распыление мишени Ni (СМ = 0); б) – распыление составной мишени 0,75Ni-0,25Au (СМ = 0,25); в) – распыление составной мишени 0,5Ni-0,5Au (СМ = 0,5). Контраст на электронограммах инвертирован. а) б) в) НАНОДИСПЕРСНЫЕ ПЛЕНКИ, ОСАЖДЕННЫЕ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ МИШЕНЕЙ Ni-Au ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 39 теоретическая электронограмма пленки. Со- гласно рис. 2б пленка имеет поликристалли- ческую структуру с решеткой ГПУ. Средний размер зерен пленки D = 11,9 нм. Сравнение данных второго и шестого столбцов табл. 1 свидетельствует о том, что введение золота в никелевую пленку приводит к незначитель- ному увеличению параметров гексагональ- ной решетки (а = 0,266 ± 0,001 нм; с = 0,434 ± 0,001 нм) с сохранением прежнего значения γ = 1,63 ± 0,01. Повышение Ts до 650 К (рис. 3б) также инициирует увеличение D до 21,6 нм и раз- витие преимущественной ориентировки пленки сплава относительно подложки KCl с соблюдением ориентации, определяемой соотношениями (2а) и (2б). Сопоставление рис. 2б и рис. 3б наглядно иллюстрирует увеличение резкости линий на электроно- грамме с увеличением Ts. Гистограммы, отражающие распределе- ние данных измерений D в пленках, осаж- денных лазерным распылением составной мишени 0,75Ni-0,25Au при Ts = 440 К и Ts = 650 К приведены на рис. 4а и 4б соот- ветственно. По оси ординат отложена вели- чина f, соответствующая плотности относи- Таблица 1 Результаты электронографического анализа пленок, осажденных методом импульсного лазерного распыления составных мишеней Ni и Au 200, 112 Ni (СМ = 0) 0,75Ni-0,25Au (СМ = 0,25) 0,75Ni-0,25Au (СМ = 0,25) Номер линии Ts = 440 K Ts = 650 K Ts = 440 K Ts = 650 K Ts = 440 K Ts = 650 K Структура ГПУ а = 0,265 нм с = 0,432 нм γ = 1,63 Структура ГПУ а = 0,264 нм с = 0,432 нм γ = 1,64 Структура ГПУ а = 0,266 нм с = 0,434 нм γ = 1,63 Структура ГПУ а = 0,269 нм с = 0,442 нм γ = 1,64 Структура ГЦК а0 = 0,396 нм Структура ГЦК а0 = 0,395 нм d, нм (hkl) d, нм (hkl) d, нм (hkl) d, нм (hkl) d, нм (hkl) d, нм (hkl) 0,230 010 0,229 (010) 0,230 010 0,233 (010) 0,227 111 0,227 (111)1 0,216 002 0,216 (002) 0,217 002 0,221 (002) 0,201 200 0,200 (200)2 0,202 011 0,201 (011) 0,204 011 0,206 (011) 0,140 220 0,139 (220)3 0,157 012 0,156 (012) 0,159 012 0,160 (012) 0,119 311 – –4 0,133 110 0,132 (110) 0,133 110 0,134 (110) – – – –5 0,122 103 0,121 (103) 0,123 103 0,124 (103) – – – –6 0,114 0,114 200, 112 0,113 200, 112 0,113 200, 112 – – – –7 Примечание: d – межплоскостное расстояние; а, с – параметры элементарной ячейки решет- ки ГПУ; а0 – параметр элементарной ячейки решетки ГЦК. Рис. 3. Электронно-микроскопические изображения, электронограммы и схемы электронограмм пленок, осаж- денных при Ts = 650 К импульсным лазерным испарением составных мишеней. a) – распыление мишени Ni (СМ = 0); б) – распыление составной мишени 0,75Ni-0,25Au (СМ = 0,25); в) – распыление составной мишени 0,5Ni-0,5Au (СМ = 0,5). а) б) в) А.Г. БАГМУТ, И.А. БАГМУТ, В.А. ЖУЧКОВ, Г.П. НИКОЛАЙЧУК, А.Н. КРАСНИКОВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 140 тельной частоты значений D, определяемая как: inf N D = ∆ . (3) В выражении (3) ni есть частота значений D, попавших в i-й интервал, ∆D – ширина интервала, N – полное число измерений. Для сравнения на рис. 4а и 4б нанесена пун- ктирная кривая, соответствующая функции плотности вероятности нормального рас- пределения fn: ( )2 2 1 exp 22n D D f  − −  =  σσ π   , (4) где σ есть стандартное отклонение D (опре- деленное по рис. 2б σ = 3,2 нм, а по рис. 3б – σ = 8,0 нм).Сопоставление расположения столбцов диаграммы с ходом кривой fn сви- детельствует о близости распределения раз- меров зерен в пленках к нормальному за- кону. С увеличением СМ кристаллическая струк- тура пленки переходит от ГПУ к ГЦК. На рис. 2в приведено электронно-микроскопи- ческое изображение пленки, осажденной ла- зерным распылением составной мишени 0,5Ni-0,5Au (СМ = 0,5) при Ts = 440 К. Пленка поликристаллическая, средний размер зерен D составляет 6,3 нм. Снизу приведена экспе- риментальная электронограмма пленки, сов- мещенная с теоретической электронограм- мой для поликристалла со структурой ГЦК. Радиусы окружностей теоретической элект- ронограммы удовлетворяют соотношению: ( )222 lkhGR ++= . (5) Окружности теоретической электроно- граммы на рис. 2в и рис. 3в построены с уче- том того факта, что для ГПУ структуры раз- решенными являются отражения с одина- ковой четностью. Поскольку на рис. 2в коль- ца экспериментальной электронограммы совпадают с окружностями теоретической электронограммы для структуры ГЦК, то от- ражениям 1, 2, 3 и т. д. приписаны индексы h, k, l решетки ГЦК. Результат расшифровки этой электронограммы сведен в табл. 1. По данным таблицы следует, что при лазерном испарении составной мишени 0,5Ni-0,5Au (СМ = 0,5) на подложке KCl при Ts = 440 К формируется пленка сплава Ni-Au со струк- турой ГЦК. Параметр кубической решетки сплава а0 = 0,396 ± 0,001 нм. Повышение Ts до 650 К (рис. 3в) ини- циирует укрупнение зерен пленки до значе- ния 22,3 нм. На подложке формируется эпи- таксиальная пленка в параллельной относи- тельно подложки KCl ориентации: (001)[111]Ni-Au//(001)[111]KCl. (6) Согласно табл. 1 параметр кубической ре- шетки сплава а0 = 0,395 ± 0,001 нм. Рис. 5 позволяет провести сопоставление измеренных для пленок значений а0 с лите- ратурными данными [6]. Символы o соот- ветствуют значениям а0 для системы Ni-Au в а) б) Рис. 4. Гистограммы распределения данных измере- ний размеров зерен в пленках, осажденных лазерным распылением составной мишени 0,75Ni-0,25Au. а) – температура подложки Ts = 440 К; б) – Ts = 650 К. D – размер зерен. f – плотность относительной час- тоты. Пунктирная кривая соответствует функции плот- ности вероятности нормального распределения раз- меров зерен D. НАНОДИСПЕРСНЫЕ ПЛЕНКИ, ОСАЖДЕННЫЕ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ МИШЕНЕЙ Ni-Au ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 1 41 массивном состоянии. Согласно правилу Вегарда [9] в простейшем случае а0 линейно зависит от молярной концентрации одного из компонентов. Для сравнения на рис. 5 при- ведена прямая, построенная согласно соотно- шению: а0 = а0(Ni)⋅(1 – СМ) + а0(Au)⋅СМ. (7) Сопоставление положения прямой линии и данных а0 для системы Ni-Au в массивном состоянии указывает на то, что имеет место положительное отклонение от закона Вегарда зависимости а0 от СМ. Прямая линия проходит ниже измеренных значений констант решеток а0. Данные настоящей работы для пленки, осажденной лазерным испарением составной мишени 0,5Ni-0,5Au (СМ = 0,5) при Ts = 440 К на рис. 5 обозначены символом ∆. Символ • на рис. 5 соответствует случаю осаждения при Ts = 650 К. Их положение на графике рис. 5 находится в удовлетворите- льном согласии с литературными данными. ВЫВОДЫ 1. Формирование метастабильной кристал- лической решетки ГПУ при импульсном лазерном осаждении возможно не только в пленках Ni, но и в пленках сплавов Ni- Au при использовании попеременного Рис. 5. Зависимость константы решетки а0 твердого раствора Ni-Au от концентрации золота СAu. o – дан- ные для системы Ni-Au в массивном состоянии со- гласно [6]. Прямая линия – построение согласно со- отношению (5). ∆ – данные электронографических из- мерений для пленки, осажденной лазерным испаре- нием составной мишени 0,5Ni-0,5Au (СМ = 0,5) при температуре подложки Ts = 440 К. • – тоже в случае осаждения при Ts = 650 К. распыления составляющих Ni и Au ком- бинированной мишени. 2. В результате распыления одноэлементной мишени Ni и комбинированной мишени 0,75Ni-0,25Au на подложках формируют- ся пленки с метастабильной ГПУ струк- турой. На подложках при температуре Ts = 440 К формируются поликристал- лические пленки. При Ts = 650 К форми- руются пленки с преимущественной ориентировкой, задаваемой соотноше- ниями (2а) и (2б). 3. Распыление комбинированной мишени 0,5Ni-0,5Au, также как и мишени из чис- того золота, приводит к формированию пленок со стабильной ГЦК структурой. ЛИТЕРАТУРА 1. Bagmut A.G., Shipkova I.G., Zhuchkov V.A. Structure, phase states and change of magnetic properties at recrystallization of thin-film Ni la- ser condensates//Functional Materials. – 2009. – Vol.16, № 2. – P. 161-169. 2. Багмут А.Г., Шипкова И.Г., Жучков В.А. Структурные превращения и изменение маг- нитных свойств при отжиге тонкопленочных лазерных конденсатов Ni//Металлофизика и новейшие технологии. – 2009. – Т. 31, № 6. – С. 827-836. 3. Багмут А.Г., Жучков В.А., Шипкова И.Г., Олейник Е.Е. Объемные изменения и фазо- вые трансформации в тонкопленочных лазер- ных конденсатах никеля при отжиге//Повер- хность. Рентгеновские, синхротронные и ней- тронные исследования. – 2009. – № 10. – С. 54-58. 4. Багмут А.Г., Шипкова И.Г., Жучков В.А. Фор- мирование пленок при импульсном лазерном распылении составных мишеней Ni-Pd//Пи- сьма в ЖТФ. – 2010. – Т. 36, № 8.– С. 52-59. 5. Bagmut A.G. Formation condition and crystal- lization features of amorphized laser condensates of gold//Functional Materials. – 1999. – Vol. 6, № 4. – P. 666-673. 6. Барабаш О.М., Коваль Ю.Н. Структура и свойства металлов и сплавов. Справочник. – К.: Наукова Думка, 1986. – 598 с. 7. Багмут А.Г., Косевич В.М., Шипкова И.Г., Жучков В.А., Олейник Е.Е. Ориентационные соотношения и ферромагнетизм при транс- формации кристаллической решетки лазер- ных конденсатов Ni//Физическая инженерия поверхности. – 2009. – Т. 7, № 1-2. – С. 5-13. А.Г. БАГМУТ, И.А. БАГМУТ, В.А. ЖУЧКОВ, Г.П. НИКОЛАЙЧУК, А.Н. КРАСНИКОВ ФІП ФИП PSE, 2010, т. 8, № 1, vol. 8, No. 142 8. Yoon Tae Jeon, Je Yong Moon, Gang Ho Lee, Jeunghee Park, Yongmin Chang. Comparison of the Magnetic Properties of Metastable Hexagonal Close-Packed Ni Nanoparticles with Those of Stable Face-Centred Cubic Ni Nano- particles//J. Phys. Chem. B. – 2006. – Vol. 110, № 3. – Р. 1187-1191. 9. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. – М.: Изда- тельство МГУ, 1960. – 357 с.  Багмут А.Г., Багмут И.А., Жучков В.А., Николайчук Г.П., Красников А.Н., 2010 НАНОДИСПЕРСНЫЕ ПЛЕНКИ, ОСАЖДЕННЫЕ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ МИШЕНЕЙ Ni-Au

Нанодисперсные пленки, осажденные импульсным лазерным распылением комбинированных мишеней Ni-Au

Institution

Ähnliche Einträge