Forskere beskriver reaktionsforløbet i to-lags tynde metalfilm

Et team af forskere fra Siberian Federal University (SFU) opnåede tynde kobber-/guld- og jern-/palladiumfilm og studerede de reaktioner, der finder sted ved opvarmning af dem. At kende disse processer, forskere vil være i stand til at forbedre egenskaberne af materialer, der i øjeblikket bruges i mikroelektronik. Undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Solid State Chemistry .

Materialer baseret på tynde metalfilm bruges meget i mikroelektronik. Nanomaterialer baseret på jern og palladium har unikke magnetiske egenskaber og kan potentielt bruges til magnetisk registrering med høj densitet af information. En af de vigtigste faktorer, der påvirker egenskaberne af tynde filmmaterialer, er ændring af fasesammensætningen som følge af kemiske reaktioner og atomstrukturændring. Forskernes arbejde dækker fastfasereaktioner i to-lags tynde metalfilm-kobber/guld (Cu/Au) og iro/palladium (Fe/Pl).

Forskerne opnåede Cu/Au og Fe/Pd filmene i SFU center for fælles brug. For at gøre det, de brugte metoden til elektronstråleaflejring i højt vakuum, dvs. fordampet legeringen ved hjælp af en elektronstråle og derefter aflejret den på en bærende base som et tyndt lag. Lagets tykkelse kunne reguleres. Efter at have opnået filmene foretog forskerne et eksperiment for at studere forløbet af kemiske reaktioner i grænsefladeregionen af ​​de første elementer. For at reaktionerne kan finde sted, materialer skulle opvarmes til høje temperaturer, hvilket blev gjort direkte i søjlen i et transmissionselektronmikroskop. Holdet brugte en særlig prøveholder, der tillod kontrolleret opvarmning af hver prøve fra stuetemperatur til 1, 000 ° C. Sammen med opvarmningen, holdet registrerede elektrondiffraktionsbilleder og målte temperaturen. Dermed, det lykkedes forskerne at kombinere initieringen af ​​reaktionen og registreringen af ​​ændringer i en fastfasereaktion inden for et eksperiment og sikre høj datapræcision.

"Vi har fastlagt værdien af ​​den lange rækkefølge-parameter og temperaturen i ordensforstyrrelsesovergangen i atomordnede faser dannet i løbet af reaktionen. Atomer i sådanne faser danner ordnede strukturer af bestemte former. Vi foreslog også en mekanisme til dannelse af sådanne ordnede strukturer. F.eks. i tilfælde af Cu/Au-systemet demonstrerede vi, hvordan gensidig diffusion af kobber og guld på de indledende faser af reaktionen fører til forfining af korn af de oprindelige materialer og dannelse af Cu-Au fastopløsning nanokrystallitter i materialet. Senere, en ny ordnet struktur opstår og begynder at vokse på basis af disse komponenter, "forklarer Evgeny Moiseenko, medforfatter til værket, kandidat til fysik og matematik, og en forskningsassistent på SFU.

Forskernes arbejde vil hjælpe med at identificere funktionerne i de undersøgte tynde filmsystemer, der kan bruges til design af mikroelektroniske enheder.