Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Кристаллы LiF : Ni, термообработанные в вакууме, об- Повышенное содержание переходного металла в пленке наружили магнитную чувствительность, что позволило подтверждают и результаты исследований, проведенных оценить среднюю магнитную толщину пленок в кри- с помощью растрового микроскопа. Следовательно, в сталлах, отожженных в течение 2Ц4 h, которая оказалась пленке содержится преимущественно переходный меравной 18Ц180. талл. Результаты элементного анализа на содержание Рис. 4. Электронные снимки скола кристалла с пленкой. a и b Ч пленка в одном и том же месте кристалла (масштаб снимка a в 3.7 раза больше, чем снимка b); c Ч пленка в другом месте кристалла; светлым показана пленка, снизу Ч подложка, сверху Ч кристалл.

5 Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 68 Л.И. Брюквина, Е.А. Ермолаева, С.Н. Пидгурский, Л.Ф. Суворова, В.М. Хулугуров кислорода показывают наличие кислорода в пленке, до серого и черного в зависимости от условий обполученной отжигом на воздухе. Термообработка кри- работки кристаллов. Пленки кобальта, полученные в сталлов в вакууме 10-5 Torr приводит к образова- вакууме 10-5 Torr, имеют серо-черный цвет с металнию пленки, отличающейся по спектру и составу от лическим блеском. Внешние отличия пленок, полученполученной отжигом на воздухе. Поверхность кристалла ных на воздухе и в вакууме, подтверждают результаты LiF : Ni после отжига в вакууме (873 K, 2 h) имеет приведенных выше исследований, свидетельствующие характерный металлический блеск с зеркальным отра- об уменьшении содержания оксидов в поверхностных жением. Спектр поглощения отличается от такового структурах, полученных в вакууме, и о преобладании для кристалла, отожженного в атмосфере, при прочих в них включений металлического кобальта. Никельсоравных условиях (рис. 1). Это позволяет предположить, держащая пленка также может иметь в своем составе что в спектре преобладает отражение света и получен- оксиды никеля. В процессе отжига может также обраная пленка состоит преимущественно из металлических зовываться дифторид никеля, который затем на воздухе малоразмерных структур. может окисляться до NiO при высокой температуре.

Заметно различаются электронные снимки поверхно- Оксиды никеля в зависимости от условий получения стей кристаллов, обработанных на воздухе и в вакууме. могут менять окраску от серого до черного. Полученные Из рис. 3 видно, что поверхности кристаллов с пленкой, нами пленки никеля имеют цвета от серого до черного.

полученной на воздухе, представляют сплошное поле Как и кобальтовая пленка, никелевая пленка, полученная с редкими неоднородностями произвольного характе- в вакууме, имеет металлический блеск и другой цвет, ра, которые представляют собой углубления с крайне чем пленка, полученная на воздухе, что указывает на неровными краями. Из этого можно сделать вывод, преобладание в составе малоразмерных поверхностных что поверхностная структура аморфна или обусловлена структур включений никеля.

ультрадисперсным состоянием пленки [4,5], размерность Таким образом, полученные результаты однозначно структуры которой может проявиться на молекуляр- позволяют судить о том, что внутрикристаллические ном или атомном уровне, а незанятые пленкой об- примеси переходных металлов в процессе термического ласти неправильной формы площадью приблизительно отжига диффундируют на поверхность ЩГК и концен1-2 m2 свидетельствуют о незавершенном формирова- трируются в тонком слое (не более единиц микрон).

нии пленки (рис. 3, b, c). Поскольку увеличение в 4 104 В образовании поверхностных малоразмерных структур раз, позволяющее получить разрешение для частиц принимают участие атмосферные газы.

размером порядка 100 nm и менее, не выявило каких- Механизм диффузии может включать в себя два либо отдельных структур, структуры, образующиеся на альтернативных процесса. С одной стороны, можно поверхности кристалла, являются наноразмерными. предположить, что диффузия обусловлена подвижноПленка, полученная в вакууме (рис. 3, d), структу- стью примесно-вакансионных диполей Me2+Vc- (Vc- Ч рирована, и размеры этих структур составляют по- катионная вакансия). Однако отсутствие пленок на ЩГК, рядка 200Ц300 nm. Возможно, при отжиге в вакууме содержащих элементы других химических групп (Mg, на поверхности происходит образование нанокластеров Ca и др.), и на кристаллах с другим типом решетки переходного металла. Нельзя, однако, исключать и роль (CaF2 : Co, MgF2 : Co, MgF2 : Ni) свидетельствует о том, атмосферных газов в образовании данных наноструктур, что либо этот механизм распространяется только на таких как кислород, углерод, поскольку они еще в примесно-вакансионные диполи переходного металла, значительной концентрации присутствуют при степени либо механизм диффузии иной. С другой стороны, вакуума 10-5 Torr. О том, что поверхностные струк- выход процесса образования пленки на насыщение в туры, полученные обработкой кристаллов в вакууме, сошлифованных и вновь отожженных образцах и в представляют собой кластеры переходного металла сви- то же время наблюдающаяся по спектрам поглощения детельствуют и измерения магнитных свойств. Такими неизменность концентрации примеси никеля в узлах свойствами обладают пленки, полученные отжигом в замещения указывает на то, что примеси металла дифвакууме. фундируют не из регулярных узлов решетки, а из Результаты элементного анализа состава пленки со- междоузлий, дислокаций, пор, границ блоков кристалгласуются с физико-химическими преобразованиями, ко- ла и т. д. В пользу такого механизма свидетельствует торые могут происходить на поверхности и в припо- и то, что в процессе получения пленки суммарное верхностном слое кристалла в условиях нашего экспери- содержание металла в кристалле уменьшается почти мента. В пленке, полученной обработкой монокристал- в 2 раза (табл. 2), а в спектрах поглощения ионов лов на воздухе, могут быть малоразмерные структуры, никеля в узлах замещения изменений не происходит.

содержащие различные оксиды кобальта, которые при Анализ изменения концентрации примеси вдоль скола нагревании выше 400C переходят в Co3O4. Оксиды кристалла с пленками на верхней и нижней поверхнокобальта и их кристаллы могут иметь цвета от серого, стях показывает, что при используемых режимах обракоричневого и темно-коричневого до черного. Полу- ботки наиболее эффективно процесс диффузии идет в ченные нами кобальтсодержащие пленки имеют цвета приповерхностном слое (табл. 2) размером до 4 m, где от преимущественно коричневого и темно-коричневого концентрация переходного металла становится почти в Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Металлические пленки на поверхности ЩГК, образованные в процессе термодиффузии... 5 раз меньше, чем в исходном образце. В остальном кристалле процесс диффузии приводит к уменьшению концентрации примеси в среднем в 2 раза по сравнению с исходным образцом. При большем времени отжига, вероятно, концентрация примеси переходного металла внутри кристалла станет еще меньше.

Список литературы [1] V.M. Khulugurov, V.N. Salomatov, A. Vassilikou-Dova, V.I. Baryshnikov, I.M. Kalogeras, S. Grigorakakis, S.K. Makarov.

J. Phys.: Cond. Matter 11, 7005 (1999).

[2] В.М. Хулугуров, Л.И. Брюквина, С.Н. Пидгурский, Е.А. Ермолаева, А.В. Тьков. Сб. докл. IX Междунар. конф.

ДФизико-химические процессы в неорганических материалахУ. Кемерово (2004). Т. 2. С. 213.

[3] W. Hayes, G.D. Jones, R.W.H. Stevenson. Appendix in:

W. Hayes, J. Wilkens. Proc. Roy. Soc. A281, 1386, 340 (1964).

[4] В.С. Жигалов, Г.И. Фролов, Л.И. Квеглис. ФТТ 40, 11, (1998).

[5] Y. Yosida, S. Shida, T. Ohsuna. J. Appl. Phys. 76, 4533 (1994).

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам