Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe

Вивчено особливості фазового складу, кристалічної структури та терморезистивних властивостей плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe. Наведено експериментальні результати, які встановлюють кореляцію між структурно- фазовим складом плівкових систем та їх електрофізичними властивостями. The features of the ph...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Datum:2012
Hauptverfasser: Власенко, О.В., Пилипенко, О. В., Однодворець, Л. В.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2012
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75865
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:Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe / О.В. Власенко, О.В. Пилипенко, Л.В. Однодворець // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 3. — С. 511-518. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859590370390704128
author Власенко, О.В.
Пилипенко, О. В.
Однодворець, Л. В.
author_facet Власенко, О.В.
Пилипенко, О. В.
Однодворець, Л. В.
citation_txt Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe / О.В. Власенко, О.В. Пилипенко, Л.В. Однодворець // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 3. — С. 511-518. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description Вивчено особливості фазового складу, кристалічної структури та терморезистивних властивостей плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe. Наведено експериментальні результати, які встановлюють кореляцію між структурно- фазовим складом плівкових систем та їх електрофізичними властивостями. The features of the phase composition, crystal structure, and thermoresistive properties of film Ge/Fe and Ag/Fe systems are studied. Experimental results are presented, with which a correlation between the structural and phase composition of film systems and their electrophysical properties is revealed. Изучены особенности фазового состава, кристаллической структуры и терморезистивных свойств плёночных систем Ge/Fe и Ag/Fe. Приведены экспериментальные результаты, которые устанавливают корреляцию между структурно-фазовым составом плёночных систем и их электрофизическими свойствами.
first_indexed 2025-11-27T13:49:59Z
format Article
fulltext 511 PACS numbers: 68.37.Lp, 68.55.Nq,68.60.Dv,72.15.Jf,73.40.Jn,73.50.Lw 73.61.At Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe О. В. Власенко, О. В. Пилипенко, Л. В. Однодворець Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна Вивчено особливості фазового складу, кристалічної структури та терморе- зистивних властивостей плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe. Наведено експе- риментальні результати, які встановлюють кореляцію між структурно- фазовим складом плівкових систем та їх електрофізичними властивостями. The features of the phase composition, crystal structure, and thermoresistive properties of film Ge/Fe and Ag/Fe systems are studied. Experimental results are presented, with which a correlation between the structural and phase com- position of film systems and their electrophysical properties is revealed. Изучены особенности фазового состава, кристаллической структуры и тер- морезистивных свойств плёночных систем Ge/Fe и Ag/Fe. Приведены экс- периментальные результаты, которые устанавливают корреляцию между структурно-фазовым составом плёночных систем и их электрофизическими свойствами. Ключові слова: Ge/Fe, Ag/Fe, фазовий склад, терморезистивні властивості, термічний коефіцієнт опору. (Отримано 7 липня 2011 р.) 1. ВСТУП Тонкоплівкові приладові плівкові системи типу феромагнетик/на- півпровідник і феромагнетик/шляхетний метал широко застосову- ються в сучасній мікроелектроніці та сенсорному приладобудуванні для створення нагромаджувачів інформації великої місткости, вимі- рювачів малих та великих електричних струмів, магнетовимірюва- чів, діод і транзисторів Шотткі, елементів спінтроніки та діягности- чних приладів. Відносна простота формування багатошарових стру- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2012, т. 10, № 3, сс. 511—518 © 2012 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 512 О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ПИЛИПЕНКО, Л. В. ОДНОДВОРЕЦЬ ктур такого типу, їх унікальні фізичні властивості та широкий спек- тер можливостей застосування пояснює зацікавленість до експери- ментального і теоретичного дослідження електрофізичних і магне- торезистивних властивостей та фазових перетворень у процесі тер- мооброблення при різних умовах перемішування окремих компо- нент системи. Так у роботі [1] вказано на інтенсивні дифузійні проце- си в системі Ge/Fe, що призводить до утворення розмитих інтерфей- сів. У мультишарах Ag/Fe можливо формування упорядкованих структур, оскільки їх компоненти не перемішуються [2]. За даними роботи [3], при одночасному осадженні компонент не більше 20 ат.% Ag може бути розчинено в ґратниці ОЦК-Fe. Авторами [4] методою імпульсного лазерного розпорошення при кімнатній температурі бу- ли одержані плівкові стопи Fe—Ag, які при концентрації Ag до 15% мають ОЦК-структуру, а при концентраціях Ag від 15 до 40% – двофазний склад (ОЦК-Fe + ГЦК-Ag). Ці результати вказують на те, що взаємна дифузія атомів Fe і Ag практично відсутня. Штучно створені системи типу феромагнетик/напівпровідник і феромагнетик/шляхетний метал мають широкі перспективи з точ- ки зору їх використання для створення елементів оперативної пам’яті на магнетних наноструктурах, багатофункціональних сен- сорів, термостабільних спінових діод і транзисторів [5]. 2. МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Для одержання двошарових плівкових зразків на основі Fe і Ge або Ag використовувалася вакуумна устава типу ВУП-5М. Пошарова конденсація і термовідпалювання плівкових систем Ge/Fe/П здійс- нювались терморезистивною методою при температурі підкладки (П) Тп ≅ 300 К і відпалювання Т ≅ 900 К, а у випадку системи Ag/Fe Тп ≅ 500 К і Тв ≅ 900 К. Вимірювання електричного опору виконувалося в автоматичному режимі за допомогою програмно-апаратного комплексу (рис. 1). Ке- рування процесом термовідпалювання здійснювалось програмним забезпеченням у стилі багатовіконного інтерфейсу, розробленим у середовищі графічного програмування LabVIEW. На вкладках голо- вного вікна програми розташовані елементи керування (вони зада- ють параметри термовідпалення, зчитування інформації та роботи програмно-апаратного комплексу) та деякі з елементів виводу інфо- рмації. Вимірювання електричного опору виконувалось за чотири- точковою схемою з використанням 8-канальних 16-бітних сигма- дельта АЦП ADAM-4018 і ADAM-4118 [6]. Для визначення величи- ни опору кожного зразка було сконструйовано окремий вимірюва- льний контур на основі сталих резисторів високого класу точности. Кристалічна структура і фазовий склад зразків досліджувався методами електронної мікроскопії та електронографії (прилад СКЛАД І ТЕРМОРЕЗИСТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВКОВИХ СИСТЕМ Ge/Fe І Ag/Fe 513 ПЕМ-125К). 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Дослідження фазового складу плівкових систем на основі Fe і Ge вказують на його залежність від температур підкладки і відпалю- вання. Зокрема, при конденсації плівок Ge на аморфні підкладки (плівка вуглецю, ситал) вони також мають аморфну структуру, а при конденсації на плівку Fe – квазиаморфну (ка-Ge, відносно ни- зькі температури підкладки) або кристалічну (к-Ge) структуру. Плівки Fe, незалежно від температури підкладки, мають кристалі- чну структуру. Двошарові плівки Ge(20)/Fe(30)/П у невідпаленому і відпаленому стані (рис. 2, табл. 1 і 2) мають кристалічну будову за а б Рис. 1. Структурна схема автоматизованої системи для дослідження тер- морезистивних властивостей плівкових матеріялів та зовнішній вигляд головного вікна програми для автоматичного відпалювання зразків за схемою «нагрівання—охолодження». 514 О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ПИЛИПЕНКО, Л. В. ОДНОДВОРЕЦЬ виключенням, що у першому випадку утвориться незначна кіль- кість аморфного GeO2 (a-GeO2). На електронограмах від термовідпа- лених зразків (рис. 2, б) фіксуються лінії к-GeO2, ОЦК-Fe та гекса- гональної фази GeFe. Типові електронограми і мікрознімки структури плівкових сис- тем Ag/Fe/П у невідпаленому і відпаленому стані представлено на рис. 3. Розшифрування електронограм (табл. 3 і 4) вказують на не- значну розчинність атомів Fe у плівці Ag, оскільки параметер ґрат- ниці Ag в цілому має величину дещо меншу в порівнянні з масив- ними зразками. Розшифрування електронограм щойносконденсованої та термос- табілізованої плівкової системи Ag(30)/Fe(30)/П представлено в табл. 3 і 4. Як витікає з цих результатів, у даній плівковій системі зберігається індивідуальність окремих шарів, що можна пояснити особливістю формування зразків методою пошарової конденсації. Рис. 2. Мікроструктура і відповідні їй електронограми невідпаленої плів- кової системи Ge(20)/Fe(30)/П (а) та відпаленої до 900 К (б). В дужках указана товщина в нм. Рис. 3. Мікроструктура невідпаленої (а) та відпаленої до Т = 800 К (б) плів- ки Ag(30)/Fe(30)/П. Т А Б Л И Ц Я 1 . Р о з ш и ф р у в а н н я е л е к т р о н о г р а м и в ід щ о й н о с к о н д е н с о в а н о ї п л ів к и к а -G e (2 0 )/ F e (3 0 )/ П . № I , в .о . d h k l, Å h k l Ф а з а a , Å 1 С 3 ,5 2 8 1 1 0 а -G e O 2 – 2 Д С 2 ,0 3 1 1 3 1 1 0 к а -G e О Ц К -F e – 2 ,8 6 0 3 с л 1 ,8 1 1 3 1 1 к а -G e – 4 С 1 ,4 4 2 0 0 О Ц К -F e 2 ,8 6 1 5 С 1 ,1 9 7 3 2 4 к а -G e – 6 с л 1 ,0 8 9 4 2 0 к а -G e – 7 с л 0 ,9 1 3 1 0 О Ц К -F e 2 ,8 5 8 8 с л 0 ,8 3 2 2 2 О Ц К -F e 2 ,8 5 9 Д С – д у ж е с и л ь н а , С – с и л ь н а , с л – с л а б к а F e a = 2 ,8 5 9 Т А Б Л И Ц Я 2 . Р о з ш и ф р у в а н н я е л е к т р о н о г р а м и в ід т е р м о в ід п а л е н о ї д о 9 0 0 К п л ів к о в о ї с и с т е м и к -G e (2 0 )/ F e (3 0 )/ П . № I , в .о . d h k l, Å h k l Ф а з а a , Å 1 с л 3 ,5 2 6 1 1 0 к -G e O 2 – 2 с л 2 ,8 7 9 1 0 2 к -G e O 2 – 3 с л 2 ,5 0 3 1 1 0 Г Ц Т -G e F e 5 ,0 0 2 4 Д С 2 ,0 2 9 0 0 2 1 0 1 Г Ц Т -G e F e О Ц К -F e – – 5 с л 1 ,6 2 3 1 0 3 О Ц К -F e – 6 с л 1 ,5 1 8 2 1 1 Г Ц Т -G e F e – 7 с л 1 ,4 4 5 3 0 0 Г Ц Т -G e F e 5 ,0 0 4 8 с л 1 ,2 5 1 2 2 0 Г Ц Т -G e F e 5 ,0 0 3 9 с л 1 ,1 4 7 2 0 3 Г Ц Т -G e F e – 1 0 с л 1 ,0 4 1 2 0 2 1 О Ц К -F e – Г Ц Т – г р а н е ц е н т р о в а н а т е т р а г о н а л ь н а G e F e a = 5 ,0 0 3 СКЛАД І ТЕРМОРЕЗИСТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВКОВИХ СИСТЕМ Ge/Fe І Ag/Fe 515 Т А Б Л И Ц Я 3 . Р о з ш и ф р у в а н н я е л е к т р о н о г р а м и в ід щ о й н о с к о д е н с о в а н о ї п л ів к о в о ї с и с т е м и A g (3 0 )/ F e (3 0 )/ П . № I , в .о . d h k l, Å Ф а з а h k l a , Å 1 C 2 ,3 5 8 0 A g 1 1 1 4 ,0 8 4 2 Д С 2 ,0 4 0 6 2 ,0 2 0 0 A g ; F e 2 0 0 1 1 0 4 ,0 8 1 ; 2 ,8 7 6 3 с р 1 ,4 4 2 9 1 ,4 3 8 7 A g ; F e 2 2 0 2 0 0 4 ,0 8 1 ; 2 ,8 7 7 4 с р 1 ,2 3 4 8 A g 3 1 1 4 ,0 8 7 5 с р 1 ,1 8 0 0 1 ,1 6 9 8 A g ; F e 2 2 2 2 1 1 4 ,0 8 7 ; 2 ,8 6 5 6 с л 1 ,0 2 2 0 1 ,0 2 1 0 A g ; F e 4 0 0 2 2 0 4 ,0 8 8 ; 2 ,8 6 7 7 с л 0 ,9 3 7 0 A g 3 3 1 4 ,0 8 4 9 с л 0 ,9 1 3 5 A g 4 2 0 4 ,0 8 5 A g a = 4 ,0 8 5 , F e a = 2 ,8 7 1 Т А Б Л И Ц Я 4 .Р о з ш и ф р у в а н н я е л е к т р о н о г р а м и в ід т е р м о в ід п а л е н о ї д о 8 0 0 К п л ів к о в о ї с и с т е м и A g (3 0 )/ F e (3 0 )/ П . № I , в .о . d h k l, Å Ф а з а h k l a , Å 1 C 2 ,3 5 9 8 A g 1 1 1 4 ,0 8 7 2 Д С 2 ,0 4 4 1 2 ,0 3 5 0 A g ; F e 2 0 0 1 1 0 4 ,0 8 8 ; 2 ,8 7 8 3 с р 1 ,4 4 1 8 1 ,4 3 4 7 A g ; F e 2 2 0 2 0 0 4 ,0 7 8 ; 2 ,8 6 9 4 с р 1 ,2 3 1 1 A g 3 1 1 4 ,0 8 3 5 с р 1 ,1 7 7 5 1 ,1 7 1 5 A g ; F e 2 2 2 2 1 1 4 ,0 7 9 ; 2 ,8 6 9 6 с л 1 ,0 2 0 5 1 ,0 1 4 8 A g ; F e 4 0 0 2 2 0 4 ,0 8 2 ; 2 ,8 7 0 7 с л 0 ,9 3 5 2 A g 3 3 1 4 ,0 7 6 8 с л 0 ,9 1 3 9 A g 4 2 0 4 ,0 8 7 A g a = 4 ,0 8 3 , F e a = 2 ,8 7 0 516 О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ПИЛИПЕНКО, Л. В. ОДНОДВОРЕЦЬ СКЛАД І ТЕРМОРЕЗИСТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВКОВИХ СИСТЕМ Ge/Fe І Ag/Fe 517 Типові температурні залежності питомого опору ρ(T) і термічного коефіцієнта опору β(T) для систем на основі Ge і Fe представлено на рис. 4. Їх характерною особливістю є велике значення ρ і, відповід- но, – відносно мале значення β, що можна пояснити утворенням обмежених твердих розчинів атомів Ge у шарі Fe. Можна стверджувати, що, в цьому випадку, як і в системі Ag/Fe/П, до великої міри зберігається індивідуальність окремих шарів. Максимум, який спостерігається при температурі відпалю- вання 700 К, можна пояснити частковою рекристалізацією ка-Ge (перехід ка-Ge → к-Ge) з утворенням кристалітів фази Ge2Fe, яка при подальшому відпалюванні до 900 К переходить у фазу GeFe. Рис. 4. Температурні залежності ρ і β для системи Ge(40)/Fe(30)/П. Рим- ськими цифрами вказані номери термостабілізаційних циклів. а б Рис. 5. Температурні залежності ρ і β для системи Ag(30)/Fe(30)/П (а) та Ag(10)/Fe(30)/П (б). Загальна концентрація атомів Ag у плівковій системі складає 37 (а) і 17 (б) ат.%. 518 О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ПИЛИПЕНКО, Л. В. ОДНОДВОРЕЦЬ Дослідження терморезистивних властивостей плівкової системи на основі Ag і Fe (рис. 5) вказують на те, що вони також мають від- носно великий ρ і малий β, що можна пояснити утворенням обме- жених твердих розчинів атомів Ge у шарах Fe (система Ge/Fe) та атомів Fe у шарах Ag (система Ag/Fe). Цей висновок до великої мі- ри підтверджується результатами електронографічної аналізи (табл. 3 і 4). 4. ВИСНОВКИ Виконані дослідження структурно-фазового стану і електрофізич- них властивостей плівкових систем на основі ка- (або а-) Ge і Fe та Ag і Fe вказують на те, що при пошаровій конденсації з наступним термовідпалюванням цих систем не реалізуються до кінця умови стабілізації твердих розчинів атомів Ge у шарах Fe та атомів Fe у шарах Ag, у зв’язку з утворенням фаз GeFe і Ge2Fe у першому випа- дку та неефективністю дифузійних процесів при термообробленні в другому. Поряд з цим, відносно велике значення питомого опору і, відповідно, мале значення термічного коефіцієнта опору можуть якісно свідчити про утворення обмежених твердих розчинів. Роботу виконано в межах бюджетної тематики №0112U001381 при фінансовій підтримці МОНМС України. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Л. А. Чеботкевич, А. В. Огнев, Ю. П. Иванов, K. Lenz, А. И. Ильин, К. С. Ермаков, ФТТ, 51: 1761 (2009). 2. T. Phalet and M. J. Prandolini, Phys. Rev. B, 71: 144301 (2005). 3. S. Kahl and H.-U. Krebs, Phys. Rev. B, 63: 172103 (2000). 4. F. Liu, Applied Physics A, 81: 4343 (2005). 5. В. Е. Буравцова, Е. А. Ганьшина, В. С. Гущин, С. И. Касаткин, А. М. Мура- вьев, Н. В. Плотникова, Ф. А. Пудонин, ФТТ, 46, № 5: 864 (2004). 6. В. О. Зленко, С. І. Проценко, Р. Сафаріч, Журнал нано- та електронної фі- зики, 1, № 2: 34 (2009).
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75865
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1816-5230
language Ukrainian
last_indexed 2025-11-27T13:49:59Z
publishDate 2012
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format dspace
spelling Власенко, О.В.
Пилипенко, О. В.
Однодворець, Л. В.
2015-02-05T13:06:49Z
2015-02-05T13:06:49Z
2012
Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe / О.В. Власенко, О.В. Пилипенко, Л.В. Однодворець // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 3. — С. 511-518. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
1816-5230
PACSnumbers:68.37.Lp,68.55.Nq,68.60.Dv,72.15.Jf,73.40.Jn,73.50.Lw73.61.At
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75865
Вивчено особливості фазового складу, кристалічної структури та терморезистивних властивостей плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe. Наведено експериментальні результати, які встановлюють кореляцію між структурно- фазовим складом плівкових систем та їх електрофізичними властивостями.
The features of the phase composition, crystal structure, and thermoresistive properties of film Ge/Fe and Ag/Fe systems are studied. Experimental results are presented, with which a correlation between the structural and phase composition of film systems and their electrophysical properties is revealed.
Изучены особенности фазового состава, кристаллической структуры и терморезистивных свойств плёночных систем Ge/Fe и Ag/Fe. Приведены экспериментальные результаты, которые устанавливают корреляцию между структурно-фазовым составом плёночных систем и их электрофизическими свойствами.
Роботу виконано в межах бюджетної тематики №0112U001381 при фінансовій підтримці МОНМС України.
uk
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
Article
published earlier
spellingShingle Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
Власенко, О.В.
Пилипенко, О. В.
Однодворець, Л. В.
title Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
title_full Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
title_fullStr Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
title_full_unstemmed Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
title_short Фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем Ge/Fe і Ag/Fe
title_sort фазовий склад і терморезистивні властивості плівкових систем ge/fe і ag/fe
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75865
work_keys_str_mv AT vlasenkoov fazoviiskladítermorezistivnívlastivostíplívkovihsistemgefeíagfe
AT pilipenkoov fazoviiskladítermorezistivnívlastivostíplívkovihsistemgefeíagfe
AT odnodvorecʹlv fazoviiskladítermorezistivnívlastivostíplívkovihsistemgefeíagfe