Образец для цитирования:
Джумалиев А. С., Никулин Ю. В. Влияние давления аргона на текстуру и микроструктуру пленок кобальта, осаждаемых магнетронным распылением // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 254-262. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-4-254-262
Влияние давления аргона на текстуру и микроструктуру пленок кобальта, осаждаемых магнетронным распылением
Исследовано влияние давления рабочего газа аргона (0.13–0.09 ≤ P ≤ 1 Па) на микроструктуру и текстуру пленок кобальта, наносимых методом магнетронного распыления на постоянном токе на подложки SiO2/Si при комнатной температуре. Показано, что при высоких давлениях аргона P ≈ 1–0.22 Па пленки кобальта обладают столбчатой микроструктурой по толщине, а кристаллическая структура пленок соответствует смешанной кристаллической фазе: гексагональной плотноупакованной (гпу) с текстурой (002) и гранецентрированной кубической (гцк) с текстурой (111). Пленки, полученные при P ≈ 0.13–0.09 Па, характеризуются кристаллической фазой с гцк кристаллической решеткой с текстурой (200) и неоднородны по толщине – на границе с подложкой в слое толщиной dc пленки обладают квазиоднородной микроструктурой, а при толщинах d > dc микроструктура пленки изменяется на «квазистолбчатую».
1. Sakuma H., Tai H., Ishii K. TEM Analysis of Hcp-Co Films Deposited by Gas Flow Sputtering // Trans. on IEEE. 2008. Vol. 3. P. 375–378. DOI: https://doi.org/10.1002/tee.20285
2. Kitakami O., Okamoto S., Shimada Y. Effect of surface free energy of underlayer materials on crystal growth of Co polycrystalline fi lms // J. Appl. Phys. 1996. Vol. 79. P. 6880– 6883.
3. Hesemann H. Th., Mullner P., Kraft O., Nowak D., Baker S. P., Finkelstein K., Arzt E. Texture dependence of the martensitic transformation in cobalt thin fi lms // Scripta Materialia. 2003. Vol. 48. P. 1129–1133.
4. Morawe Ch., Stierle A., Metoki N., Briihl K., Zabel H. Optimization of sputtered Co fi lms // JMMM. 1991. Vol. 102. P. 223–232.
5. Gil W., Görlitz D., Horisberger M., Kötzler J. Magnetoresistance anisotropy of polycrystalline cobalt fi lms : Geometrical-size and domain effects // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 72. P. 134401. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.134401
6. Armyanov S. Crystallographic structure and magnetic properties of electrodeposited cobalt and cobalt alloys // Electrochimica Acta. 2000. Vol. 45. P. 3323– 3335.
7. Gupta R., Khandelwal A., Avasthi D. K., Nair K. G. M., Gupta A. Phase transitions in Co thin film induced by low energy and high energy ion beam irradiation // J. Appl. Phys. 2010. Vol. 107. P. 033902. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3294609
8. Itoh K., Ichikawa F., Ishida Y., Okamoto K., Uchiyama T., Iguchi I. Columnar grain structure in cobalt fi lms deposited obliquely by introducing oxygen during sputtering // JMMM. 2002. Vol. 248. P. 112–120.
9. Lee S. B., Kim D.-I., Kim Y., Yoo S. J., Byun J. Y., Han H. N., Lee D. N. Effects of Film Stress and Geometry on Texture Evolution Before and After the Martensitic Transformation in a Nanocrystalline Co Thin Film // Metallurgical and Materials Transactions A. 2015. Vol. 46A. P. 1888 –1899. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-015-2778-7
10. Ohtake M., Yabuhara O., Higuchi J., Futamoto M. Preparation and characterization of Co single-crystal thin fi lms with hcp, fcc and bcc structures // J. Appl. Phys. 2011. Vol. 109. P. 07C105-1–3.
11. Gottwald M., Lee K., Kan J. J., Ocker B., Wrona J., Tibus S., Langer J., Kang S. H., Fullerton E. E. Ultra-thin Co/Pd multilayers with enhanced high-temperature annealing stability // Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 102. P. 052405.
12. Tsutsumi K., Haan P., Eisenberg M., Monsma D., Lodder J. C. Giant magnetoresistance in Co/Cu multilayers sputtered with Kr // JMMM. 1996. Vol. 156. P. 327–328.
13. Yuasa S., Fukushima A., Kubota H., Suzuki Y., Ando K. Giant tunneling magnetoresistance up to 410% at room temperature in fully epitaxial Co ⁄ MgO ⁄ Co magnetic tunnel junctions with bcc Co(001) electrodes // Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 042505. DOI: https://doi.org/10.1063/1.2236268
14. Chung B.-X., Liu C.-P. Synthesis of cobalt nanoparticles by DC magnetron sputtering and the effects of electron bombardment // Materials Letters. 2004. Vol. 58. P. 1437– 1440.
15. Pavlova A. Y., Nikulin Y. V., Dzhumaliev A. S., Khivintsev Y. V., Zaharov A. A., Preobrazhensky V. L., Pernod P., Filimonov Y. A. Local anodic oxidation of Ni fi lms with (2 0 0) and (1 1 1) texture // Applied Surface Science. 2015. Vol. 347. P. 435–438
16. Джумалиев А. С., Никулин Ю. В., Филимонов Ю. А. Формирование текстуры (200) и (110) в пленках железа, полученных магнетронным распылением // Письма в Журнал технической физики. 2013. Т. 39, вып. 21. С. 10–17.
17. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Киев : Аверс, 2008. 244 с.
18. Alden M., Skriver H. L., Mirbt S., Johansson B. Surface energy and magnetism of the 3d metals // Surf. Science. 1994. Vol. 315. P. 157–172.
19. Somekh R. E. The thermalization of energetic atoms during the sputtering process // J. Vac. Scien. Technol. A. 1984. Vol. 2. P. 1285–1291.
20. Walton D. Nucleation of Vapor Deposits // J. Chem. Phys. 1962. Vol. 37. P. 2182 –2188.
21. Ma Q.-M., Xie Z., Wang J., Liu Y., Li Y.-C. Structures, stabilities and magnetic properties of small Co clusters // Phys. Lett. A. 2006. Vol. 358. P. 289–296.
22. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М. : Наука, 1978. 792 с.
23. Thompson C. V. Structure evolution during processing of polycrystalline fi lms // Annu. Rev. Mater. Sci. 2000. Vol. 30. P. 159–190.
24. Tromans D. Elastic anisotropy of hcp metal crystals and polycrystals // IJRRAS. 2011. Vol. 6, № 4. P. 462–483.
25. Priyadarshini B. G., Aich S., Chakraborty M. Structural and morphological investigations on DC-magnetron sputtered nickel fi lms deposited on Si (100) // J. Mater. Sci. 2011. Vol. 46. P. 2860–2873.
26. Джумалиев А. С., Никулин Ю. В., Филимонов Ю. А. Влияние полярности напряжения смещения под- ложки на текстуру, микроструктуру и магнитные свойства пленок Ni, получаемых магнетронным распылением // ФТТ. 2016. Т. 58, вып. 6. С. 1206–1215.
27. Джумалиев А. С., Никулин Ю. В., Филимонов Ю. А. Магнетронное осаждение тонких пленок Cu(200) на подложки Ni(200)/SiO2/Si // ЖТФ. 2014. Т. 84, вып. 7. С. 152–155.
28. Karunaisiri. R. P. U., Bruinsma R., Rudnick J. Thin-fi lms growth and shadow instability // Phys. Rev. Lett. 1989. Vol. 62. P. 788–791.
