Een team van onderzoekers van de Siberische Federale Universiteit (SFU) heeft dunne koper/goud- en ijzer/palladiumfilms verkregen en de reacties bestudeerd die plaatsvinden bij verhitting. Door deze processen te kennen, wetenschappers zullen in staat zijn om de eigenschappen van materialen die momenteel in micro-elektronica worden gebruikt, te verbeteren. De studie werd gepubliceerd in de Journal of Solid State Chemistry .

Materialen op basis van dunne metaalfilms worden veel gebruikt in de micro-elektronica. Nanomaterialen op basis van ijzer en palladium hebben unieke magnetische eigenschappen en kunnen mogelijk worden gebruikt voor magnetische registratie van informatie met hoge dichtheid. Een van de belangrijkste factoren die de eigenschappen van dunne-filmmaterialen beïnvloeden, is wijziging van de fasesamenstelling als gevolg van chemische reacties en herschikking van de atomaire structuur. Het werk van de onderzoekers omvat vastefasereacties in tweelaagse dunne metaalfilms - koper/goud (Cu/Au) en iro/palladium (Fe/Pl).

De wetenschappers verkregen de Cu/Au- en Fe/Pd-films in het SFU Common Use Center. Om dit te doen, ze gebruikten de methode van elektronenstraalafzetting in hoog vacuüm, d.w.z. de legering verdampt met behulp van een elektronenstraal en vervolgens als een dunne laag op een dragende basis afgezet. De dikte van de laag kon worden geregeld. Na het verkrijgen van de films deden de wetenschappers een experiment om het verloop van chemische reacties in het grensvlak van de oorspronkelijke elementen te bestuderen. Om de reacties te laten plaatsvinden, materialen moesten tot hoge temperaturen worden verwarmd, wat direct in de kolom van een transmissie-elektronenmicroscoop gebeurde. Het team gebruikte een speciale monsterhouder waarmee elk monster gecontroleerd kon worden verwarmd van kamertemperatuur tot 1. 000 ° C. Samen met de verwarming, het team registreerde elektronendiffractiebeelden en mat de temperatuur. Dus, de wetenschappers slaagden erin om de initiatie van de reactie en de registratie van veranderingen in een vaste-fasereactie binnen één experiment te combineren en een hoge gegevensprecisie te garanderen.

"We hebben de waarde van de lange-afstandsordeparameter en de temperatuur van de orde-stoornis-overgang vastgesteld in atomair geordende fasen gevormd in de loop van de reactie. De atomen van dergelijke fasen vormen geordende structuren van bepaalde vormen. We hebben ook voorgesteld een mechanisme voor de vorming van dergelijke geordende structuren. in het geval van het Cu/Au-systeem hebben we aangetoond hoe wederzijdse diffusie van koper en goud in de beginfasen van de reactie leidt tot de verfijning van de korrels van de oorspronkelijke materialen en de vorming van Cu-Au vaste oplossing nanokristallieten in het materiaal. Later, een nieuwe geordende structuur ontstaat en begint te groeien op basis van deze componenten, " legt Evgeny Moiseenko uit, een co-auteur van het werk, kandidaat voor natuurkunde en wiskunde, en een onderzoeksassistent bij SFU.

Het werk van de wetenschappers zal helpen bij het identificeren van de kenmerken van de bestudeerde dunne-filmsystemen die kunnen worden gebruikt bij het ontwerp van micro-elektronische apparaten.