Ett team av forskare från Siberian Federal University (SFU) skaffade tunna koppar-/guld- och järn-/palladiumfilmer och studerade reaktionerna som sker vid uppvärmning av dem. Att känna till dessa processer, forskare kommer att kunna förbättra egenskaperna hos material som för närvarande används inom mikroelektronik. Studien publicerades i Journal of Solid State Chemistry .

Material baserade på tunna metallfilmer används flitigt inom mikroelektronik. Nanomaterial baserade på järn och palladium har unika magnetiska egenskaper och kan eventuellt användas för högdensitetsmagnetisk registrering av information. En av de viktigaste faktorerna som påverkar egenskaperna hos tunnfilmsmaterial är förändring av fassammansättningen till följd av kemiska reaktioner och omstrukturering av atomstrukturen. Forskarnas arbete täcker fastfasreaktioner i tvåskiktiga tunna metallfilmer-koppar/guld (Cu/Au) och iro/palladium (Fe/Pl).

Forskarna erhöll Cu/Au- och Fe/Pd -filmerna i SFU -center för gemensamt bruk. Att göra så, de använde metoden för elektronstrålavsättning i högvakuum, dvs indunstade legeringen med hjälp av en elektronstråle och sedan avsatt den på en bärande bas som ett tunt lager. Skiktets tjocklek skulle kunna regleras. Efter att ha fått filmerna gjorde forskarna ett experiment för att studera förloppet av kemiska reaktioner i gränssnittsregionen för de första elementen. För att reaktionerna ska äga rum, material måste värmas till höga temperaturer vilket gjordes direkt i kolumnen i ett transmissionselektronmikroskop. Teamet använde en speciell provhållare som möjliggjorde kontrollerad uppvärmning av varje prov från rumstemperatur till 1, 000 ° C. Tillsammans med uppvärmningen, laget registrerade elektrondiffraktionsbilder och mätte temperaturen. Således, forskarna lyckades kombinera initiering av reaktionen och registrering av förändringar i en fastfasreaktion inom ett experiment och säkerställa hög dataprecision.

"Vi har fastställt värdet på den långa räckviddsparametern och temperaturen på ordningsstörningsövergången i atomordnade faser som bildas under reaktionen. Atomerna i sådana faser bildar ordnade strukturer av vissa former. Vi föreslog också en mekanism för bildandet av sådana ordnade strukturer. i fallet med Cu/Au-systemet visade vi hur ömsesidig spridning av koppar och guld på de inledande stadierna av reaktionen leder till förfining av korn av de ursprungliga materialen och bildandet av Cu-Au fasta lösning nanokristalliter i materialet. Senare, en ny ordnad struktur uppstår och börjar växa på grundval av dessa komponenter, "förklarar Evgeny Moiseenko, medförfattare till verket, kandidat i fysik och matematik, och forskarassistent vid SFU.

Forskarnas arbete hjälper till att identifiera egenskaperna hos de studerade tunnfilmsystemen som kan användas vid design av mikroelektroniska enheter.