№ 11 (2024)

Продемонстрирована миграция хрома, играющего роль адгезионного материала для планарных электродов МЭМС-переключателя, по поверхности термически окисленной кремниевой пластины. Подача импульсов напряжения приводит к образованию наноструктур из хрома и углерода на управляющем электроде и их росту в направлении коммутируемого электрода. С течением времени структуры достигают микронного размера и перекрывают межэлектродный зазор. Миграцию активирует электрическое поле напряженностью порядка 10⁸ В/м. Первые структуры формируются после подачи 10²–10⁵ импульсов, но по мере их роста процесс ускоряется. В случае электродов из платины миграция проходит быстрее и требует меньшего напряжения по сравнению с электродами из золота. Перенос материала происходит не только в зазоре между электродами, но также на поверхности SiO₂ вокруг положительного электрода. Материал также перемещается под пленками Pt и Au, вызывая их отслоение от подложки. Описанные явления могут выводить из строя МЭМС-переключатели с электростатическим управлением и другие устройства, использующие сильные электрические поля.

Представлены результаты экспериментального исследования изменения химического состава и топографии поверхности двухкомпонентных тонких пленок AlSi с исходной концентрацией Si 1% при низкоэнергетическом ионно-плазменном распылении. Методами растровой электронной микроскопии, растровой электронной оже-спектроскопии и вторичной ионной масс-спектрометрии установлено, что при облучении ионами аргона с энергией 40–200 эВ в приповерхностном слое пленки более чем на порядок увеличивается концентрация Si. На поверхности формируются наноструктуры в виде холмов диаметром 20–50 нм и высотой 15–30 нм, которые можно идентифицировать как кремниевые. Причиной обогащения поверхности Si и формирования наноструктур могут быть различия в коэффициентах распыления и пороговых значениях энергии распыления компонентов пленки.

Проведено исследование коэффициентов распыления для монокристаллов PbX (X = S, Se, Te) с ориентацией (100) и монокристаллических пленок PbTe и PbSe с ориентацией (111) при ионно-плазменной бомбардировке ионами аргона. Монокристаллы PbX были выращены методом вертикальной зонной плавки и ориентированы вдоль оси роста [100]. Монокристаллические пленки халькогенидов свинца толщиной 2–4 мкм с ориентацией (111) относительно нормали к подложке сформированы методом молекулярно-лучевой эпитаксии на кремниевых подложках. Обработку поверхности осуществляли в реакторе высокоплотной аргоновой плазмы высокочастотного индукционного разряда (13.56 МГц) низкого давления при средней энергии ионов 50, 100, 150 и 200 эВ. На основании сравнительного анализа коэффициентов распыления показано, что в случае ориентации (100) коэффициенты распыления теллурида свинца меньше по сравнению с сульфидом свинца и селенидом свинца. Установлено, что коэффициенты распыления PbTe и PbSe в случае ориентации (111) выше по сравнению с ориентацией (100).

Изучено влияние условий кристаллизации сополимера винилидендфторида (ВДФ) с тетрафторэтиленом (ТФЭ) (Ф-42) из апротонных растворителей диметилсульфоксида (ДМСО) и диметилформамида (ДМФ) в изотермических условиях при температуре 60, 90, 150°С на фазовый состав пленок. Исследовано содержание кристаллических фаз в пленках Ф-42 методами ИК-фурье-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, рентгенофазового анализа. Изучено влияние наполнения пленок сополимера нанографитом на фазы кристалличности. Наполнение нанографитом изменяет кристаллическую структуру пленок полимерного пьезоэлектрика и их пьезоэлектрические свойства, формируя электроактивные β- и γ-фазы с высоким содержанием при кристаллизации из 5 мас. % растворов апротонных растворителей. Установлены некоторые особенности анализа содержания кристаллических аллотропных фаз указанными методами. Общее содержание кристаллических электроактивных фаз сополимера ВДФ/TФЭ при изотермической кристаллизации из ДМСО и ДМФ составило 96–98%, тогда как содержание β-фазы 75–80%.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что окисление тонких пленок рутения в кислородной плазме с добавкой 5% инертных газов (Ar или Kr) происходит с образованием оксидного слоя RuO₂. Обнаружено, что с увеличением энергии ионов от 20 до 140 эВ содержание кислорода в приповерхностном слое увеличивается от 60 до 70 ат. %. Скорость травления Ru также возрастала в несколько раз. Такая симбатная зависимость объясняется тем, что ионная бомбардировка поверхности стимулирует не только удаление слабосвязанных оксидов металла на поверхности, но также способствует их ускоренному образованию на поверхности. Лимитирующей стадией травления является удаление слаболетучих оксидов металла. Смещение пиков дублета Ru3d, изменение их относительной интенсивности в зависимости от энергии ионов, а также наличие обогащенного кислородом слоя на поверхности RuO₂ свидетельствует о том, что в процессе плазменной обработки на поверхности может образоваться оксид RuO₃.

Представлены результаты исследования распределения лития в твердотельном тонкопленочном литий ионном аккумуляторе методом резерфордовского обратного рассеяния (РОР). Для анализа использовались ионы He⁺ с энергией 1.8 МэВ, рассеянные на угол 165° при условии падения по нормали к поверхности. По величине потерь энергии рассеянных ионов определена концентрация ионов Li в аккумуляторных слоях в заряженном и разряженном состоянии. Показано, что значения концентрации Li, полученные методом РОР и методом гальваностатических измерений совпадают при условии, что удельное сечение торможения на литии ε_Li в анодном слое в два раза меньше по сравнению с простым веществом.

Представлены результаты сравнительного атомистического моделирования сегрегации и термоиндуцированных структурных превращений (плавления/кристаллизации) в бинарных наночастицах Pt–Pd и тернарных наночастицах Pt–Pd–Ni, где Ni (20 ат. %) выступал в роли допирующего компонента. Атомистическое моделирование осуществляли с использованием комплексного подхода, сочетающего применение методов молекулярной динамики и Монте-Карло. Кроме того, для моделирования использовали две независимо разработанные компьютерные программы — LAMMPS и Metropolis, две различные параметризации потенциалов, отвечающих методу погруженного атома, а также альтернативное силовое поле — потенциал сильной связи. Как в бинарных, так и в тернарных наночастицах, состоящих из 2500 и 5000 атомов, наблюдалась поверхностная сегрегация Pd. Наиболее заметно допирование повлияло на структурную сегрегацию, индуцируя переход от нанокристалла, состоящего из нескольких ГЦК-зерен, к нанокластеру с приблизительно пентагональной симметрией. Установлено, что размерный эффект более характерен для параметров гистерезиса плавления–кристаллизации, чем для закономерностей структурной сегрегации, т.е. разделения наночастицы на области, отвечающие различным кристаллическим структурам, и сегрегации компонентов.