Розмірні ефекти в електрофізичних властивостях нанокристалічних плівкових систем в умовах взаємної дифузії та фазоутворення

Дисертація присвячена встановленню загальних закономірностей у структурно-фазовому стані та електрофізичних властивостях (температурний коефіцієнт опору (ТКО) і коефіцієнт поздо-вжньої тензочутливості (КТ)) багатошарових металевих плівкових систем. Комплексне дослідження фазового складу, кристалічної структури і дифузійних процесів для систем, які у масивному стані характеризуються різним типом взаємної розчинності компонент, показало, що у плівкових зразках на основі Ni і Co, Ti, V або Cr та Ti і Co у результаті дифузії після відпалювання до температури Тв >700-800 К відбувається утворення твердих розчинів (плівки Ni/(Co, V або Cr) та Co/Cu)) та інтер-металідів (плівки Ni/(V або Ті) і Со/Ті) у відповідності до діаграми стану спочатку біля межі поділу шарів з подальшим поширенням твердофазних реакцій на увесь зразок у міру збільшення темпера-тури і часу відпалювання. У плівках на основі Со і Cr та Cu, Sc і Cr за таких умов термообробки зберігається індивідуальність шарів. На основі запропонованої методики проведено розрахунок внеску в питомий опір, ТКО і КТ одношарових плівок об`ємного поверхневого і зерномежового роз-сіювання електронів. Проведений порівняльний аналіз величин параметрів електроперенесення, з якого випдиває, що їх значення визначається ступенем дисперсності кристалітів. Встановлено зага-льні закономірності у розмірних залежностях ТКО і КТ для багатошарових металевих систем зага-льного і періодичного типу. Показано, що в межах фрагмента значення електрофізичних властивос-тей залежно від співвідношення між собою їх асимптотичних величин зі збільшенням товщини окремих шарів можуть монотонно збільшуватися, зменшуватися або осцилювати. Встановлено, що існує кореляція між величинами електрофізичних властивостей і структурно-фазового стану плів-кових систем. На основі порівняльного аналізу результатів апробації макроскопічних, напівкласич-них і феноменологічних моделей для ТКО і КТ зроблено висновок, що врахування температурних і деформаційних ефектів для параметрів електроперенесення дозволяє досягти кращого узгодження експериментальних даних з теоретично розрахованими. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3470Диссертация посвящена установлению общих закономерностей в структурно-фазовом состоя-нии и электрофизических свойствах (температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и коэффи-циент продольной тензочувствительности (КТ)) многослойных металлических пленочных систем. Комплексное исследование фазового состава, кристаллической структуры и диффузионных процессов для систем, которые в массивном состоянии характеризуются различным типом взаимной раствори-мости компонентов, показало, что у пленочных образцах на основе Ni и Co, Ti, V или Cr а также Ti и Co в результате диффузии после отжига до температуры То >700-800 К происходит образование твердых растворов (пленки Ni/(Co, V или Cr); Co/Cu)) и интерметаллидов (пленки Ni/(V или Ті) и Со/Ті) в со- ответствии с диаграммой состояния сначала возле границы раздела слоев с дальнейшим распростра-нением твердофазных реакций на весь образец при увеличении температуры и времени отжига. У пленках на основе Со и Cr, а также Cu, Sc и Cr при таких условиях термообработки сохраняется ин-дивидуальность слоев. С использованием предложенной методики произведено расчет вклада в удельное сопротивление, ТКС и КТ однослойных пленок объемного, поверхностного и зерногранич-ного рассеивания электронов. Сравнительный анализ величин параметров электропереноса показал, что их значения определяются степенью дисперсности кристаллитов. Установлено общие закономер-ности в размерных зависимостях ТКС и КТ для многослойных металлических систем общего и пе-риодического типа. Показано, что в границах фрагмента значения ТКС и КТ, в зависимости от соот-ношения между собой их асимптотических величин, с увеличением толщины отдельных слоев могут монотонно увеличиваться, уменьшаться или осцилировать. Установлено, что существует корреляция между величинами электрофизических параметров и структурно-фазовым составом пленочных систем. На основе сравнительного анализа результатов апробации макроскопической, полуклассической и феноменологической моделей для ТКС и КТ сделан вывод, что учет температурных и деформационных эффектов для параметров электропереноса позволяет достичь лучшего согласования эксперимен-тальных данных с теоретически рассчитанными. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3470This thesis is devoted on determination of the general principles of structural and phase state and electrophysical characteristics (the thermal coefficient of resistance (TCR) and the coefficient of longitudinal deformation (CD)) of multilayer metal film systems. Comprehensive research of phase structure, crystalline structure and diffusion processes for the systems, which in bulk state are characterized by various types of mutual solubility of the components, showed that in film specimens on the basis of Ni and Co, Ti, V or Cr, as well as Ti and Co, as a result of diffusion after annealing up to the temperature Тa > 700-800 K, formation of solid solutions (Ni/(Co, V or Cr) films; Co/Cu films) and intermetallides (Ni/(V or Ti) films and Со/Ti films) takes place close by the boundary of layers from the beginning with subsequent spread of solid-phase reactions through the whole specimen when increasing the temperature and time of annealing in accordance with the constitution diagram. In the films on the basis of Со and Cr, as well as Cu, Sc and Cr, individuality of layers remains under such conditions of thermal treatment. Using the proposed technique, calculation of influence of volume, surface and grain-boundary scattering of electrons on the resistivity, TCR and CD of single-layer films was performed. Comparative analysis of the electron transfer parameters proved that their values depend upon the degree of dispersion of crystallites. General regularities of size effects on TCR and CD for the general-type and periodic-type multilayer metal film systems are stated. It is shown in this thesis that within the boundaries of a fragment, the values of TCR and CD, depending on the interrelation of their asymptotic values, may monotonically increase, decrease or oscillate с увеличением толщины отдельных слоев It is stated that there exist correlation It is also stated that there is correlation between the values of the electrophysical parameters and the phase-structure of the film systems. On basis of the comparative analysis of the approbation results of macroscopic, semiclassical and phenomenological models for TCR and CD the following conclusion is drawn that taking into account temperature and deformation effects for the electron transfer parameters gives op-portunity to obtain better agreement of the experimental data with the theoretically calculated data. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/347

The Dependence of the Magnetoresistance on the Orientation of Three-layer Film Systems Based on Со / n / Со (n = Gd, Dy, Bi) in an External Magnetic Field

This work is devoted to general laws influence the orientation of the samples in an external magnetic field on the magnetic and magnetoresistive properties of three-layer film systems based on Со / n / Со (where n is intermediate layer of Gd, Dy and Bi). Found that the field dependence has anisotropic character, and most important magnetoresistance is observed in the perpendicular geometry measurement for all three-layer film systems. It is shown that the value of the coercive force and magnetoresistance decreases and the value of film sensitivity to the magnetic field increases in the transition from perpendicular to the transverse geometry. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3534

Вплив ступеню дисперсності кристалітів на параметри електропереносу металевих матеріалів

The thesis is devoted to installation of legitimacies internal size effect in electrophysical properties of Cu, Ni and Mo meal materials (film by width up to 400-600 nm and wire), which have a different degree of a cristalls dispersibility in an interval of intermediate temperatures. Accounts of parameters or electrocarry was carried on base of linear, isotropic Tellier, Tosser and Pichard models, model of Ukhlinov-Kosakovskaya, and asymptotic relations of the Mayadas-Shatzkes theory. For data processing of experiment in wires were used a model of Dingl, Nordhem and model of Ukhlinov-Kosakovskaya. The matching and generalisation of obtained results carried out. Is shown, that the value of grain-boundary scattering coefficient and mean free path of an electrical current determined by a degree of a crystallites dispersibility.У роботі встановлено закономірності внутрішнього ефекту в електрофізичних властивостях металевих матеріалів (плівки товщиною до 400-600 нм та дроти) з Cu, Ni та Мо, які мають різний ступень дисперсності кристалітів у інтервалі проміжних температур. Розрахунок параметрів електропереносу проводився на основі лінеаризованої, ізотропної моделей Тельє-Тоссе-Пішара, моделі Ухлінова-Косаківської, та асимптотичних співвідношень теорії Майядаса-Шатцкеса. Для обробки даних експерименту у дротах були використані формули Дінгла, Нордгейма та Ухлінова-Косаківської. Проведено порівняння та узагальнення отриманих результатів.Показано, що величина коефіцієнта розсіювання на межі зерна та СДВП визначаються ступенем дисперсності кристалітів. // Русск. версия: В работе установлены закономерности внутреннего эффекта в электрофизических свойствах металлических материалов (пленки толщиной до 400-600 нм и провода) с Cu, Ni и Мо, которые имеют разную степень дисперсности кристаллитов в интервале промежуточных температур. Расчет параметров электропереноса проводился на основе линеаризованной, изотропной моделей Телье-Тосса-Пишара, модели Ухлинова-Косаковской, и асимптотических соотношений теории Майядаса-Шатцкеса. Для обработки данных эксперимента в проводах были использованы формулы Дингла, Нордгейма и Ухлинова-Косаковской. Проведено сравнение и обобщение полученных результатов. Показано, что величина коэффициента рассеяния на границе зерна и СГПП определяются степенью дисперсности кристаллитов. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/82

Grain-boundary diffusion in Cu and Ni films with thin metal coating

Investigation results of the grain-boundary diffusion in Сu films with thin Ni coating and in Ni films with thin Cu coating by the low-temperature resistometric method are presented in this work. It is shown that during the coating deposition and thermal annealing the irreversible increase in the electrical resistance by the value from tenth parts to a few Ohms is observed. This is caused by the diffusion processes of coating atoms on the grain boundaries of base layers. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/9350У роботі проведено дослідження зерномежевої дифузії низькотемпе-ратурним резистометричним методом у плівках Сu з тонким покриттям із Ni та плівок Ni з тонким покриттям із Cu. Показано, що при нанесенні покриття та проведенні термовідпалювання спосте-рігається незворотне збільшення електроопору на величину від десятих частин до декількох Омів, що в першу чергу обумовлено дифузійними процесами атомів покриття на межах зерен базисних шарів. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/9350В работе проведено исследование зернограничной диффузии низко-температурным резистометрическим методом в пленках Сu с тонким покрытием из Ni и в пленках Ni с тонким покрытием из Cu. Показано, что при нанесении покрытия и проведении термоотжига наблюдается необратимое увеличение электросопротивления на величину от десятых долей до нескольких Ом, что в первую очередь обусловлено диффузионными процессами атомов покрытия по границам зерен базисных слоев. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/935

Структурно-фазовий стан та магніторезистивні властивості плівкових систем

Мета роботи полягала у дослідженні кристалічної структури, фазового складу, магнітних, магніторезистивних та електрофізичних властивостей плівкових систем типу феромагнетик / рідкоземельний метал; встановлено взаємозв’язок між структурно-фазовим станом та магнітними, магніторезистивними, електрофізичними властивостями багатошарових систем на основі плівок Fe(Ni)/Dy

Структурно-фазовий стан та магніторезистивні властивості плівкових систем

Мета роботи полягала у дослідженні кристалічної структури, фазового складу, магнітних, магніторезистивних та електрофізичних властивостей плівкових систем типу феромагнетик / рідкоземельний метал; встановлено взаємозв’язок між структурно-фазовим станом та магнітними, магніторезистивними, електрофізичними властивостями багатошарових систем на основі плівок Fe(Ni)/Dy

Формування кристалічної структури і електрофізичних властивостей плівкових матеріалів на основі багатошарових металевих наносистем

Об’єкт досліджень – розмірні явища в електрофізичних властивостях (термічний коефіцієнт опору і коефіцієнти тензочутливості) двошарових плівкових систем на основі Cu, Ni, Co, Sc, Ti і Cr. Мета роботи – апробація раніше запропонованої напівкласичної моделі на основі модифікованої теорії Маядаса і Шатцкеса для ТКО на прикладі двошарових плівок Cu/Cr, Sc/Cu, Cr/Co i Ni/Co та розробка аналогічної моделі для коефіцієнтів поздовжньої та поперечної тензочутливості; дослідження електрофізичних властивостей двошарових плівок із різним структурно-фазовим станом: сплав у вигляді т.р. (Cu, Co) з елементами гранульованого стану; т.р. (Ni, Ti) з інтерметалевими фазами та невпорядковані т.р. (Ti, Cu). Методи дослідження – вакуумна пошарова конденсація, метод температурної резистометрії, електронна мікроскопія і електронографія, аналітичний метод на основі модифікованої теорії Маядаса і Шатцкеса. Здійснена апробація напівкласичної моделі для ТКО на прикладі двошарових плівок Cu/Cr, Sc/Cu, Cr/Co i Ni/Co; отримано, що відповідність розрахункових і експериментальних результатів складає від 0,9% (система Cr/Co) до 38,4% (Cu/Cr). Вивчені електрофізичні властивості плівкових матеріалів на основі Cu, Ni, Co і Ti з різним структурно-фазовим станом. Розроблена напівкласична модель для КТ двошарових плівкових систем. Результати НДР можуть бути використані у різних галузях нано- і мікроелектроніки, фізики тонких плівок і мікроприладобудування. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/619

Фазовий склад, електро- і магніторезистивні властивості плівкових матеріалів із спін-залежним розсіюванням електронів

Об’єкт досліджень – процеси фазоутворення і взаємної дифузії атомів у двошарових плівкових системах на основі Fe і Cr та Со і Cu, Ag або Au, в яких реалізується спін-залежне розсіювання електронів в результаті стабілізації гранульованого стану в твердих розчинах. Мета роботи – вивчення взаємної дифузії атомів і супутніх їй процесів фазоутворення у двошарових плівкових системах Fe/Cr, Co/Cu, Co/Ag та Co/Au і розрахунок коефіцієнтів взаємної дифузії атомів; встановлення експериментальних умов формування гранульованого стану на основі твердих розчинів. Методи дослідження – вакуумна пошарова конденсація, електронна мікроскопія і електронографія, рентгенографія, вторинна іонна мас-спектрометрія. Установлено, що у плівкових системах Fe/Cr і Co/Cu утворюються тверді розчині із необмеженою розчинністю компонент, причому у випадку Со/Cu – із елементом гранульованого стану. В плівкових системах на основі Со і Ag або Au утворюються тверді із обмеженою розчинністю компонент. Результати досліджень взаємної дифузії атомів підтверджують висновки про структурно-фазовий стан, які отримані на основі електронно-мікроскопічних і дифракційних досліджень. Результати НДР можуть бути використані у різних галузях нано- і мікроелектроніки, фізики тонких плівок і мікроприладобудування. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/466