Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

S. I. Ryabtsev, О. V. Sukhova
«Structure and Electrical Properties of Thin Al\(_{66}\)Cu\(_{18}\)Co\(_{16}\) and Al\(_{69}\)Co\(_{16}\)Ni\(_{15}\) Films»
0729–0736 (2019)

PACS numbers: 61.43.Dq, 61.44.Br, 64.60.My, 73.61.At, 81.07.Bc, 81.15.Cd, 81.15.Rs

Тонкие плёнки номинального состава Al\(_{66}\)Cu\(_{18}\)Co\(_{16}\) и Al\(_{69}\)Co\(_{16}\)Ni\(_{15}\) толщиной 85–100 нм, охлаждённые со скоростью \(10^{12}–10^{14}\) К/с, были впервые получены методом модернизированного трёхэлектродного ионно-плазменного распыления составных мишеней. Плёночные покрытия осаждали на подложки, изготовленные из натрия хлорида или ситалла. Структуру покрытий анализировали с помощью рентгеноструктурного анализа. Электрическое сопротивление измеряли четырёхзондовым методом. В структуре свеженапылённых плёнок наблюдается рентгеноаморфная фаза и следы квазикристаллической декагональной D-фазы. Области когерентного рассеяния (ОКР) плёнок Al\(_{66}\)Cu\(_{18}\)Co\(_{16}\) и Al\(_{69}\)Co\(_{16}\)Ni\(_{15}\) имеют размеры 2,8 нм и 3,2 нм соответственно. Изменение электрического сопротивления тонких плёнок Al\(_{66}\)Cu\(_{18}\)Co\(_{16}\) и Al\(_{69}\)Co\(_{16}\)Ni\(_{15}\) при нагреве до температур, соответственно, 600 К и 640 К имеет обратимый характер, что указывает на термическую устойчивость их структуры. Дальнейший нагрев до 920 К сопровождается необратимым изменением электрического сопротивления, вызванным исчезновением аморфной фазы и появлением металлической фазы на основе алюминия в структуре плёнок. После выдержки при температуре 923 К в течение 10 минут размеры ОКР D-фазы увеличиваются более чем в два раза, достигая 6,0–6,5 нм. В структуре плёнок наблюдаются наночастицы квазикристаллов в алюминиевой матрице. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС), как при нагреве, так и при охлаждении, имеет отрицательные значения, что подтверждает присутствие в структуре плёнок квазикристаллической фазы. При охлаждении от температуры 920 К до комнатной температуры ТКС тонкой плёнки Al\(_{66}\)Cu\(_{18}\)Co\(_{16}\) увеличивается от \( \approx -4\cdot{10}^{-4}K^{-1} до -1.2\cdot{10}^{-5}K^{-1} \), а плёнки Al\(_{69}\)Co\(_{16}\)Ni\(_{15}\) — от \( \approx -5\cdot{10}^{-4}K^{-1} до -2.4\cdot{10}^{-4}K^{-1} \). Это позволяет рекомендовать тонкую плёнку Al\(_{66}\)Cu\(_{18}\)Co\(_{16}\) для изготовления прецизионных низкоомных тонкоплёночных резисторов.

Keywords: ion-plasma sputtering, thin films, quasi-crystalline decagonal phase, electrical resistivity, temperature coefficient of resistance