Файл: Сухвало, С. В. Структура и свойства магнитных пленок железо-никель-кобальтовых сплавов.pdf

следствий, обусловленных тем или иным изменением парамет­ ров состояния, вносящих свой вклад и свои коррективы в ки­ нетику процессов кристаллизации пленок.

Как было отмечено ранее, можно выделить группу техно­ логических факторов, оказывающих наиболее прямое влияние на термодинамическое пересыщение. Такими факторами яв­ ляются температурный режим кристаллизации, пересыщение паровой и конденсированной фаз, а также влияние примесей. Остальное множество технологических условий, как нетрудно показать, представляет собой факторы косвенного действия и может быть сведено к указанным основным параметрам пря­ мого действия.

§ 1. Температурный режим подложки

Будем исходить из модели нормального роста. Если тех­ нологические условия кристаллизации изменяются таким об­ разом, что температура плавления Ts остается неизменной, то скорость роста всегда является уменьшающейся прямоли­ нейной функцией от температуры подложки. Примером могут служить сверхвысоковакуумные пленки.

Однако когда по каким-либо причинам одновременно с

иметь место, когда кристаллизация происходит в условиях до­ статочно интенсивного доступа к фронту роста атомов хими­ чески активных газов, например при .низких плотностях пото­ ка пара, при недостаточно высоком вакууме, при больших углах наклона пучка пара. В этих случаях при повышении температур подложки усиливается процесс хемосорбции, что обусловливает изменение химического состава пленки, а сле­ довательно, и величины Ts.

На рис. 3 и 4 показаны примеры зависимостей скорости роста пленок никеля и железа, полученных при различных вакуумах и плотностях потока пара, от температуры подлож­ ки. Кривые показывают, что только в вакууме 10-5 мм рт. ст. зависимость vp=f(Tu) имеет монотонно изменяющийся ха­ рактер. Причем чем выше вакуум, тем наклон кривой будет меньше. При сверхвысоком вакууме зависимость vp=f(Tn) с изменением давления не изменяется, а ее наклон определяет­ ся лишь температурой подложки. В более низком вакууме, как видно из этих рисунков, скорость роста с увеличением Тп может как уменьшаться, так и возрастать. Характерно, что в зависимости от сочетания глубины вакуума и плотности пото­ ка пара участки снижения и увеличения скорости роста могут соответствовать одному и тому же диапазону температур под­

57

ложки. Учитывая связь между vp и Ts, то же самое можно сказать и об .изменении температуры плавления. Поэтому для объяснения характера зависимости vp=f(Ta) рассмотрим особенности изменения температуры плавления пленок (рис. 5, а). Величину Ts найдем в соответствии с уравнением

(1.46).

Сопоставляя кривые рис. 3—5, отметим, что минималь­ ным значениям ир соответствует наибольшее снижение Т„. При изменении условий кристаллизации пленок ордината минимума изменения температуры плавления непрерывно колеблется.

Изменение Ts существенно меньше для пленок, получен­ ных в вакууме 10-5 мм рт. ст. В этом случае экстремальная

58

точка (точка перегиба) на зависимости Ts= f(Tn) в рассмат­ риваемом диапазоне условий не достигается и наблюдается лишь снижение Ts. Эксперимент показывает, что Ts остается постоянной, в том числе и при высоких температурах подлож­ ки, только в условиях сверхвысокого вакуума. Постоянство Ts может быть достигнуто также при высокой плотности по­ тока шара и невысоких Тп. Во всех других условиях Т3 изме­ няется, причем .не только

в то время как равновесное значение температуры плавления никеля составляет 1726 °К. Для железных пленок в определен­ ном диапазоне условий наблюдается необычно большое сни­ жение Ts (см. табл. 4).

Отметим, что характер изменения температуры плавления в функции Тп весьма значительно зависит от химического со­ става пленок. Так, например, при одинаковых условиях изме­ нение скорости роста и температуры плавления пленок желе­

59

может оставаться неизменной лишь исключительно в услови­ ях сверхвысокого вакуума. Обратим внимание на то, что при

Рис. 5. Зависимость температуры плавления пленок никеля, полученных в вакууме 1СМ мм рт. ст. при плотностях потока пара 2-1022 (/), 3,5-1022

60

если температуру подложки выбрать достаточно высокой, а плотность потока пара низкой.

Учитывая истинные температуры плавления пленок, опре­ делим переохлаждение AT = TS—Тп на фронте .кристаллизации при различных температурах подложки (рис. 6). Как видно, достигаемое переохлаждение не столь велико, как это следо­ вало бы ожидать при отождествлении температуры плавле­ ния макрообразцов и пленок.

Согласно полученным результатам, можно констатировать также весьма неаддитивное изменение величины АТ при ва­ риации температуры подложки. Примечательно при этом, что степень переохлаждения АТ изменяется не только при изме­ нении температуры подложки, как обычно принимается, но и при изменении давления остаточных газов и плотности по­ тока пара. Совместное влияние указанных факторов приводит к крайней неоднозначности вида зависимости AT=f(Tlt) вследствие неоднозначности изменения Та в каждом отдель­ ном случае. Разнообразие вида зависимости AT=f(Tn) при ва­

61