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

от напряженности магнитного поля существенно лишь тогда, когда образующаяся и исходная фазы при фазовом превраще­ нии (здесь процесса кристаллизации) существенно различа­ ются по величине намагниченности. Учитывая это, следует ожидать, что при беспримесной кристаллизации пленок желе- зо-никель-кобальтовых сплавов, в частности в сверхвысоком’ вакууме, влияние напряженности магнитного поля не должно

иметь места.

Обнаружены, однако, некоторые экспериментальные фак­ ты, свидетельствующие об определенном влиянии напряжен­ ности магнитного поля на коэффициент конденсации частиц пара, т. е. на степень пересыщения в конденсированном слое. Весьма большое влияние на степень пересыщения конденсиро­ ванного слоя оказывает наклонное падение частиц пара вследствие их косинусного отражения от приемной поверхно­ сти. Если поступление примесных атомов к фронту кристалли­ зации устранено, то два последних эффекта не оказывают за­ метного влияния на величину Ts, в особенности при высоких Ты и могут иметь значение лишь для кинетических характе­ ристик роста пленок. В этом смысле их действие однотипно с изменением степени пересыщения паровой среды.

Закономерности влияния кристаллизационных параметров на структуру и физические свойства беспримесных пленок определяются изменением величины ДТ. Как правило, изме­ нение характеристик кристаллической структуры и свойств пленок аддитивно изменению значений кристаллизационных параметров.

Совершенно иная картина наблюдается при кристаллиза­ ции пленок в условиях влияния примесей. В этом случае важ­ ную роль начинают играть новые факторы, важнейшие из ко­ торых — образование твердых пересыщенных растворов и химических соединений испаряемых материалов с различного рода примесями. При поступлении к фронту кристаллизации большого количества примеси (низкие вакуум и плотности по­ тока, большие углы наклона пучка пара) доминирующее влия­ ние на протекание кристаллизационного процесса, структуру и свойства пленок оказывает образование химических соедине­ ний. При некотором критическом сочетании значений кристал­ лизационных параметров химические соединения могут образо- - Бывать эвтектику с металлом или сплавом, в результате чего в пленке может наблюдаться более или менее полное разделе­ ние фаз.

В условиях влияния примесей изменение переохлаждения ДТ может быть значительным вследствие снижения или ро­ ста температуры плавления Ts при вариации Тт плотности потока пара, давления остаточных газов и угла напыления. Рост Ts с изменением указанных кристаллизационных пара­

317

метров обусловлен обновлением фазового состава пленки, образованием эвтектических смесей и химических соединений, причем ордината наиболее сильного снижения величины 7\ соответствует эвтектической точке, наибольшего возрастания Ts — образованию стехиометрических соединений. Условия, при которых возникает та или иная эвтектика или химическое соединение, а также полнота протекания процессов их обра­ зования весьма значительно зависят от сочетания значений технологических параметров, определяющего количество участвующих в кристаллизации примесей. Вследствие этого ординаты наименьших (эвтектические точки) и наибольших (образование стехиометрического соединения) величин Ts в зависимости от параметров кристаллизации изменяются весь­ ма существенно как по значениям, так и по местоположению.

Характер изменения Ts в зависимости от температуры под­ ложки, плотности потока пара, давления остаточных газов, угла наклона пучка и напряженности магнитного поля опре­ деляет особенности изменения АТ в функции тех же парамет­ ров. Следовательно, характерной особенностью зависимости АТ от параметров кристаллизации является то обстоятель­ ство, что величина АТ оказывается чувствительной к вариации не только Ти, но и других условий, связанных с количеством поступающих в пленку примесей. Вместе с тем величина АТ в случае кристаллизации пленок в присутствии примесей далеко не полностью определяет степень отклонения кристаллизаци­ онного процесса от равновесных условий. С изменением фазо­ вого состава пленок и вследствие этого величины Ts не оста­ ются постоянными термодинамические характеристики кри­ сталлизационного процесса и получаемых пленок. Такие важ­ ные параметры, как энтропия, энтальпия, свободная энергия активации и ряд других характеристик, в зависимости от со­ четания условий роста пленок непрерывно изменяются, при­ чем степень отмеченного изменения зависит от типа и полно­ ты образования химических соединений. Поэтому для полной характеристики процесса кристаллизации в присутствии при­ месей необходима информация не только о АТ (или Ар), но

и о термодинамических параметрах кристаллизующихся фаз,

вчастности величины Д5, т. е. предполагается знание по крайней мере величины термодинамического пересыщения

AZn~ A T -AS.

Таким образом, в рассматриваемом случае полноценный анализ влияния условий кристаллизации на структуру и

•свойства пленок возможен лишь на основе учета термодина­ мического пересыщения, кинетики процесса роста и кристаллохимических свойств фаз, содержащихся в пленке.

Фазовый состав пленок, как было показано, непрерывно изменяется при изменении условий их получения и в ряде

318

ЛИТЕРАТУРА

1. И. Н. С т р а н с к н й , Р. К а и ш е в . УФН, 21, 408, 1939.

2.Д. X и р с, Г. П а у н д . Испарение и конденсация. М , «Металлур­ гия», 1966.

3.К. М е й е р . Физико-химическая кристаллография. М., «Металлур­

гия», 1972.

4. В. К- С е м е н ч е н к о. Избранные главы теоретической физики.

М„ Учпедгиз, 1960.

5.Н. Н. С и р о т а . В кн.: Кристаллизация и фазовые превращения. Минск, «Наука и техника», 1971, стр. 333.

8.Н. Н. С и р о т а . Термодинамика и статистическая физика. Минск, «Вышэйшая школа», 1969, стр. 62.

9.С. Я. П и н е с. Очерки по металлофизике. Харьков, Изд-во Харь­

20.M. J. T а к a у i. Phys. Soc. Japan, 9, 359, 1954.

21.Л. С. П а л а т н и к, Ю. Ф. К о м н и к. ФММ, 9, 374, 1960.

320