Temperature effects in nanostructured carbon-copper films deposited by magnetron sputtering

Анотація

 Наноструктурні плівки в системі „вуглець-мідь” одержані методом магнетронного на постійному струмі розпилення мішені, складеної із графіту та міді, а також чистих мішеней із графіту та міді. Еволюцію структури при відпалі в інтервалі температур 300-600oC, а також при осадженні при температурі підкладку 600oC вивчали методами електронної просвічу вальної та скануючої мікроскопії, а також електронографії. Досліджували три типи тонких плівок після відпалу, а саме; змішана C Cu (тип 1), двошарова C/Cu (type 2) та наноструктурна (тип 3). Були досліджені також товсті плівки двох типів, одержані осадженням змішаної C+Cu плівки на підкладку при кімнатній температурі та наступним відпалом в вакуумі (тип 4), а також осадженням змішаної C+Cu плівки на наперед нагріту підкладку (тип 5).
 Осаджені плівки 1-го типу (які містили 8-22 aт. % Cu) мали аморфну структуру, в якій атоми міді були розподілені рівномірно по об'єму плівки. Відпал в інтервалі температур 300-600oC призвів до виділення міді в ансамбль частинок зі середнім розміром, який залежав від концентрації міді в плівці та температури відпалу, а також до розвинення процесу коалесценції частинок. Коалесценція протікала повільніше, ніж передбачено теорією. При відпалі при 600oC плівки 2-го типу шар міді розпався і на поверхні сформувався ансамбль острівців міді. В ансамблі острівців також розвинувся процес коалесценції, який протікав також повільніше, ніж передбачено теорією. Структура плівки 3-го типу виявилась стійкою до відпалу при 600oC протягом 15 годин. Специфічна структура вуглецевої плівки-матриці істотно уповільнювала дифузійну коалесценцію в ансамблі частинок міді в плівках 1-го та 2-го типів, та заблокувала коалесценцію в плівці 3-го типу.
 При відпалі плівки 4-го типу аморфна структура плівки зберігалася, і на її поверхні сформувались частинки міді. В плівці, осадженої на попередньо нагріту підкладку (тип 5), сформувалась стовпчаста структура вуглецевої матриці, а частинки міді сформувались як на поверхні плівки, та і в її об'ємі.