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

Abstract

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/123456789/3470

Диссертация 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/123456789/3470

This 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/123456789/3470