Вплив низькотемпературного відпалу на дифузійні зміни структури нанорозмірних плівкових систем Au/М, Ag/М, Pt/М (М ‒ перехідний метал)
| dc.contributor.author | Тинькова, Альона Анатоліївна | |
| dc.contributor.degreedepartment | фізики металів | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | інженерно-фізичний | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-11-16T08:52:33Z | |
| dc.date.available | 2015-11-16T08:52:33Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation for the Ph.D. degree in technical sciences, specialization 05.16.01 – metallurgy and heat treatment of metals. – National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Кyiv, 2015. The thesis is devoted to experimental and theoretical study of low-temperature (0,3Tm − 0,5Tm) treatment influence on processes of mass transfer and phase transitions in Au/Cu, Au/Ni, Ag/Ti, Pt/Fe nanoscale film systems. The results, containing scientific novelty, relate to the laws of ordering processes and «cold homogenization» of chemical composition; the influence of hydrogen, argon and oxygen containing (vacuum 10-3 – 10-6 Pa) annealing atmospheres on the structure and phase formation; phenomenological description of the low-temperature mass transfer kinetics in bilayer nanoscale compositions. For the investigated «noble metal/transition metal» systems the multistage model of the diffusion was developed as a set of moving bimodal grain boundaries and ordering processes. Using Pt/56Fe/57Fe model system, the values of self- and heterodiffusion activation energies for nanoscale systems were compared and defined the conditions of the transition from grain boundary to bulk diffusion. Developed practical recommendations improving the thermal stability of working film-elements in modern technologies of microelectronics. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 – металловедение и термическая обработка металлов. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2015. Диссертация посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию влияния низкотемпературной (0,3Тпл – 0,5Тпл) термической обработки на процессы массопереноса и структурно-фазовые превращения в наноразмерных пленочных системах Au/Cu, Au/Ni, Ag/Ti, Pt/Fe. Использованы современные методы исследования: масс-спектрометрия вторичных ионов и нейтралей, рентгеновская дифракция, трансмиссионная и растровая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, электронная Оже-спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, резистометрия. Для исследованных систем экспериментально подтверждена многостадийная модель диффузии, как совокупность процессов массопереноса подвижными бимодальными границами зерен и упорядочения. Определена роль «быстрых» и «медленных» границ зерен и показано, что значения коэффициентов диффузии по таким границам в наноразмерных пленочных композициях могут отличаться на три порядка величины. Показано, что при изотермическом отжиге в низкотемпературном интервале 453 К – 603 К происходит «холодная гомогенизация» химического состава наноразмерных систем Au/Cu и формирование упорядоченных фаз – Au3Cu, AuCu, AuCu3; скорость гомогенизации определяется соотношением толщины материалов слоев и не зависит от их инверсии. При этом основным механизмом, обеспечивающим формирование упорядоченных фаз, является не объемная диффузия, а диффузионно-индуцированная миграция границ зерен в направлении, перпендикулярном к их исходному положению. Установлено, что отжиг наноразмерных пленочных систем Au/Cu, Au/Ni, Ag/Ti в химически активной среде по сравнению с отжигом в нейтральной среде обусловливает увеличение концентрации диффузанта на внешней поверхности/поверхности раздела с подложкой и в твердом растворе «благородный металл-переходной металл», сокращение времени формирования упорядоченной фазы благодаря ускорению массопереноса, а также образование дефектной структуры за счет развития окислительно-восстановительных процессов. На примере модельной системы Pt/56Fe/57Fe показано, что энергия активации самодиффузии Fe соизмерима с энергией активации гетеродифузии Pt→Fe и вдвое меньше энергии активации самодиффузии Fe для массивного состояния за счет вклада границ зерен кручения; определены условия (температура и время отжига, толщина слоев) формирования в поверхностном слое фаз Pt3Fe, Fe3Pt, PtFe. Предложена феноменологическая модель для анализа кинетики массопереноса в двухслойных наноразмерных системах; впервые теоретически доказано, что переход от стадии зернограничной диффузии к стадии объемной диффузии осуществляется через инкубационный период времени изотермического отжига, в течение которого значения эффективных коэффициентов диффузии не изменяются. Разработанный подход позволяет определять концентрационные распределения компонентов на любой стадии отжига, рассчитывать скорость массопереноса и длину диффузионного пути, учитывать ограниченную разрешающую способность экспериментального метода исследования, анализировать механизм и кинетику диффузии при термической обработке пленочных композиций. Определены факторы, которые оказывают влияние на термическую стабильность наноразмерных пленочных систем, а именно: разница температур плавления компонентов, энтальпия образования оксида переходного металла, наличие «быстрых» границ зерен и др. На этой основе разработаны практические рекомендации относительно режимов термической обработки повышающих термическую стабильность и эксплуатационную надежность рабочих пленочных элементов в современных технологиях микроприборостроения. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2015. Дисертаційну роботу присвячено експериментальному та теоретичному дослідженню впливу низькотемпературного (0,3Тпл – 0,5Тпл) термічного оброблення на процеси масоперенесення та структурно-фазові перетворення у нанорозмірних плівкових системах Au/Cu, Au/Ni, Ag/Ti, Pt/Fe. Результати, які мають наукову новизну, стосуються закономірностей процесів упорядкування та «холодної гомогенізації» хімічного складу, впливу водне-, аргон- та кисневмісної (вакуум 10-3 – 10-6 Па) атмосфер відпалу на формування структури та фазового складу, феноменологічного опису кінетики низькотемпературного масоперенесення у двошарових нанорозмірних композиціях. Для досліджених систем «благородний метал/перехідний метал» розвинуто багатостадійну модель дифузії, як сукупність процесів масоперенесення рухомими бімодальними границями зерен та упорядкування. На прикладі модельної системи Pt/56Fe/57Fe проведене порівняння енергій активації само- та гетеродифузії у нанорозмірних системах, визначено умови переходу від стадії зернограничної дифузії до стадії об'ємної дифузії. Розроблено практичні рекомендації щодо підвищення термічної стабільності робочих плівкових елементів у сучасних технологіях мікроприладобудування. | uk |
| dc.format.page | 27 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/13837 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.title | Вплив низькотемпературного відпалу на дифузійні зміни структури нанорозмірних плівкових систем Au/М, Ag/М, Pt/М (М ‒ перехідний метал) | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів | uk |