Богатиренко С. І. Плавлення – кристалізація та дифузійна активність в шаруватих плівкових системах Al/M/Al та Ge/M/Ge (M = In, Sn, Bi, Pb)

Об'єкт досліджень: двошарові плівки Al/M, Ge/M (M = In, Sn, Pb, Bi) при товщинах шарів ~ 100 нм. Шаруваті плівкові системи Al/M/Al і Ge/M/Ge з різною товщиною плівки легкоплавкого компонента M (10–100 нм) і товщиною плівок Al і Ge ~ 100 нм. Багатошарові плівкові системи Au–Cu з товщиною шарів Au та Cu від ~ 2 нм кожний при загальній товщині плівкової системи до 200 нм. Мета: встановити закономірності розмірної зміни температур фазових переходів плавлення – кристалізація і дифузійної активності в шаруватих плівкових системах Al/M/Al і Ge/M/Ge (M = In, Sn, Pb, Bi), компоненти яких мають фазову діаграму евтектичного типу при практично повній нерозчинності компонентів у твердому стані. Методи: Диференційна методика визначення температур плавлення в шаруватих плівкових системах, електронна мікроскопія, оже-спектроскопія, дифракційні методи. Результати, новизна: Встановлено, що температура плавлення плівки In, Sn, Bi, Pb, що знаходиться між товстими плівками більш Al чи Ge, знижується зі зменшенням її товщини. Це зниження температури плавлення пояснено еволюцією фазової діаграми компонентів з урахуванням ролі міжфазної поверхневої енергії, коли один із компонентів знаходиться в нанодисперсному стані. Показана ефективність використання шаруватих плівкових систем на прикладі системи Al/Bi/Al для визначення граничних переохолоджень при кристалізації рідкої фази на основі легкоплавкого компонента, та стабільність величини переохолодження в цій системі при багаторазових циклах нагрівання – охолодження. Показано, що в нанодисперсних шаруватих плівкових системах Cu-Au, отриманих шляхом послідовної конденсації, незалежно від порядку конденсації компонентів при таких малих розмірах частинок, коли основна частка речовини плівки припадає на поверхневі і приповерхні атоми, уже при кімнатній температурі підкладки відбувається формування сплаву, що свідчить про значне збільшення дифузійної активності в такій системі. Галузь використання: фізика твердого тіла.