Исследователи Сибирского федерального университета (СФУ) провели уникальный эксперимент с двухслойными металлическими пленками. Полученные данные помогут ученым в создании новых материалов и работе по предотвращению нежелательных реакций между элементами пленок. Об этом ТАСС рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН, заведующий лабораторией электронно-структурных исследований Центра коллективного пользования СФУ Сергей Жарков.

Материалы, созданные на основе тонких металлических пленок, широко используются в микроэлектронике. Медь и золото применяются в изготовлении электрических контактов, а наноматериалы на основе железа и палладия – материал, необходимый в сфере технологий высокоплотной магнитной записи информации. Однако изменение состава фаз в результате химических реакций остается одной из основных причин изменения свойств этих материалов – они, к примеру, становятся более хрупкими при ударе. Ученые СФУ посвятили свое исследование изучению процессов твердофазных реакций в тонких двухслойных пленках медь/золото (Cu/Au) и железо/ палладий (Fe/Pd).

«Интерес к твердофазным реакциям вызван, во-первых, возможностью создавать что-то новое с небольшими энергетическим затратами и при относительно низких температурах. Второе перспективное направление – это работа по предупреждению нежелательных реакций между металлическими слоями. К примеру, между материалами, которые используются в металлизации микроэлектроники. При нагреве они могут прореагировать и в результате физико- механические свойства изменятся, этих условий надо избегать», – пояснил ТАСС Сергей Жарков.

В ходе эксперимента исследователи наблюдали за химическими реакциями на границе раздела исходных элементов. Металлические слои нагрели до высоких температур непосредственно внутри электронного микроскопа, что позволило получить при отслеживании реакции данные высокой точности. Так, исследователи обнаружили, что в результате твердофазной реакции формируются атомно-упорядоченные структуры, обладающие уникальными физическими свойствами. Авторы работы предложили механизм формирования таких структур.

«Так, в случае системы Cu/Au мы показали, что взаимодиффузия меди и золота на начальных этапах реакции приводит к измельчению зерен исходных материалов и формированию нанокристаллитов твердого раствора Cu-Au внутри материала. В дальнейшем происходит зарождение и рост новой упорядоченной структуры на основе этих компонентов», – поясняет соавтор работы, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник СФУ Евгений Моисеенко. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.