Электронно-микроскопическое исследование кристаллов с сильным изгибом решётки в тонких плёнках на основе халькогенидов и оксидов металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ШВАММ Константин Леович

ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ С СИЛЬНЫМ ИЗГИБОМ РЕШЕТКИ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ НА ОСНОВЕ ХАЛЬКОГЕНИДОВ И ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ

Специальность 01 04 07 —физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2007

003158744

Работа выполнена на кафедре физики и ОСЕ и в лаборатории электронной микроскопии ГОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет», г Екатеринбург

Научный руководитель -

Официальные оппоненты —

Ведущая организация —

кандидат физико-математических наук, доцент Колосов Владимир Юрьевич

доктор физико-математических наук, профессор Кащенко Михаил Петрович

доктор физико-математических наук, профессор Пушин Владимир Григорьевич

ГОУ ВПО Уральский государственный университет им А М Горького

Защита состоится 30 октября 2007 г в 15 часов на заседании диссертационного совета К 212 285 01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет — УПИ» по адресу 620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19, Зал ученого совета

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО УГТУ-УПИ

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу 620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, учёному секретарю совета.

Автореферат разослан 28 сентября 2007 г

Ученый секретарь Т А Недобух

диссертационного совета, к х н, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение, актуальность. В последние годы активно ведутся поиски новых материалов с необычной структурой и физическими свойствами К таковым, например, относятся нанотрубки и нанолуковицы, материалы с переменной фазой (Phase Change Materials), другие наноструктуры и материалы

В 80-х годах в тонких пленках были обнаружены кристаллы Se с сильным внутренним изгибом кристаллической решетки [1,2] Впоследствии было показано, что подобные кристаллы могут наблюдаться в пленках веществ и соединений, обладающих различной физико-химической природой халькогенидах (Se, Те), металлах и сплавах (Re, Со — Pd, Си — Se, Си — Те), оксидах металлов (Fe^Oi) и полупроводниках (Ge — Те, Sb — S,Sb — Se, Ge — SbiSei) Недавно [3] было установлено, что сильным внутренним изгибом могут обладать тонкие кристаллы, зерна самых разных размеров — от микро-до нанозерен Такие кристаллы были названы «трансротационными» [4] Основные обобщающие факторы формирование кристаллов в тонких пленках (толщиной до 100 нм), а также кристаллизация из аморфного состояния

Трансротационные кристаллы необычны по своему строению и, в некотором смысле, близки к нанотрубкам — в них кристаллографические плоскости изгибаются (подобно (001) в нанотрубках), те в соседних областях кристалла ориентировка одной и той же плоскости закономерно изменяется Анализ ряда экспериментальных данных свидетельствует о том, что зарождение таких кристаллов обусловлено сильным влиянием поверхности в тонких пленках, в частности, поверхностной нуклеацией [4] Также есть мнение, что трансротационное упорядочение не являясь ни строго монокристаллическим, ни полностью разупорядоченным, можно рассматривать как промежуточное между аморфным и кристаллическим упорядочениями

Изучение необычной структуры, причин и механизмов ее возникновения могут дать новые сведения не только о самих трансротационных кристаллах, но также и об особенностях кристаллизации в тонких аморфных пленках, и об особенностях аморфного состояния вещества Таким образом, эта необычная структура, причины и механизмы ее возникновения представляют большой научный интерес

Весьма важно также и то, что трансротационными могут быть кристаллы самых разных, в том числе и практически значимых материалов, например, материалов с переменной фазой, используемых для записи и хранения информации Предположительно, особенности внутреннего устройства трансротационных кристаллов могут влиять на такие важные параметры, как скорость кристаллизации, возможность и легкость перехода из кристаллического в аморфное состояние и обратно и многие другие С этой точки зрения кристаллы с сильным внутренним изгибом могут представлять и значительный практический интерес Например, кристаллизуемые аморфные

пленки на базе системы Sb — Те На сегодняшний день пленки на основе этого соединения активно применяются при производстве перезаписываемых CD, DVD дисков

На основании вышесказанного сформулируем цель работы Целью работы являлось экспериментальное исследование особенностей структуры кристаллов с сильным внутренним изгибом решетки и факторов, ее определяющих, в нескольких кристаллизуемых бинарных аморфных пленках на основе халькогенидов и окислов

Объекты исследования. Для экспериментального исследования внутреннего изгиба были выбраны плешей Sb — Те, Сг%Оъ, Та^Оь, литературные данные и предварительные исследования которых свидетельствовали о возможности роста в них кристаллов с сильным внутренним изгибом кристаллической решетки Кроме того, гораздо более подробно, с приготовлением пленок переменного состава и толщины, изучались фольги Си — Те, в которых кристаллы с сильным внутренним изгибом наблюдались и описывались ранее

Изучение пленок Си — Те, Sb — Те, Та2Оъ с градиентом толщины позволило исследовать влияние толщины пленок на величину внутреннего изгиба решетки растущих в них кристаллов

Для исследования взаимосвязи сильного внутреннего изгиба решетки с рельефом поверхности кристалла были выбраны пленки FeiO^ Научная новизна работы заключается в следующем

— впервые обнаружен и исследован внутренний изгиб решетки кристаллов Сг203, Та205,

— получены количественные зависимости величины внутреннего изгиба решетки кристаллов от толщины в пленках Г02О5, Си — Те,

— углублена методика изгибных экстиньсционных контуров, что позволило определить кристаллографические ориентировки и разориентировки мелких (до 1 мкм) кристаллов CV2O3 с сильным внутренним изгибом кристаллической решетки по электронно-микроскопическим картинам непараллельных и непересекающихся изгибных контуров,

— впервые проведены комбинированные исследования и сопоставление структуры и рельефа отдельных, конкретных кристаллов aFe2Oi методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии

Практическая ценность Практическая ценность работы заключается в выборе материалов для исследования—тонкие пленки на основе бинарной системы Sb — Те широко применяются в перезаписываемых устройствах оптического хранения информации (CD-RW, DVD-RW)

Благодаря высокой диэлектрической постоянной к, пленки То^Оь считаются перспективными для использования в тонкопленочных микросхемах и устройствах оперативной памяти, наряду с обычно применяемыми материалами типа S1O2, Si^Ni

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

— Экспериментальные данные о характеристиках внутреннего изгиба решетки, морфологии и структуре поверхности кристаллов, растущих в изначально аморфных пленках Си — Те, 56 — Те, С'г203, Ta2Os, Fe203, полученные методами просвечивающей электронной микроскопии с применением методики изгибных экстинкционных контуров и атомно-силовой микроскопии в бесконтактном режиме

— Выявление сильного внутреннего изгиба решетки кристаллов Сг2Ол, Та2Оь и Те (в пленках Си - Те, Sb - Те)

— Увеличение внутреннего изгиба с уменьшением толщины кристаллов Т02О5 и пленок Си — Те

— Методика детального определения кристаллографической ориентировки мелких (до 1 мкм) серповидных кристаллов Cr2Oj со сложными для анализа картинами изгибных экстинкционных контуров (непараллельные и непересекающиеся контуры)

Апробация работы Основные результаты работы были представлены на IX Международном семинаре Актуальные проблемы нанокристаплических материалов наука и технология (Екатеринбург, 2002), XIX, XX, XXI Российских конференциях по электронной микроскопии (Черноголовка, 2002, 2004, 2006), X, XI, XII Национальных конференциях по росту кристаллов (Москва, 2002, 2004, 2006), IV, V Международных конференциях «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 2004, 2006), 22th European Crystallographic Meeting (Budapest, 2004), 14th International Conference on Crystal Growth (Grenoble, 2004), 13 European Microscopy Congress (Antwerp, 2004), 12 International Symposium «Nanostructures physics and technology» (Санкт-Петербург, 2004) X Международном семинаре «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов» (Екатеринбург, 2005), Всероссийской научной конференции с международным участием «Электроаналитика 2005» (Екатеринбург, 2005), Microscopy Conference (Davos, Switzerland, 2005), 21 International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (Lisbon, 2005), IV, V Национальных конференциях по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2003, 2005), 16 International Microscopy Congress (Saporo, 2006), XV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел РЭМ'2007 (Черноголовка, 2007)

Основные результаты исследований опубликованы в 33 печатных работах, из них 3 статьи во всероссийских печатных изданиях

Личный вклад автора Диссертационная работа выполнена в рамках исследований, проводимых в лаборатории электронной микроскопии кафедры физики и ОСЕ Уральского государственного экономического университета, при частичной поддержке грантов РФФИ №01-03-96520, №02-02-26562-зм, №04-02-96072, INTAS №00-100

Все основные результаты работы были получены лично автором Выбор

направления и задач исследований, отработка эксперимента и обсуждение результатов проводились совместно с научным руководителем, профессором каф физики и ОСЕ Колосовым В Ю

Приготовление пленок Си — Те, Sb - Те проводилось совместно с к ф -м н, доцентом Веретенниковым JI М Электронно-микроскопические исследования образцов Си — Те, Sb — Те, Сг203 велись как совместно с Веретенниковым Л М и Колосовым В Ю , так и самостоятельно Электронно-микроскопические исследования пленок Та-гОь, Fe^Oi проводились Колосовым В Ю, получение первичных данных по пленкам Fe20^ методами атомно-силовой микроскопии — Гайнутдиновым Р В

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитированной литературы, заключения и приложения Общий объем работы составляет 150 страниц машинописного текста, включая 51 рисунок, две таблицы и приложение Список литературы содержит 91 наименование

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные цели и задачи работы, определены объекты исследований, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов Кратко изложены основные научные положения, выносимые на защиту Приведены сведения об апробации работы, личном вкладе автора, структуре и объеме диссертации

Первая глава является обзорной и завершается постановкой задачи В ней рассмотрены основные представления о структуре кристаллов с сильным внутренним изгибом кристаллической решетки, модель возникновения их при кристаллизации из тонких аморфных пленок Охарактеризованы основные способы получения тонких аморфных пленок Описан механизм возникновения особого дифракционного контраста (изгибнх экстинкционных контуров [5]), возникающего при исследовании любого изгиба в пленках, и, в частности, «трансротационных» кристаллов, методами просвечивающей электронной микроскопии Представлены геометрические основы метода изгибных экстинкционных контуров, позволяющего определять характеристики внутреннего изгиба решетки в «трансротационных» кристаллах Перечислены основные экспериментальные сведения о кристаллах с сильным изгибом решетки

Кристаллы с сильным внутренним изгибом кристаллической решетки характеризуются тем, что в различных их областях основные кристаллографические плоскости и направления ориентированы по разному (рис 1) Наблюдавшиеся кристаллы могут быть как более, так и менее дефектными, а также и бездислокационными Объяснить наблюдаемое изменение кристаллографической ориентировки в ряде кристаллов (когда изгиб превышает 180°) простым изгибом кристалла как целого не представляется возможным

Рис 1 Вверху приведены «схематичные» изображения «сечений» (плоскостью, перпендикулярной оси внутреннего изгиба) пленки с формирующимся кристаллом на разных стадиях роста Величина изгиба увеличена примерно в 10 раз, 10 плоскостям соответствует одна линия на рисунке [4] Внизу стрелками показано изменение ориентировки одного из кристаллографических направлений

Показано ранее, что кристаллы с сильным внутренним изгибом могут наблюдаться в тонких, до 100 нм пленках веществ и соединений различной физико-химической природы—халькогенидах, металлах и сплавах, оксидах металлов, полупроводниках В качестве механизма возникновения таких кристаллов предполагается [4] нуклеация из поверхностных слоев пленок, где свойства материала существенно отличаются от таковых в массе образца (рис 1)

Основным методом исследования микроструктуры «трансротационных» кристаллов является просвечивающая электронная микроскопия На электронно-микроскопических изображениях кристаллов с изогнутой кристаллической решеткой наблюдаются изгибные экстинкционные контуры — контрастные парные полосы, часто образующие достаточно сложные картины изгибных экстинкционных контуров

Метод изгибных экстинкционных контуров позволяет по картинам и тонкой структуре изгибных экстинкционных контуров с высокой точностью и локальностью определять кристаллографическую ориентировку, величину внутреннего изгиба и, в ряде случаев, толщину пленки

Предварительный просмотр работ с приводимыми микроизображениями, полученными просвечивающей электронной микроскопией показал, что возможен поиск кристаллов с сильным внутренним изгибом кристаллической решетки в тонких пленках 56 — Те [6], Сг20з [7], Га205 [8,9], а потому целесообразно провести их детальные исследования Несмотря на наличие на приводимых микроизображениях картин изгибных экстинкционных контуров и отмеченную авторами [6] «трансротационную» структуру кристаллов, она практически не исследована

Также требуют дополнительного изучения и факторы, влияющие на

величину и характер внутреннего изгиба решётки кристаллов, в частности, толщина и состав плёнок, расположение оси изгиба относительно основных кристаллографических направлений.

Б работах [10-12] прослежено влияние толщины плёнки на величину внутреннего изгиба решётки кристаллов. Качественно установлено, что с увеличением толщины пнёнок Ь'е, ( [12]), Се —

Бс -Те., Ос, — Те ( [11]), Се — БЫЗе^, ЗЬ2Зе3 ([10]) внутренний изгиб решётки кристаллов в них увеличивается. Количественные данные не приводятся.

В работах [12-14] установлено, что увеличение добавочного компонента (не входящего в состав кристаллизуемой фазы) также влияет на величину внутреннего изгиба решётки кристаллов. В плёнках Т1 — 5е [14] увеличение концентрации таллия в плёнке сопровождается уменьшением внутреннего изгиба решётки кристаллов селена. В плёнках Зе — Те [12, 13] увеличение содержания Те от 10 до 25 % приводит к увеличению внутреннего изгиба от 15 до 180 град/мкм.

Одно из иногда высказываемых сомнений в необычной решёточной природе изгиба рассматриваемых кристаллов — это предположение, что изгибается не решётка, а кристалл в целом. Поэтому интересно проследить влияние внутреннего изгиба на морфологию кристалла, в частности, на структуру поверхности плёнки в области наблюдения.

Вторая глава является методической. Приведено описание методики

получения тонких нлёнок с градиентами тол шин Ы и состава, применявшейся при приготовлении образцов для исследования. Описаны методы анализа картин изгибных экстинкционных контуров на электронно-микроскопических микро изображениях.

В лаборатории

электронной микроскопии УрГЭУ плёнки получали на универсальном вакуумном посте ВУП—4. В качестве подложки использовались свежие сколы слюды, покрытые тонким слоем аморфного углерода. За счёт подбора геометрии напыления в плёнках создавались градиенты толщины и состава вдоль двух, взаимоперпендикулярных направлений (рис. 2).

Рис. 2, Схема получения тонкой плёнки переменного состава (показан цветом) и толщины (заштрихован): 1 — подложка, 2 — слой аморфного углерода, 3 — тигли, 4 — аморфная плёнка, 5 — участок фольги на предметной сеточке

Кристаллизация инициировалась пучком электронов непосредственно в колонне электронного микроскопа, либо термическим отжигом В ряде случаев наблюдалась также самопроизвольная кристаллизация в результате старения

Электронно-микроскопические исследования проводились на просвечивающем электронном микроскопе Tesla BS-613 в лаборатории электронной микроскопии УрГЭУ, а так же на более совершенных микроскопах JEM 200СХ, JEM 2000FX и ЕМ430 в других лабораториях

Исследование поверхности свободных тонких пленок Fe2Oa проводилось на атомно-силовом микроскопе Solver NT-MDT в бесконтактном режиме

Основным методом анализа электронно-микроскопических изображений был выбран метод изгибных экстинкциокных контуров, позволяющий по картинам изгибных контуров определять кристаллографическую ориентировку различных областей кристалла, величину и характер внутреннего изгиба кристаллической решетки и, в ряде случаев, «толщину» кристалла (размер в направлении нормали к плоскости пленки

На рис 3 схематично представлена картина изгибных экстинкционных контуров (ИК), состоящая из пяти пар собственно контуров и двух зонно-осевых картин (ЗОК)

Контраст каждой пары дифракционных контуров порождается семейством плоскостей hkl и hkl, находящемся в отражающем положении в области наблюдения контуров

Каждому контуру на картине микродифракции соответствует одноименный рефлекс Паре

контуров соответствуют

два диаметрально

противоположных рефлекса При съемке темнопольного микроизображения в рефлексе hkl на микроизображении «светится» только соответствующий контур (удовлетворяющий условию дифракции Вульфа-Брэггов 2dsvnjd = пХ), что позволяет проводить индицирование изгибных контуров

В центре зонно-осевой картины в отражающем положении одновременно находятся все семейства плоскостей, соответствующие пересекающимся контурам Соответственно, ось зоны этих плоскостей в центре зонно-осевой картины нормальна плоскости пленки, что позволяет с высокой точностью и локальностью определять кристаллографическую ориентировку

Рис 3 Схематичное изображение двух зонно-осевых картин со схемой измерений для расчета величины внутреннего изгиба решетки кристаллов

Величину внутреннего изгиба удобно оценивать двумя параметрами — локальным 4>1ос и интегральным ф{п1 внутренними изгибом, определяемым по формулам

Ф1ос= ¡ГТТ ■ -— [град/мкм]; %1>ш Й ^[град/мкм], (])

Л аш т Ь

где N—расстояние между контурами Ьк1 и ЬкТ, мкм; (¿ш — межплоскостное расстояние в системе плоскостей Нк1, нм; Л—длина волны электронов, км; ф — угол между направлениями, соответствующими гочио-осевым картинам, град; ¿ — расстояние между зонно-осевыми картинами, мкм.

По периоду гонкой структуры нзгибного контура К может быть определен размер кристалла в направлении перпендикулярном плоскости плёнки («толщина»), равный $ — - ¡Вм].

Оценка состава образцов (распределения компонент в пленках с градиентом состава) проводилось на основе теории бинарного поля Векшинского [15] (для напыления компонентов из двух отстоящих друг от друга источников).

Третья глава посвящена исследованию особенностей структуры кристаллов Те 8 тонких плёнках Си — Те, ЭЬ — Те.

Рис. 4. Микроизображения, иллюстрирующие влияние толщины пленки (,'¡1 — Те на величину внутреннего изгиба решетки кристаллов Те. Толщина плёнки: а — ЗК нм, Ь — 30 нм, с — 22 нм. Обведены ЗОК. соответствующие двум преимущественным кристаллографическим ориентировкам.

В исследовавшихся кристаллах гексагонального Те выявлено значительное изменение кристаллографической ориентировки, достигающее 192 град/мкм а плёнках Си — Те и 235 град/мкм в плёнках $Ь ~ Те. Типичные морфотипы изученных кристаллов приведены на ряс. 4, б соответственно. При этом в плёнках ЗЬ — Т^ наблюдались кристаллы Те, в которых суммарное изменение ориентировки в пределах кристалла, не разделенного эёренными границами, было близко и даже превышало 360°.

Столь

значительные

непрерывные изменения кристаллографической ориентировки, происходящие в пределах единых кристаллов, можно объяснить только наличием в них сильного внутреннего изгиба кристаллической решётки, т.к. уже при изгибе на 180° края кристаллов были бы непрозрачны для электронов (т.е. не видны на снимках).

Обнаружена анизотропия внутреннего изгиба в кристаллах теллура — изгиб вокруг 1001] больше, нежели

изгиб вокруг перпендикулярных осей приблизительно в три раза: плёнки Си — Те в 2—4 раза (рчс. 5); данные по плёнкам Sb — Те представлены на рис. 7.

Рис, 5. График зависимости величины

Внутреннего изгиба вокруг разных направлений а кристаллах Те различной ориентировки от толщины плёнки Си — Те

_ . j aüípyr [ú01]

ИзгиБ вокруг изымали I1001]

Рис. 6. Изменение кристаллографической ориентировки в различных частях отдельного микрокрнегалла теллура, плёнка ЗЬ — Тс (шестигранники показывайте разориентнровку в сечении плёнки)

Рис. 7. Величина внутреннего изгиба

вокруг двух, взаимно перпендикулярных осей в отдельных кристаллах теллура (плёнка ЗЬ ~ Те., один кристалл — один столбик)

В плёнках Си — Те, с уменьшением толщины внутренний изгиб кристаллической решётки растёт (см. рис. 5). На (рафике также заметна анизотропия внутреннего изгиба —при ориентации оси изгиба параллельно направлению [001] изгиб достигает 180 град/мкм, при ориентации оси изгиба нормально [001], изгиб не превышает 80 град/мкм.

Влияние кристаллографической ориентировки кристаллов Те также проявляется, но в заметно меньшей степени. При ориентации оси изгиба нормально [001] внутренний изгиб в кристаллах с ориентировкой <0)0> несколько больше, чем в кристаллах с ориентировкой <120>.

Толщина и состав фольги также влияют на «вытянугость» (асиектнос отношение) кристаллов теллура, растущих в плёнках Си —Тс. С уменьшением толщины отношение длина/ширина для таких кристаллов увеличивается (одновременно увеличивается и внутренний изгиб). Увеличение концентрации добавочного компонента (Си) приводит к уменьшению аспектного отношения (и увеличению внутреннего изгиба).

Четвёртая глава посвящена исследованию особенностей структуры к пи стал лов Ст-,Ол.

Исследовались кристаллы гексагонального аСг203 в частично закристаллизованной термическим отжигом при температуре 400°С аморфной плёнке. Обнаружены

кристаллы двух основных морфотипоп — округлые и, преимущественно,

серповидные (рис. 8). Установлено, что изгиб кристаллической решётки в них достигает 145 град/мкм.

При электронно-

микросконическом исследовании возникла

трудность со стандартной процедурой определения кристаллографической ориентировки микрокристаллов. Картины микродифракции от округлых и серповидных кристаллов оказались идентичными, при этом на микроизоораженинх округлых кристаллов наблюдались ЗОК, соответствующие ориентировке [001], на серповидных же кристаллах подобных ЗОК обнаружено не было (т.е. ориентировка отличается от [001], рис. 8)

Модернизация метода изгибных экстинкцйонных контуров применительно к картинам контуров на изображениях серповидных кристаллов позволила определить их истинную кристаллографическую ориентировку (величину угла отклонения оси [001] в кристалле от нормали пленки). Полученные данные были проверены прямым гониометрическим исследованием (рис. 9) и показали хорошее совпадение результатов. Распределение кристаллов по ориентировкам приведено на рис. 10.

Рис. 8. Кристаллы аСт-Юг двух наиболее типичных морфологии —округлой и серповидной, о картинами ми кроди фракции

Нет отпонен^я^ 12° \ * 19°

ось вращения

шЮ Ш

1'ие. 9. Микроизображения серповидного кристалла аСг^Оз на различных стадиях поворота в гониометре. Приведены угол поворота и ось вращения

Определение истинной кристаллографической ориентировки методом изгибных экстинкционных контуров обладает рядим преимуществ по сравнению с гониометрическим методом-.

— требуется лишь одно микроизображение для определения ориентировки всех запёчатлённых на нем кристаллов (при гониометрическом исследовании каждый кристалл изучается отдельно);

— за счёт уменьшения времени съёмки, эффект «науглероживания» образца и, как следствие, падения контраста (см. рис. 9) практически не сказывается на качестве получаемых изображений.

Величина внутреннего изгиба кристаллической

решетки зависит от кр исталло 1рафической ориентировки кристалла — большим отклонениям [001 ] от нормали к плоскости плёнки соответствуют

большие значения

внутреннего изгиба решётки кристалла.

Длина серповидных

кристаллов зависит от их ориентировки — кристаллы с более отклонённой [001 ] длиннее. По видимому, кристаллы более отклонённые

от ориентировки [001] растут быстрее, и/или зарождаются раньше.

Величина морфологического искривления не зависит от других морфологических и изгибных параметров, задаётся на ранних стадиях развития кристаллов и сохраняется на всём протяжении их роста. При

А

-й V

Угоп игмк]н№<1я [00* 1 от норм&пн планки, '¿..и.

Рис. 10. Распределение кристаллов аСЩО$ по ориентировкам

этом она сопоставима с величиной внутреннего изгиба кристаллической решётки, т.е. можно предполагать, что или изгиб решётки приводит к морфологическому искривлению, либо оба изгиба связаны механизмами возникновения и развития.

Пятая глава посвящена исследованию особенностей структуры кристаллов ТачОь-

В плёнках Та20 наблюдался рост кристаллов гексагонального Та?Оз

трех типов — крупных

вытянутых микрокристаллов, размером до 15 мкм, на концах расщепляющихся в кристаллы-усы длинной в несколько мкм, а также ПОЛ икрист аляичесюе зерно (рис. 12),

Во всех типах кристаллов наблюдались картины

изгибных экстинкционных контуров, позволившие

определить величину

локального и интегрального внутреннего изгиба (по II b и расстоянию между L, рис. 3, 11 а

Рис. 11 Микроизображение участка плёнки

Ти^О'у. (а) — светлопольное, (с) — темно пол ьное, снятое в рефлексе (300), их увеличенные участки (b, d)

межконтурному расстоянию Л', рис. 3, проиндицированными зошю-осевьми картинами соответственно) кристаллической решётки и, в раде случаев, их толщину (размер в направлении, перпендикулярном поверхности пленки), гю периоду тонкой структуры изгибных конту ров К, рис. 11 <1).

В некоторых кристаллах картины контуров свидетельствуют о наличии суммарной разориентировки, превосходящей 180*, что однозначно указывает на «внутреннюю», решёточную природу изгиба О том же свидетельствует и отсутствие связи между рельефом поверхности и изгибом решётки кристаллов, наблюдаемых в этой области плёнки (рис. 12).

Наиболее крупные кристаллы характеризуются малыми значениями Внутреннего изгиба (до 10 град/мкм), большой толщиной (прорастают на всю глубину плёнки — порядка 700 км), В кристаллах-усах (рис. 11) изгиб достигает ВО град/мкм, толщина от 17 до 70 нм. Наибольший изгиб решётки наблюдается в поликристаллическом зерне — до 240 грал/мкм, при толщине от 5 до 65 нм. Эти данные приведены в виде графика на рис. 13.

Интересно, что данные по кристаллам, существенно отличающимся но размеру (от 20 и менее нм, до 15 мкм), величине внутреннего изгиба кристаллической решётки (от 5 до 240 град/мкм) и толщине (от 5 до 70 нм)

могут быть аппроксимированы единой степенной функцией с показателем степени, близким к -1. По нашему мнению, это свидетельствует о единстве механизмов возникновения и развития внутреннего изгиба кристаллической решётки на нано и микро масштабах.

Рис. 12. Микроизображение1 участка плёнки Та20полученное при

сильном наклоне образца в гониометре просвечивающею электронного микроскопа.

толщина <рг2та»ра. ии

Рис. 13. График зависимости величины внутреннего изгиба кристаллической решётки зерна и микро кристаллов 'Та^О-, с аппроксимирующей кривой.

Шестая глава посвящена комплексному исследованию методами атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии отдельных, конкретных кристаллов с* Тез Од (гематит).

Данное исследование использует ранее полученные [4] результаты просвечивающей электронной микроскопии (рис. 14). Особенности строения этих кристаллов:

— в центре кристалла ось [001] ориентирована но нормали к плёнке, но мере удаления от центра она вращается в плоскости, перпендикулярной плоскости плёнки, совершая до нескольких полных оборотов (например, на рис. 14а, более двух оборотов, т.е. >720°);

— кристалл состоит из концентрических областей, проявляющихся на электр он но-микроскопических изображениях в виде колец различной интенсивное™,

— более тёмным кольцам соответствуют области кристалла, где [001 ] практически лежит в плоскости пленки и высока дефектность; в светлых областях дефектность меньше, [001 ] практически перпендикулярна плоскости плёнки, а скорость роста больше.

. 1 с г-; |-и предоставят Д"*". В. Стидсоы

Рис. 14. Микроизображения кристалла и^е^Од, полученные методами: а) просвечивающий электронной микроскопии —тёмного поля в рефлексе [001] (слева) и светлого ноля (справа), стрелками показано вращение направления [001] в сеченни кристалла б) атомно-силовой микроскопии в бесконтактном

режиме.

Анализ

1 I Аморфная матрица мнкроизображеннй,

м кристллп полученных атом но-с иловой

микроскопией показал,

что плёнка в области наблюдения кристаллов

практически плоская с бороздчатой структурой

(глубиной до 20 нм), в непосредственном окружении кристалла наблюдаются

«тяжи» амплитудой до 150-400 нм, по-видимому, связанные с изменением плотности материала при кристаллизации.

Как и на электронно-микроскопических изображениях, кристалл разделяется на концентрические области с более и менее выраженным рельефом, рис. 14 б. По видимому, можно говорить о влиянии структуры кристаллов — особенностей локальной кристаллографической ориентировки, дефектности и скорости роста в них на рельеф поверхности.

Диаметр г.'юбул. ни

Рис. 15. Гистограмма распределения глобул по размерам в кристаллах (чёрный) и аморфной части (серый) плёнок Ре.2Оъ

Наличие развитого рельефа поверхности тонких кристаллов говорит о том, что при рассмотрении кристаллизации в тонких аморфных пленках нельзя ограничиваться только учетом разности плотностей кристаллического и аморфного состояния

При большем увеличении, методом атомно-силовой микроскопии была выявлена глобулярная структура аморфной пленки и кристалла На рис 15 приведена гистограмма распределения размеров глобул для аморфной пленки и кристалла

Седьмая глава посвящена обобщению полученных результатов Уменьшение толщины пленок/кристаллов ведет к увеличению внутреннего изгиба кристаллической решетки кристаллов При рассмотрении достаточно узких диапазонов толщин пленки (Си — Те — от 20 до 42 нм) зависимость близка к линейной, на более широких интервалах (С<1 — Те [16] 15—60 нм, ТагОь 5—70 нм) зависимость может быть аппроксимирована степенной функцией с показателем близким к -1

Исходя из представлений о структуре и причинах возникновения внутреннего изгиба решетки кристаллов, нами были проведены приближенные численные расчеты влияния толщины пленки на величину внутреннего изгиба Расчеты проводились в предположении того, что на поверхности пленки величина межплоскостного расстояния равна ас1, где (1—табличное значение, а а — коэффициент По мере прорастания в глубину, межплоскостные расстояния стремятся к обычным значениям массивного материала, достигая их на половине толщины пленки

На рис 16 приведены расчетные результаты,

полученные при различных значениях коэффициента а, для сравнения даны экспериментально полученные зависимости Видно, что даже при грубой оценке можно получить сопоставимые результаты при изменении межплоскостных расстояний до 2 % (в [17] приводятся данные о наблюдении изменения

параметров элементарной ячейки в приповерхностных зависимости величины внутреннего изгиба слоях вплоть до 2 8 %) от толщины пленки

Исследование влияния кристаллографической ориентировки на величину внутреннего изгиба кристаллической решетки показало, что в кристаллах теллура (пленки

---а=0 995

—аппроксимация данных по ТаО — — аппроксимация данных по Сй-Те

---а-0 990

— а=0 980

Толщина пленки нм

Рис 16 Экспериментальные и модельные

Си — Те, 56 — Те) изгиб вокруг оси [001] в 2-4 раза превышает изгиб вокруг перпендикулярных осей (для Си—Те —180 и 60 град/мкм при толщине пленки 22 нм соответственно) Мы связываем это с устройством кристаллической решетки гексагонального теллура, которая состоит из спиралей, внутри которых действуют ковалентные силы, между собой взаимодействующих силами типа Ван-дер-Ваальса При этом в [18] указано, что ковалентное взаимодействие приблизительно в три раза сильнее Ван-дер-Ваальсового, чему наши данные вполне соответствуют

Связь морфологии кристаллов и изгиба их кристаллической решетки неоднозначна При рассмотрении вытянутых кристаллов Те в пленках Си — Те, наблюдаются противоположные тенденции При отслеживании влияния состава на аспектное отношение, увеличение внутреннего изгиба (с увеличением концентрации Си) сопровождалось относительным «укорочением» кристаллов В кристаллах, растущих в градиенте толщины, увеличение внутреннего изгиба напротив сопровождалось относительным удлинением кристаллов

Кристаллы Те вытянуты перпендикулярно направлению [001] и оси большего изгиба в пленках Си—Те, в пленках же БЬ—Те — вдоль направления [001] и оси большего изгиба)

В серповидных кристаллах аСг2Оз величины морфологического искривления и изгиба кристаллической решетки близки по значениям Можно предположить, что оба они обладают сходным механизмом возникновения

ПЭМ снимки, полученные от пленок Та20$ при наклоне образца свидетельствуют об отсутствии связи между макрорельефом поверхности и величиной внутреннего изгиба В областях коробления пленки наблюдаются кристаллы как с сильным, так и со слабым внутренним изгибом

В кристаллах аРе2Оз было выявлено соответствие концентрических областей, наблюдающихся на ПЭМ и АСМ изображениях По-видимому, совпадение связано с влиянием различий в ориентировке, дефектности и скорости кристаллизации при формировании кристаллов и, соответственно, поверхности

По нашему мнению, нельзя утверждать, что внутренний изгиб кристаллической решетки оказывает однозначное влияние на морфологию кристаллов Скорее, его воздействие проявляется опосредованно через единый механизм возникновения (как в кристаллах Сг%0з), либо через кристаллографическую ориентировку, дефектность и скорость кристаллизации (как в а^е20з)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1 Впервые обнаружен сильный внутренний изгиб решетки кристаллов, растущих в тонких, изначально аморфных пленках БЬ — Те, Сг2Оз, Та2Оц Величина изгиба достигает значений в микрокристаллах Те — 235 град/мкм, Сг20$ — 145 град/мкм, ТапРь —187 град/мкм Выявление малодефектных кристаллов Те, Та205, с суммарным внутренним изгибом, превышающим

180°, является дополнительным экспериментальным свидетельством «решеточной» природы изгиба

2 В кристаллах Те, Сг20$ выявлено влияние локального расположения осей изгиба по отношению к основным кристаллографическим направлениям на величину изгиба кристаллической решетки В кристаллах Те изгиб вокруг оси [001] в два-четыре раза больше, чем вокруг перпендикулярных осей В кристаллах Сг2Оз изгиб тем больше, чем сильнее кристаллографическая ориентировка отклонена от [001] Увеличение угла отклонения оси [001] от нормали к пленке от 15 до 25 градусов сопровождается увеличением изгиба решетки от 10 до 110 град/мкм

3 В рамках метода изгибных экстинкционных контуров, на примере кристаллов аСг203 серповидной формы с характерными картинами контуров (непараллельные и непересекающиеся контуры), разработана методика определения кристаллографической ориентировки кристаллов Применение этого метода позволило уточнить различие в кристаллографической ориентировке кристаллов, дающих идентичные картины микродифракции Проведена проверка полученных данных прямым гониометрическим исследованием, показавшая хорошее совпадение результатов

4 Обнаружено сильное влияние толщины кристаллов Та2Оь и пленок Си—Те, Sb—Te на величину внутреннего изгиба решетки кристаллов Та20^ и Те Уменьшение толщины на 20 нм (Си—Те), 40 нм (Sb—Te) и 60 нм (Та205) сопровождается увеличением внутреннего изгиба решетки кристаллов (30100 град/мкм, -100 град/мкм и 160 град/мкм соответственно)

5 Выявлено сходство зависимостей величины изгиба решетки от толщины крупных микрокристаллов (до 15 мкм) и нанокристаллического зерна (от 20 нм) в пленках Та2Оъ Данные по обоим типам кристаллов могут быть аппроксимированы единой кривой Это говорит о подобии механизмов возникновения и развития внутреннего изгиба в кристаллах различных размеров с разными величинами изгиба кристаллической решетки

6 Установлено соответствие между экспериментальными данными по влиянию толщины пленок/кристаллов Та2Оц и Cd — Те [16] на величину внутреннего изгиба и оценками, основанными на механизме роста кристаллов с сильным внутренним изгибом решетки от поверхности пленки С уменьшением толщины наблюдается увеличение внутреннего изгиба решетки кристаллов, которое может быть описано степенной функцией с показателем близким к -1

7 Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о связи внутреннего изгиба кристаллов с морфологией (Сг2Оз) и рельефом поверхности (aFe203)

Список цитированной литературы 1 Bolotov I Е , Kolosov V Yu, Kozhin А V Electron microscopy investigation of crystals based on bend-contour arrangement II Bendmg phenomena of the

crystal growth in an amorphous films // Phys stat sol — 1982 — Vol 72 — Pp 645-654

2 Колосов В Ю Электронно-микроскопическое исследование дефектов кристаллов, растущих в аморфных пленках — дисс к ф-м н — Екатеринбург, ИФМ УРО РАН, 1982 - 179 с

3 Электронно-микроскопические исследования микроструктуры поликристаллических конденсатов на основе халькогенидов влияние состава и толщины на внутреннее искривление кристаллической решетки / В Ю Колосов, Л М Веретенников, Ю Б Старцева, К Л Швамм // Физика и техника полупроводников — 2005 — Т 39, № 8 - С 990-994

4 Kolosov V Yu, Tholen A R Transmission electron microscopy studies of the specific structure of crystals formed by phase transition in iron oxide amorphous films // Acta Materialia - 2000 - Vol 48 — Pp 1829-1840

5 Утевский Л M Дифракционная электронная микроскопия в металловедении - М Металлургия, 1973 — 584 с

6 Kooi В J, Hosson J Th М D On the crystallization of thin films composed of Sbj 6Te with Ge for rewritable data storage I I Journal of Applied Physics — 2004 - Vol 95, no 9 - Pp 4714-4721

7 Багмут А Г, Косевич В M, Николайчук Г П Структурные и фазовые превращения в пленках, осажденных в зоне воздействия лазерной плазмы на подложку // Рост кристаллов — 1988 — Т 17, № 44 — С 5-17

8 Hampson J Electron microscopy of tantalum pentoxide, a dissertation submitted for the degree of Doctor of Phylosophy at the University of Bristol — H H Wills physics laboratory, 1972 — 85 pp

9 Steeds J W Real space diffraction analysis m the electron microscope // Proc Fifth European Congress on Electron Microscopy — 1972 — Pp 458-459

10 Колосов В Ю, Веретенников Л М Электронно-микроскопическое исследование роста кристаллов Sb^Se3 в тонких аморфных пленках И Известия РАН, серия физическая — 1995 — Т 59, № 2 — С 55-59

11 Kolosov V Yu, Veretenmkov L M ТЕМ studies of the microstructure resulted from amorphous-crystalline transition under electron beam irradiation in chalcogemde-based films // Proc The 16th International microscopy congress (IMC 16) - Vol 3 - 2006 - P 1465

12 Kolosov V Yu , Veretenmkov L , Volhina N V ТЕМ studies of the factors influencing unusual internal lattice bending of crystals growing m thm amorphous films // Proceedings of the 14th International Congress on Electron Microscopy, Cancun (Mexico), V 2 — 1998 — Pp 325-326

13 Колосов В Ю, Веретенников Л М Электронно-микроскопическое исследование кристаллизации аморфных пленок Se-Te переменного состава // Известия РАН, серия физическая — 2000 — Т 64, № 8 — С 1655-1657

14 Исследование кристаллов, образующихся в тонких аморфных пленках Т1-Se/B Ю Колосов, Л М Веретенников, Б Н Лобанов, Ю Б Старцева// Материалы XVIII Российской конференции по электронной микроскопии, Черноголовка — 2000 - С 52-53

15 Векшинский С А Новый метод металлографического исследования сплавов - М ОГИЗ, 1944 - 250 с

16 Колосов В Ю, Веретенников Л М, Лобанов Б Н Влияние толщины на дефектность кристаллизующихся пленок Cd-Te переменного состава // IX Национальная конференция по росту кристаллов, Тезисы докладов, Москва / Институт кристаллографии РАН — 2000 — С 542

17 Физика металлических пленок Размерные и структурные эффекты / Под ред Ю Ф Комник — М Атомиздат, 1979 — 263 с

18 Фельц А Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела — М Мир, 1986 - С 556

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1 Электронно-микроскопические исследования микроструктуры поликристаллических конденсатов на основе халькогенидов влияние состава и толщины на внутреннее искривление кристаллической решетки / В Ю Колосов, Л М Веретенников, Ю Б Старцева, К Л Швамм // Физика и техника полупроводников — 2005 — Т 39, № 8 - С 990-994

2 Электронно-микроскопическое исследование тонкопленочных кристаллов Сг^Оз с использованием дифракционного метода изгибных контуров / В Ю Колосов, К Л Швамм, А Г Багмут, С Н Григоров // Поверхность - 2004 - № 10 - С 100-104

3 Колосов В Ю, Веретенников Л М, Швамм К Л Электронно-микроскопическое исследование роста кристаллов в аморфных пленках теллур-медь переменного состава и толщины // Поверхность — 2004 — № 1 - С 95-98

4 Kolosov V Yu, Schwamm С L , Steeds J W Lattice bending m crystallized areas of anodized Та — О films I I Proc The 16th International microscopy congress (IMC 16) - Vol 3 -2006 -P 1744

5 Kolosov V Yu , Schwamm С L , Veretennikov L M ТЕМ of Те crystals formed ш binary amorphous films // Proc The 16th International microscopy congress (IMC 16) - Vol 3 -2006 -P 1488

6 Колосов В Ю, Веретенников Л М, Швамм К Л Кристаллизация тонких аморфных пленок бинарной системы Sb-Te с выделением внутренне искривленных микрокристаллитов Те // Сборник трудов V Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники», Санкт-Петербург — 2006 — С 215-216

7 Kolosov V Yu , Schwamm С L , Bagmut A G Tern onentational studies of аСг^Оз microcrystals growing in amorphous films // Microscopy conference 2005, Davos, Switzerland, Proc - Paul Scherrer Institute (PSI), 2005 - P 16

8 Combined TEM-AFM studies of «transnational» spherulites growing m amorphous films / V Kolosov, С Schwamm, R Gainutdinov, A Tolstikhi-na // Proc of 12th Int Symp «Nanostructures Physics and Technology» St Petersburg, Russia — 2004 - Pp 166-167

9 Колосов В Ю, Веретенников JI М, Швамм К JI Электронная микроскопия конденсатов на основе халькогенидов влияние состава и толщины // Сборник трудов IV Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» — 2004 — С 218-219

10 Колосов В Ю , Стидс Дж В , Швамм К JI Влияние толщины на изгиб решетки микрокристаллов ТачОь Ч XII Национальная конференция по росту кристаллов, тезисы докладов — 2006 — С 374

11 Колосов В Ю, Веретенников Л М, Швамм К Л Электронно-микроскопическое исследование внутреннего изгиба в кристаллах теллура, растущих в аморфных пленках Sb-Te // XXI РКЭМ, тезисы докладов, Черноголовка — 2006 — С 48-49

12 Дифракция электронов для изучения ротационной дефектности в микрозернах, формируемых в кристаллизуемых пленках / В Ю Колосов, Н В Рожанский, К Л Швамм и др // РСНЭ НАНО-2005, тезисы докладов, Москва — 2005 — С 270

13 Микроструктура кристаллов аРе20^ по данным ПЭМ и АСМ / В Ю Колосов, К Л Швамм, Р В Гайнутдинов и др // Тезисы X Международного семинара Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов ДСМСМС-2005 — 2005 — С 15-16

14 Combined ТЕМ, AFM and nucrointerferometry studies of microstructure of spherulites growing in amorphous films / V Kolosov, R Gamutdmov, С Schwamm, A Tolstikhina // Abstracts of the 14th International Conference on Crystal Growth, Grenoble - 2004. - P 606

15 Kolosov V Yu , Schwamm С L , Bagmut A G Onentational studies of CV2O3 microcrystals growing in amorphous films by means of ТЕМ bend contour technique // 22th European Crystallographic Meeting, Budapest, abstracts — 2004 -P S192

16 Колосов В Ю, Швамм К Л, Багмут А Г Исследование кристаллов Cr^Oi методом изгибных экстинкционных контуров И IV Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов Тезисы докладов, Москва - 2003 - С 365

17 Колосов В Ю , Веретенников Л М , Швамм К Л Влияние толщины на дефектность кристаллов теллура, растущих в аморфных пленках медь-теллур II X Национальная конференция по росту кристаллов, тезисы докладов, Москва, ИК РАН — 2002 — С 563

Подписано в печать 26 09 07 г Формат 60x84/16 Бумага для множительный аппаратов Печать плоская Уел печ л 1,0 Заказ 315 Тираж 100 экз Изд-во Уральского государственного экономического университета 620219 г Екатеринбург, ул 8 Марта/Народной воли, 62/45 Отпечатано с готового оригинал-макета

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Общие сведения о кристаллах с сильным внутренним изгибом кристаллической решётки

1.1 Особенности и получение тонких, в том числе, аморфных плёнок.

1.2 Кристаллические структуры с переменной кристаллографической ориентировкой.

1.3 Экспериментальные и модельные представления о структуре кристаллов с сильным внутренним изгибом решётки.

1.4 Изгибные экстинкционные контуры и их роль в исследовании структуры кристаллов с сильным внутренним изгибом решётки.

1.4.1 Образование изгибных экстинкционных контуров на электронно-микроскопических изображениях.

1.4.2 Теоретические основы индицирования картин изгибных экстинкционных контуров.

1.4.3 Теоретические основы определения кристаллографической ориентировки по картинам изгибных экстинкционных контуров.

1.4.4 Физические и геометрические основы определения величины внутреннего изгиба кристаллической решётки

1.5 Обоснование выбора образцов для исследования.

1.6 Выводы по главе 1. Формулировка цели работы

ГЛАВА 2. Методика

2.1 Приготовление образцов.

2.2 Методы кристаллизации тонких аморфных плёнок и исследования структуры растущих кристаллов.

2.3 Обзор исследовавшихся тонких плёнок.

2.4 Использование метода изгибных контуров для анализа электронно-микроскопических микроизображений

2.4.1 Индицирование картин изгибных экстинкционных контуров.

2.4.2 Определение кристаллографической ориентировки кристаллов

2.4.3 Определение величины внутреннего изгиба кристаллической решётки методом изгибных контуров

2.4.4 Определение толщины кристаллов и плёнок методом изгибных экстинкционных контуров.

2.5 Методика проведения комбинированных исследований методами просвечивающей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии.

2.6 Методика определения компонентного состава тонких бинарных плёнок.

2.7 Выводы по главе 2. Формулировка задач диссертационной работы.

ГЛАВА 3. Исследование особенностей внутреннего изгиба в кристаллах теллура, растущих в тонких аморфных плёнках Cu-Те и Sb-Te

3.1 Исследование плёнок Cu-Те.

3.1.1 Краткий обзор исследовавшихся плёнок.

3.1.2 Влияние толщины плёнки на изгиб кристаллической решётки и морфологию растущих кристаллов теллура

3.1.3 Влияние состава плёнки на изгиб кристаллической решётки и морфологию растущих кристаллов теллура

3.2 Исследование плёнок Sb-Te.

3.2.1 Краткий обзор исследовавшихся плёнок.

3.2.2 Внутренний изгиб решётки отдельных микрокристаллов

3.2.3 Влияние толщины плёнки на величину внутреннего изгиба

3.3 Обсуждение результатов.

3.3.1 Сильный внутренний изгиб решётки кристаллов теллура

3.3.2 Анизотропия внутреннего изгиба кристаллической решётки.

3.3.3 Влияние толщины и состава плёнки на величину внутреннего изгиба и морфологию кристаллов.

3.4 Краткие выводы.

ГЛАВА 4. Исследование особенностей внутреннего изгиба решётки кристаллов, растущих в плёнках оксида хрома

4.1 Общий обзор плёнок.

4.2 Исследование особенностей кристаллографической ориентировки серповидных кристаллов аС^Оз методом изгибных экстинкционных контуров

4.3 Определение ориентировки серповидных кристаллов гониометрическим методом.

4.4 Выводы по главе.

ГЛАВА 5. Исследование особенностей внутреннего изгиба решётки кристаллов, растущих в плёнках оксида тантала

5.1 Общий обзор плёнок.

5.2 Внутренний изгиб решётки кристаллов Та^Об.

5.3 Влияние толщины кристаллов на величину внутреннего изгиба их кристаллической решётки

5.4 Выводы по главе.

ГЛАВА 6. Исследование влияния сильного внутреннего изгиба кристаллической решётки на рельеф поверхности кристаллов, растущих в тонких плёнках оксида железа

6.1 Краткое изложение ранее полученных результатов.

6.2 Структура поверхности кристаллов а^е20з, исследование методами атомно-силовой микроскопии.

6.3 Глобулярная структура поверхности плёнки Fe

6.4 Выводы по главе.

ГЛАВА 7. Обсуждение результатов

7.1 Обобщение результатов

7.2 Влияние толщины на величину внутреннего изгиба.

7.3 Влияние ориентировки на внутренний изгиб кристаллической решётки.

7.4 Связь морфологии и изгиба кристаллической решётки

Актуальность.

В последние годы активно ведутся поиски новых материалов с необычной структурой и физическими свойствами. К таковым, например, относятся нанотрубки и нанолуковицы, материалы с переменной фазой (Phase Change Materials), другие наноструктуры и материалы.

В 80-х годах в тонких плёнках были обнаружены кристаллы Se с сильным внутренним изгибом кристаллической решётки [1]. Впоследствии было показано, что подобные кристаллы могут наблюдаться в плёнках веществ и соединений, обладающих различной физико-химической природой — халькогенидах (Se, Те), металлах и сплавах (Re, Со - Pd, Си — Se, Си - Те), оксидах металлов (Fe203) и полупроводниках (Ge — Те, Sb - S, Sb -Se, Ge - Sb2Se3). Недавно [2] было установлено, что сильным внутренним изгибом могут обладать тонкие кристаллы самых разных размеров — от микро- до нанометров. Такие кристаллы были названы «трансротационными» [3]. Основные обобщающие факторы: формирование кристаллов с внутренним изгибом решётки в тонких плёнках (толщиной до 100 нм), а также кристаллизация из аморфного состояния.

Трансротационные кристаллы необычны по своему строению и, в некотором смысле, близки к нанотрубкам — в них кристаллографические плоскости изгибаются (подобно (001) в нанотрубках), т.е. в соседних областях кристалла ориентировка одной и той же плоскости закономерно изменяется. Анализ ряда экспериментальных данных свидетельствует о том, что зарождение таких кристаллов обусловлено сильным влиянием поверхности в тонких плёнках, в частности, поверхностной нуклеацией [3]. Также есть мнение, что трансротационное упорядочение не являясь ни строго монокристаллическим, ни полностью разупорядоченным, можно рассматривать как промежуточное между аморфным и кристаллическим упорядочениями.

Изучение необычной структуры, причин и механизмов её возникновения могут дать новые сведения не только о самих трансротационных кристаллах, но также и об особенностях кристаллизации в тонких аморфных плёнках, и об особенностях аморфного состояния вещества. Таким образом, эта необычная структура, причины и механизмы её возникновения представляют большой научный интерес.

Весьма важно также и то, что трансротационными могут быть кристаллы самых разных, в том числе и практически значимых материалов, например, материалов с переменной фазой, используемых для записи и хранения информации. Предположительно, особенности внутреннего устройства трансротационных кристаллов могут влиять на такие важные параметры, как скорость кристаллизации, возможность и лёгкость перехода из кристаллического в аморфное состояние и обратно и многие другие. С этой точки зрения кристаллы с сильным внутренним изгибом могут представлять и значительный практический интерес. Например, кристаллизуемые аморфные плёнки на базе системы Sb — Те. На сегодняшний день плёнки на основе этого соединения активно применяются при производстве перезаписываемых CD, DVD дисков.

На основании вышесказанного сформулируем цель работы:

Целью работы являлось экспериментальное исследование особенностей структуры кристаллов с сильным внутренним изгибом решётки и факторов, её определяющих, в нескольких кристаллизуемых бинарных аморфных плёнках на основе халькогенидов и окислов.

Исходя из цели работы, были сформулированы следующие задачи исследования: методами просвечивающей электронной микроскопии изучить особенности кристаллографической ориентировки, изгиба кристаллической решётки, морфологии кристаллов, растущих в плёнках Си - Те, Sb - Те, Та205, Сг203; при помощи электронно-микроскопической методики изгибных экстинкционных контуров, определяя величину изгиба решётки микрокристаллов, выявить примеры кристаллов с сильным внутренним изгибом решётки, а также факторы, влияющие на его величину и характер (толщина и состав плёнки, кристаллографическая ориентировка и другие); исследовать возможное влияние внутреннего изгиба кристаллической решётки на морфологию наблюдаемых кристаллов; провести комбинированное исследование структуры (методом просвечивающей электронной микроскопии) и рельефа поверхности (с помощью относительно нового метода атомно-силовой микроскопии) кристаллов одного вещества.

Объекты исследования. Для экспериментального исследования внутреннего изгиба были выбраны плёнки Sb — Те, CV2O3, ТС12О5, литературные данные и предварительные исследования которых свидетельствовали о возможности роста в них кристаллов с сильным внутренним изгибом кристаллической решётки. Так же, гораздо более подробно, с приготовлением плёнок переменного состава и толщины, изучались фольги Си—Те, в которых кристаллы с сильным внутренним изгибом наблюдались и описывались ранее.

Изучение плёнок Си - Те, Sb - Те, Та205 с градиентом толщины позволило исследовать влияние толщины плёнок на величину внутреннего изгиба решётки растущих в них кристаллов.

Для исследования взаимосвязи сильного внутреннего изгиба решётки с рельефом поверхности кристалла были выбраны плёнки Fe203.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Впервые обнаружен и исследован внутренний изгиб решётки кристаллов Сг203, Та20^.

Получены количественные зависимости величины внутреннего изгиба решётки кристаллов от толщины в плёнках Та20^, Си —Те.

Углублена методика изгибных экстинкционных контуров, что позволило определить кристаллографические ориентировки и разориентировки мелких (до 1 мкм) кристаллов Сг20з с сильным внутренним изгибом кристаллической решётки по электронно-микроскопическим картинам непараллельных и непересекающихся изгибных контуров.

Впервые проведены комбинированные исследования и сопоставление структуры и рельефа отдельных, конкретных кристаллов aFe203 методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии.

Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в выборе материалов для исследования — тонкие плёнки на основе бинарной системы Sb — Те широко применяются в перезаписываемых устройствах оптического хранения информации (CD-RW, DVD-RW).

Благодаря высокой диэлектрической постоянной к, плёнки Ta205 считаются перспективными для использования в тонкоплёночных микросхемах и устройствах оперативной памяти, наряду с обычно применяемыми материалами типа Si02, Si^N^.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

Экспериментальные данные о характеристиках внутреннего изгиба решётки, морфологии и структуре поверхности кристаллов, растущих в изначально аморфных плёнках Си — Те, Sb - Те, Сг2Оъ, Ta20^, Fe20^, полученные методами просвечивающей электронной микроскопии с применением методики изгибных экстинкционных контуров и атомно-силовой микроскопии в бесконтактном режиме.

Выявление сильного внутреннего изгиба решётки кристаллов Ст2Оъ, Та2Оъ и Те (в плёнках Си - Те, Sb - Те).

Увеличение внутреннего изгиба с уменьшением толщины кристаллов Та2Об и плёнок Си — Те

Методика детального определения кристаллографической ориентировки мелких (до 1 мкм) серповидных кристаллов Сг2Оъ со сложными для анализа картинами изгибных экстинкционных контуров (непараллельные и непересекающиеся контуры).

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на IX Международном семинаре Актуальные проблемы нанокристаллических материалов: наука и технология (Екатеринбург, 2002); XIX, XX, XXI Российских конференциях по электронной микроскопии (Черноголовка, 2002, 2004, 2006); X, XI, XII Национальных конференциях по росту кристаллов (Москва, 2002, 2004, 2006); IV, V Международных конференциях «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 2004, 2006); 22th European Crystallographic Meeting (Budapest, 2004); 14th International Conference on Crystal Growth (Grenoble, 2004); 13 European Microscopy Congress (Antwerp, 2004); 12 International Symposium «Nanostructures: physics and technology» (Санкт-Петербург,

2004) X Международном семинаре «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов» (Екатеринбург,

2005); Всероссийской научной конференции с международным участием «Электроаналитика 2005» (Екатеринбург, 2005); Microscopy Conference (Davos, Switzerland, 2005); 21 International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (Lisbon, 2005); IV, V Национальных конференциях по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2003, 2005); 16 International Microscopy Congress (Saporo, 2006); XV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твёрдых тел РЭМ'2007 (Черноголовка, 2007)

Основные результаты исследований опубликованы в 33 печатных работах, из них 3 статьи во всероссийских печатных изданиях.

Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена в рамках исследований, проводимых в лаборатории электронной микроскопии кафедры физики и ОСЕ Уральского государственного экономического университета, при частичной поддержке грантов РФФИ №01-03-96520, №02-02-26562-зм, №04-02-96072, INTAS №00100.

Все основные результаты работы были получены лично автором. Выбор направления и задач исследований, отработка эксперимента и обсуждение результатов проводились совместно с научным руководителем, профессором каф. физики и ОСЕ Колосовым В.Ю.

Приготовление плёнок Си — Те, Sb — Те проводилось совместно с к.ф.-м.н., доцентом Веретенниковым Л. М. Электронно-микроскопические исследования образцов Си - Те, Sb - Те, Сг203 велись как совместно с Веретенниковым Л. М. и Колосовым В. Ю., так и самостоятельно Электронно-микроскопические исследования плёнок Ta-jOs, FZ2O4, проводились Колосовым В. Ю., получение первичных данных по плёнкам F^O'i, методами атомно-силовой микроскопии — Гайнутдиновым Р. В.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитированной литературы, заключения и приложения. Общий объем работы составляет 150 страниц машинописного текста, включая 51 рисунок, две таблицы и приложение. Список литературы содержит 91 наименование.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

На основании электронно-микроскопических исследований с применением методики изгибных экстинкционных контуров, а также комплексных исследований методами атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии, были сделаны следующие основные выводы:

1. Впервые обнаружен сильный внутренний изгиб решётки кристаллов, растущих в тонких, изначально аморфных плёнках Sb — Те, Сг20з, Та20^. Величина изгиба достигает значений в микрокристаллах Те —235 град/мкм, Сг203 — 145 град/мкм, Та205 — 187 град/мкм. Выявление малодефектных кристаллов Те, Та205, с суммарным внутренним изгибом, превышающим 180°, является дополнительным экспериментальным свидетельством «решёточной» природы изгиба.

2. В кристаллах Те, Сг20з выявлено влияние локального расположения осей изгиба по отношению к основным кристаллографическим направлениям на величину изгиба кристаллической решётки. В кристаллах Те изгиб вокруг оси [001] в два-четыре раза больше, чем вокруг перпендикулярных осей. В кристаллах Сг20з изгиб тем больше, чем сильнее кристаллографическая ориентировка отклонена от [001]. Увеличение угла отклонения оси [001] от нормали к плёнке от 15 до 25 градусов сопровождается увеличением изгиба решётки от 10 до 110 град/мкм.

3. В рамках метода изгибных экстинкционных контуров, на примере кристаллов аСг203 серповидной формы с характерными картинами контуров (непараллельные и непересекающиеся контуры), разработана методика определения кристаллографической ориентировки кристаллов. Применение этого метода позволило уточнить различие в кристаллографической ориентировке кристаллов, дающих идентичные картины микродифракции. Проведена проверка полученных данных прямым гониометрическим исследованием, показавшая хорошее совпадение результатов.

4. Обнаружено сильное влияние толщины кристаллов Та20ь и плёнок Си — Те, Sb — Те на величину внутреннего изгиба решётки кристаллов Та20$ и Те. Уменьшение толщины на 20 нм (Си — Те), 40 нм [Sb — Те) и 60 нм [Та20$) сопровождается увеличением внутреннего изгиба решётки кристаллов (30-100 град/мкм, "100 град/мкм и 160 град/мкм соответственно).

5. Выявлено сходство зависимостей величины изгиба решётки от толщины крупных микрокристаллов (до 15 мкм) и нанокристаллического зерна (от 20 нм) в плёнках Та205. Данные по обоим типам кристаллов могут быть аппроксимированы единой кривой. Это говорит о подобии механизмов возникновения и развития внутреннего изгиба в кристаллах различных размеров с разными величинами изгиба кристаллической решётки.

6. Установлено соответствие между экспериментальными данными по влиянию толщины плёнок/кристаллов Та205 и Cd — Те [90] на величину внутреннего изгиба и оценками, основанными на механизме роста кристаллов с сильным внутренним изгибом решётки от поверхности плёнки. С уменьшением толщины наблюдается увеличение внутреннего изгиба решётки кристаллов, которое может быть описано степенной функцией с показателем близким к -1.

7. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о связи внутреннего изгиба кристаллов с морфологией (Сг20з) и рельефом поверхности (<xFe203).

1. Bolotov 1. Е., Kolosov V. Yu.r Kozhin A. V. Electron microscopy investigation of crystals based on bend-contour arrangement II. Bending phenomena of the crystal growth in an amorphous films // Phys. stat. sol. - 1982. - Vol. 72. - Pp. 645-654.

2. Kolosov V. Yu., Tholen A. R. Transmission electron microscopy studies of the specific structure of crystals formed by phase transition in iron oxide amorphous films // Acta Materialia. — 2000. — Vol. 48,- Pp. 1829-1840.

3. Levine D., Steinhardt P. Quasicrystals: A New Class of Ordered Structures // Physical Review Letters. — 1984. — Vol. 53, no. 26. — Pp. 2477-2480.

4. Тонкие плёнки взаимная диффузия и реакции / Под ред. Дж. Поут, К. Ту, Дж. Мейер. М.: МИР, 1982. - 576 с.

5. Проблемы прикладной физики. Распыление под действием бомбардировки частицами / Под ред. Р. Бериш, К. Виттмак. — М.: МИР, 1998.- 552 с.

6. Физика тонких плёнок. Современное состояние исследований и технические применения / Под ред. Дж. Хасс, М. X. Франкомб, Р. У. Гофман. М.: МИР, 1977. - Т. 7. - 443 с.

7. Технология тонких плёнок / Под ред. Л. Майссел, Р. Глэнг. — М.: Советское радио, 1977. Т. 1.- 768 с.

8. Лихачёв В. А., Шудегов В. Е. Принципы организации аморфных структур. — Издательство С.-Петербургского университета, 1999. С. 228.

9. Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические твёрдые тела. М.: Мир, 1986. - С. 556.

10. И. Металлические стёкла. Ионная структура, электронный перенос и кристаллизация / Под ред. Г. Гюнтеродт, Г. Бэк. — М.: МИР, 1983. Т. 1. - 376 с.

11. Захаров В. П., Герасименко В. С. Структурные особенности полупроводников в аморфном состоянии. — Киев: Наукова думка, 1976.- 280 с.

12. Физика металлических плёнок. Размерные и структурные эффекты / Под ред. Ю. Ф. Комник. — М.: Атомиздат, 1979. — 263 с.

13. Полатник Л. С., Косевич В. М., Фукс М. Я. Механизм образования и субструктура конденсированных плёнок.— М.: Наука, 1972.- 320 с.

14. Утевский Л. М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. — М.:Металлургия, 1973. — 584 с.

15. Dorset D. L. Crystal-bending and high-resolution protein-structure determination from electron-diffraction data // Naturwis-senschaften. 1977. - Vol. 64. - Pp. 637-638.

16. Feng Q., McConville C. J., Edwards D. D. Dielectric properties and microstructures of Ba(Ti,Zr)Oz multilayer ceramic capacitors with Ni electrodes // Journal of American ceramic society. — 2005. — Vol. 88, no. 6. Pp. 1455-1460.

17. Eaglesham D., Cerullo M. Dislocation-free Stranski-Krastanow growth of Ge on Si (100) // Physical Review Letters.- 1990.-Vol. 64, no. 16.- Pp. 1943-1946.

18. Колосов В. Ю. Электронно-микроскопическое исследование дефектов кристаллов, растущих в аморфных плёнках — дисс. к.ф-м.н. Екатеринбург, ИФМ УРО РАН, 1982. - 179 с.

19. Bolotov I. Е., Kolosov V. Yu. Electron microscopy investigation of crystals based on bend-contour arrangement I. Relations between bend-contour arrangement and bend geometry // Phys. stat. sol.— 1982.- Vol. 69.- Pp. 85-96.

20. Колосов В. Ю., Кожин А. В. Внутреннее искривление решётки кристаллов теллурида меди, растущих в аморфной плёнке // Физико-химические исследования металлургических процессов. — 1988. — С. 65-68.

21. Сопоставление микроструктуры и магнитных свойств плёнок Со — С и Со — Pd, кристаллизующихся с внутренним изгибом кристаллической решётки / Л. И. Квеглис, А. В. Кузовников,

22. B. С. Жигалов, В. Ю. Колосов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. — 2006. — № 5. —1. C. 60-65.

23. Колосов В. Ю., Веретенников Л. М. Электронно-микроскопическое исследование влияния толщины на рост кристаллов в аморфных плёнках селена и соединений сурьмы // Поверхность. 2000. - № 2. - С. 70-74.

24. Ajayan P., Ebbesen Т. Nanometre-size tubes of carbon // Rep. Prog. Phys. 1997. - Vol. 60. - Pp. 1025-1062.

25. Неволин В. Зондовые нанотехнологии в электронике,— М.: Техносфера, 2005.- С. 148.

26. Андриевский Р. А., Рагуля А. В. Наноструктурные материалы. — М.: Издательский центр «Академия», 2005.— С. 188.

27. Kolosov V. Yu. Nontranslational atom ordering in crystals growing in amorphous films // International conference on aperiodic crystals, Les Diablerets, Switzerland, abstract book. — 1994. — P. 117.

28. Колосов В. Ю. О модели искривления решётки при росте кристалла в аморфной плёнке // Тезисы докладов II Всероссийской конференции «моделирование роста кристаллов», Рига. Т. I. - 1987. - С. 154-155.

29. Kolosov V. Yu. On the untraditional geometry of the lattice ordering in thin crystals grown in amorphous films // Zeitschrift fur Kristallographie. 1988. - P. 16.

30. Kolosov V. ТЕМ of crystallizing amorphous films: novel «transrota-tional» structure on the scale micro—meso—nano // Proc. of 13th European microscopy congress, Antwerp, V. II. — 2004. — Pp. 255256.

31. Kolosov V. Yu., Ljalikova N. V. Computer-simulated bend-contour patterns of cylindrically bent crystals // Inst. Phys. Conf. — 1988. — Pp. 429-430.

32. Kolosov V. Yu., Tholen A. R. On the simulation of bend contour patterns in transrotational crystals // 15th International Congress on Electron Microscopy, Durban, Proceedings. — 2002. — P. 957.

33. Колосов В. Ю., Веретенников Л. М. Электронно-микроскопическое исследование кристаллизации аморфных плёнок Se-Te переменного состава // Известия РАН, серия физическая. 2000. - Т. 64, № 8. - С. 1655-1657.

34. Kolosov V. Yu. Тем studies of unusual lattice bending in the crystallites formed in amorphous films by electron beam // EUREM 92, Electron Microscopy, V 2, Granada. 1992.- Pp. 513-514.

35. Iguchi K., Hashimoto H. The fine structure of crossed bend contours appearing in electron microscope images of bent crystals and their energy and thickness dependence // Ultramicroscopy. — 1981.— no. 6.- Pp. 219-226.

36. Spiecker E., Jager W. Burgers vector analysis of large area misfit dislocation arrays from bend contour contrast in transmission electron microscope images // Journal of physics: condensed matter.— 2002.-Vol. 14.-Pp. 12767-12776.

37. Томас Г. Электронная микроскопия металлов. — М.:ИЛ, 1963. — 352 с.

38. Хирш П., Хови А., Николсон Р. Электронная микроскопия тонких кристаллов. — М.:Мир, 1968. — 574 с.

39. Delavignette P., Vook P. W. A method for measuring the thickness of thin bent foils in transmission electron microscopy // Phys. Stat. Sol. 1963. - Vol. 3. - Pp. 648-653.

40. Williams D. В., Carter С. B. Transmission electron microscopy. — New York: Plenum Press, 1996. Vol. II Diffraction. - Pp. 175-346.

41. Шаскольская M. П. Кристаллография,— M.: Высшая школа, 1984.- С. 375.

42. Williams D. В., Carter С. В. Transmission electron microscopy. — New York: Plenum Press, 1996. Vol. Ill Imaging. - Pp. 347-550.

43. Болотов И. E., Колосов В. Ю. Возможности метода экстинкционных контуров в исследовании изгиба тонкоплёночных объектов // Заводская лаборатория. — 1982. — Т. 48, № 11,- С. 53-57.

44. Болотов И. Е., Колосов В. Ю. Об электронно-микроскопическом определении радиуса изгиба и ориентировки изогнутого кристаллического зерна // Металлофизика.— 1982.— Т. 4, № 5.- С. 105-106.

45. Kolosov V. Yu. The formation of unusually ordered crystals in amorphous films revealed in situ by electron microscopy bend-contour method // Acta Crystallographica. 1990. - Vol. 46A. - Pp. c-398.

46. Колосов В. Ю., Веретенников Л. М. Электронно-микроскопическое исследование роста кристаллов Sb2Se 3 в тонких аморфных плёнках // Известия РАН, серия физическая. 1995. - Т. 59, № 2. - С. 55-59.

47. Исследование кристаллов, образующихся в тонких аморфных плёнках Tl-Se / В. Ю. Колосов, Л. М. Веретенников, Б. Н. Лобанов, Ю. Б. Старцева // Материалы XVIII Российской конференции по электронной микроскопии, Черноголовка. — 2000. С. 52-53.

48. Kolosov V. Yu. Possibilities of the bend contour method in the analysis of the lattice disorientations in crystals on thin film transformations // Proceedings of the Xllth International Congress for Electron Microscopy. 1990.- Pp. 574-575.

49. Papid-phase transitions of GeTe Sb2Te3 pseudobinary amorphous thin films for an optical disk memory / N. Yamada, E. Ohno, K. Nishiuchi, N. Akahira // Journal of Applied Physics. — 1991. — Vol. 69, no. 5. - Pp. 2849-2856.

50. Non-volatile phase change memory materials and their induced changes / M. Frumar, T. Wagner, M. Hrdlicka et al. // EPCOS. -2005.

51. Rewritable multi-level recording by mark-size modulation on growth-dominant phase-change material / K. Kiyono, M. Horie, T. Ohno et al. // Int. Symp. Optical Memory Tech. Dig., Chitose, Hokkaido, Japan. 2000. - Pp. 236-237.

52. O'Neil M. P., Wong T. L. Multi-level data storage systems using phase-change optical discs // Optocal Data Storage Conf. Tech. Dig., British Columbia, Canada. 2000. - Pp. 170-173.

53. Wong T. L., O'Neil M. P. Multilevel optical recording // J. Magn. Soc. Jpn. 2001. - no. 25. - Pp. 433-436.

54. O'Neil M. P., Balasubramanian K., Stinebaugh J. Phase-change multilevel recording for 2gb CD-RW // Proc. of 13th Symp. Phase Change Optical Information Storage. — 2001.— Pp. 43-50.

55. Kooi B. J., Hosson J. Th. M. D. On the crystallization of thin films composed of Sb^Te with Ge for rewritable data storage // Journal of Applied Physics. 2004. - Vol. 95, no. 9. - Pp. 4714-4721.

56. Kooi B. J., Groot W. M. G., Hosson J. Th. M. D. In situ transmission electorn microscopy study of the crystallization of Ge2Sb2Te5 // Journal of Applied Physics. 2004. - Vol. 95, no. 3. - Pp. 924-932.

57. Багмут А. Г., Косевич В. M., Николайчук Г. П. Структурные и фазовые превращения в плёнках, осаждённых в зоне воздействия лазерной плазмы на подложку // Рост кристаллов. 1988. - Т. 17, № 44. - С. 5-17.

58. Hampson J. Electron microscopy of tantalum pentoxide, a dissertation submitted for the degree of Doctor of Phylosophy at the University of Bristol. — H.H. Wills physics laboratory, 1972. — 85 pp.

59. Steeds J. W. Real space diffraction analysis in the electron microscope // Proc. Fifth European Congress on Electron Microscopy. — 1972.-Pp. 458-459.

60. Steeds J. WM Eades E. A. Structure analysis by real space methods // Proc. of eighth International congress on electron microscopy, Canberra. Vol. 1. - 1974. - Pp. 360-361.

61. Crystallization behaviour of ALD — Та20^ thin films: the application of in-situ ТЕМ / К. H. Min, R. Sinclair, I. S. Park et al. // Philosophical Magazine. 2005. - Vol. 85, no. 18. - Pp. 2049-2063.

62. Catalina F., Ollacarizqueta M. A., Afonso C. N. Triggerin of dif-fuzion and crystallization of amorphous germanium in contact with antimony // Philosophical magazine В. — 1995.— Vol. 71, no. 3.— Pp. 437-444.

63. Laser induced mixing and microstructures in GeAl thin multilayer films / C. N. Afonso, R. Serna, F. Catalina et al. // Journal of Applied Physics A. 1991. - Vol. 52. - Pp. 69-74.

64. Pseudoepitaxial transrotational structures in 14 nm thick NiSi layers on 001. silicon / A. Alberti, C. Bongiorno, B. Cafra et al. // Acta Crystallographica B. 2005. - Vol. 61. - Pp. 486-491.

65. Quasicrystals in Al Mn and Al - Mn - Si alloys / J. A. Juarez-Islas, J. L. Albarran, B. Campillo, L. Martinez // Journal of Materials Science Letters. - 1991. - Vol. 10. - Pp. 176-178.

66. Кожин А. В., Колосов В. Ю., Фишелева С. Б. Рекристаллизация тонких плёнок окстида диспрозия // Поверхность.— 1990.— № 8,- С. 106-110.

67. Chang Y.-Y., Chou L.-H., Lin H.-T. Laser-induced crystallization in AglnSbTe phase-change optical disk // Advanced nanomaterials and nano devices (IUMRS-ICEM Xi'an, China). 2002,- Pp. 812817.

68. Spiecker E. Determination of crystal polarity from bend contours in transmission electron microscope images // Ultramicroscopy. — 2002. Vol. 92. - Pp. 111-132.

69. Физика тонких плёнок. Современное состояние исследований и технические применения / Под ред. Г. Хасс, Р. Э. Тун, — М.: МИР, 1968.-Т. 3.-331 с.

70. Колосов В. Ю., Толстихина А. Л. Рост кристаллов в аморфных плёнках оксида железа // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1989. - № 3. - С. 90-93.

71. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Приложения. — М.: Металлургия, 1970. — С. 107.

72. Ковальчук М. В., Толстихина А. Л. Атомно-силовая микроскопия в исследовании морфологии поверхности кристаллов и плёнок // Физика кристаллизации. — 2002. — С. 317-351.

73. Matsko N., Mueller М. AFM of biological material embedded in epoxy resin // Journal of structural biology. — 2004. — Vol. 146, no. 3. Pp. 334-343.

74. The imaging and analysis of semiconductor nanowires by a combined TEM-AFM technique / M. A. Morris, D. Erts, H. Olin et al. // Microscopy society of Ireland, 26th annual symposium. — 2002. — P. 9.

75. Occurence, chemistry, and origin of imiscible silicate glasses in a tholeiitic basalt: a TEM/AFM study / L.-C. Kuo, J. H. Lee, E. J. Es-sene, D. R. Peacor // Contributions to mineralogy and petrology. — 1986.-Vol. 94.-Pp. 90-98.

76. Векшинский С. А. Новый метод металлографического исследования сплавов. — М.:ОГИЗ, 1944. — 250 с.

77. Болотов И. Е.( Кожин А. В. Образование аморфных плёнок при конденсации теллура на Аи, Ад и Си // Физика твёрдого тела. — I 1973. Т. 15. - С. 620-622.

78. Harvey J., Wilman Н. The crystallisation of thin amorphous tantalum oxide films heated in air or vacuo, and the structure of the crystalline oxide // Acta Crystallographica. — 1961. — Vol. 14, no. 12. — Pp. 1278-1281.

79. Kolosov V. Yu., Tholen A. R. Regularly bent nanocrystals formed in an amorphous film of Fe203 // Nanostructured Materials. — 1997. — Vol. 9. Pp. 323-326.

80. Kabayashi M. Structure of amorphous boron // Journal of materials science. 1988. - Vol. 23. - Pp. 4392-4398.

81. О внутренней структуре сферических частиц опала / И. А. Карпов, Э. Н. Самаров, В. М. Маслов и др. // XI Национальная конференция по росту кристаллов, тезисы докладов. 2004. - С. 467.

82. Технология тонких плёнок / Под ред. Л. Майссел, Р. Глэнг.— М.: Советское радио, 1977. Т. 2. - 764 с.