Молекулярно-динамическое исследование структурных и субструктурных превращений в пленочных гетеросистемах Cu/(001)Pd, Ni(001)Pd, Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni

Дмитриев, Алексей Анатольевич

Молекулярно-динамическое исследование структурных и субструктурных превращений в пленочных гетеросистемах Cu/(001)Pd, Ni(001)Pd, Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Дмитриев, Алексей Анатольевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Молекулярно-динамическое исследование структурных и субструктурных превращений в пленочных гетеросистемах Cu/(001)Pd, Ni(001)Pd, Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni»

Автореферат диссертации на тему "Молекулярно-динамическое исследование структурных и субструктурных превращений в пленочных гетеросистемах Cu/(001)Pd, Ni(001)Pd, Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni"

На правах рукописи

ДМИТРИЕВ Алексей Анатольевич

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И СУБСТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ПЛЕНОЧНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМАХ Си/(001^, №/(001^, Pd/(001)Cu И Pd/(001)Ni

Специальность 01.04.07-Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж 2004

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Косилов Александр Тимофеевич

Официальные оппоненты; доктор физико-математических наук,

профессор Чернышев Вадим Викторович;

доктор физико-математических наук, профессор Бугаков Александр Викторович

Ведущая организация Харьковский государственный

политехнический университет

Защита состоится 14 декабря 2004 года в 14— часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.06 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан «//>> £ / 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Горлов М.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание с использованием вакуумных технологий короткопериодных многослойных металлических эпитаксиальных гете-роструктур позволяет реализовать в них размерный эффект многих физических свойств. В то же время, анализ возможных вариантов металлических пар показывает, что в структурном аспекте проблема очень многогранна: необходим учет структурного и размерного несоответствия исходных кристаллических решеток фаз, характера диаграммы состояний данной системы и её возможной размерной зависимости, механизма взаимного роста компонентов гетероструктуры, параметров процесса конденсации и др.

С учётом только размерного несоответствия следует ожидать высокую чувствительность структуры и субструктуры растущих плёнок, характера сопряжения и, соответственно, структуры межфазных границ к его величине и знаку. Структурное и размерное несоответствие лежит в основе формирования дислокационной структуры как на межфазной границе, так и в объеме пленки.

Большинство используемых методов исследования закономерностей роста и структуры многослойных систем при всей своей высокой интегральной (дифракционные) или локальной (микроскопические) разрешающей способности дают информацию о структурной организации системы, распределении дефектов на определенных этапах ее эволюции в реальном масштабе времени. В то же время они не позволяют проследить динамику структурных и субструктурных превращений на этом уровне, непосредственно в процессе ориентированной кристаллизации. Если учесть, что времена термоактиваци-онных процессов перестройки структуры простираются вплоть до интервалов то получаемая инструментальными методами информация (рентгенограммы, электронограммы, микрофотографии и др.) носит усредненный характер по активационным процессам, находящимся за пределами возможностей их временного разрешения данными методами. Отсутствие информации о локальных (атомных) путях ее перестройки, как правило, восполняется логически обоснованными предположениями о путях ее эволюции, проверить которые не представляется возможным. Существенный прогресс в раскрытии атомных механизмов перестройки структуры может быть достигнут с использованием вычислительной техники, позволяющей перейти к непосредственному моделированию систем, состоящих из многих частиц, и, как следствие, детальному изучению их локальных атомных конфигураций.

Пространственно-временная локализация атомов в компьютерном эксперименте позволяет проследить в деталях за всеми процессами перестройки структуры на всех этапах ее эволюции. Работа выполнена в рамка:

; нрсе1Ш®©М*|,Ф$И)альной целевой про-

БИБЛИОТЕКА [

О» м»

граммы "Интеграция науки высшего образования России на 2002-2006 года".

Цель работы. Установление методом молекулярно-динамического моделирования закономерностей структурных и субструктурных превращений при ориентированной кристаллизации аморфных пленок металла на поверхности монокристалла в условиях изохронного отжига (системы Си/(001^, №/(001^, Pd/(001)Cu, PoV(OOl)Ni) и послойного роста (системы Си/(001 ^ и №/(001

Для этого решали следующие задачи:

- построение в рамках метода погруженного атома модели межатомного взаимодействия в Си, адекватно описывающей структуру и физические свойства в жидком и кристаллическом состояниях. Создание моделей пленочных гетеросистем № и Си на (001)Рё, Pd на (001)Си и (001)№;

- молекулярно-динамическое моделирование ориентированной кристаллизации аморфных пленок Си и № на (00l)Pd, Pd на (001)Си и (001)№ в условиях изохронного отжига, пленок Си и Ni на (00l)Pd в условиях послойного роста;

- исследование зависимости процесса кристаллизации и субструктуры пленок от величины и знака несоответствия;

- исследование температурной и размерной зависимости субструктуры пленок;

- исследование зависимости структурной самоорганизации при отжиге монослойной пленки от знака несоответствия.

Научная новизна. Методом МДМ изучены структура и субструктура пленок Си/(001)Р^ №/(001)Р^ Pd/(001)Cu и Pd/(001)№ при ориентированной кристаллизации.

Установлена зависимость температуры кристаллизации пленок от величины и знака размерного несоответствия. Показано, что температура кристаллизации выше для систем с большей величиной и положительным знаком размерного несоответствия.

Изучены на атомном уровне процессы формирования дефектной субструктуры при ориентированной кристаллизации аморфных пленок в условиях изохронного отжига и послойного роста. Установлены и изучены закономерности перестройки субструктуры пленок Cu/(001)Pd и Ni/(001)Pd в зависимости от температуры системы и толщины пленки. При повышении температуры системы и увеличении толщины пленки плотность вершинных дислокаций на межфазной границе уменьшается, а плотность частичных дислокаций Шокли увеличивается.

В пленке Pd на (001)Си в одном из двух ортогональных плотноупако-ванных направлений размерное несоответствие компенсируется образованием доменной субструктуры, представляющей собой чередование областей с

плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами.

Показана возможность образования псевдоморфных пленок в гетеро-системах с большим размерным несоответствием отрицательного знака. Образование двух смежных монослоев твердых растворов в результате структурно-морфологических превращений и диффузионного обмена местами атомов подложки и пленки обеспечивает возможность их когерентного сопряжения посредством упругой деформации.

Основные положения выносимые на защиту:

- в условиях изохронного отжига наряду с ГЦК структурой параллельной ориентации в пленке Ni на (00l)Pd образуется ГПУ структура в ориентации (11.0),[00.1] ГПУ-Ni II (001),[100] ГЦК-Pd, в пленке Pd на (001)Си - ГЦК структура в ориентации (11 l)Pd||(001)Cu, в пленке Pd на (001)Ni - ГПУ структура в ориентации (0001),[ТгТО] ГПУ-Pd || (001), [110] ГЦК-Ni;

- температура кристаллизации аморфных пленок на монокристаллических подложках (001) выше для систем с большим размерным несоответствием положительного знака;

- увеличение температуры и толщины пленок Са и Ni на (00l)Pd приводит к росту плотности частичных дислокаций Шокли за счет уменьшения плотности образованных ими на межфазной границе вершинных дислокаций;

- в процессе кристаллизации аморфной пленки Pd на (001)Са размерное несоответствие в одном из двух эквивалентных ортогональных плотно-упакованных направлений <110> компенсируется образованием доменной субструктуры представляющей собой чередование областей с плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами;

- частичная компенсация размерного несоответствия в системе моно-слойная пленка Ni на (00l)Pd происходит за счет образования переходного слоя из двух монослоев твердого раствора замещения.

Практическая ценность работы.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании многослойных пленочных гетероструктур в системах с относительно большим размерным несоответствием кристаллических решеток.

научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Ст.-Петербург, 2001), X Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» (Тула, 2001), X Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (Екатеринбург, 2001), Международной школе-семинаре «Нелинейные процессы в дизайне материалов» (Воронеж, 2002), IV Международном семинаре «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2002), X национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2002 (Москва, 2002), Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов» (Воронеж, 2003), Харьковской научной ассамблее (Харьков, 2003), Международной школе-семинаре «Современные проблемы механики и прикладной математики» (Воронеж, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей и 10 тезисов докладов на научных конференциях.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно получены, обработаны и проанализированы все основные результаты, выносимые на защиту. Постановка задач, определение направлений исследований, обсуждение результатов, подготовка работ к печати и формулировка выводов работы осуществлялось совместно с научным руководителем доктором физ.-мат. наук, профессором А.Т. Косиловым. Консультирование по методам компьютерного эксперимента осуществлял кандидат физ.-мат. наук А.В Евтеев.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 149 страниц, включая 71 рисунок и библиографию из 160 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены основные положения выносимые на защиту, показана научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, приведены сведения об апробации результатов работы, публикациях, структуре и объеме работы.

В первой главе сделан краткий литературный обзор по теме диссертации. Изложены основные методы получения тонких пленок - физические, химические и физико-химические. Рассмотрены механизмы роста пленок -Фольмера и Вебера, Франка и ван дер Мерве, Кастранова и Странского. Рассмотрены механизмы релаксации упругих деформаций псевдоморфного слоя. Приведены критерии ориентированной кристаллизации. Рассмотрены раз-

мерные эффекты, обусловленные минимизацией энергии межфазной границы - ориентационный и фазовый.

Во второй главе изложены основные методы компьютерного эксперимента: молекулярной динамики (МД), статической релаксации (СР), Монте-Карло (МК). Рассмотрены различные подходы к описанию межатомного взаимодействия в металлических системах и методы анализа структуры модельных систем.

В третьей главе представлены результаты апробации разработанной в рамках метода погруженного атома модели межчастичного взаимодействия в меди. Расчет потенциалов взаимодействия производили по следующей схеме. Согласно [1,2] плотность электронов в окрестности отдельного атома определялась как электронная плотность этого атома плюс фон электронной плотности, создаваемый другими атомами. С учетом электростатического отталкивания полная потенциальная энергия системы аппроксимировалась выражением

(1)

где Р - энергия, необходимая для погружения атом а в фоновую электронную систему плотности - плотность электронной

системы в окрестности атома описываемая суперпозицией электронных

плотностей соседних атомов

4 ле0г

отталкивание атомов

остова, находящихся на расстоянии - эффективные заряды

атомов остова, - электрическая постоянная.

Для описания эффективных зарядов атомов Си использовано предложенное в работе [3] выражение

(4)

где - элементарный электрический заряд, а - подгоночные пара-

метры.

Энергию погружения находили по формуле [2]

где Esuh - энергия сублимации; ri - радиус 1-ой координационной сферы; г\е радиус 1-ой координационной сферы в равновесном состоянии, В - модуль всестороннего сжатия, Q - атомный объем в равновесии; rm=5mri - радиус той координационной сферы; 5т - константы, зависящие от типа кристаллической решетки; vm - число атомов, находящихся на m-ой координационной сфере; т= 1,2...

Подгоночные параметры Л,=0.807235-1(Г2 А"3, Л2=7.034267-10"г À'4 эффективного заряда атомов Си (4) определялись по равновесным значениям a0=2"Vie= 3.615 А, Д,„й=3.54 эВ/ат, модулям упругости кристаллической меди С, ,=1.061 эВ/Л\ С,2=0.765 эВ/А3, С44=0.473 эВ/А3, а параметр rc=3.3 А подбирался таким образом, чтобы обеспечить лучшее согласие модельного структурного фактора жидкой меди с опытом (рис. 1).

0 2 4 6 8 10

к,Аи

Рис. 1. Структурный фактор жидкой меди при T=1420 К и плотности 7966 кг/м3: линия - модель (2048 атомов в основном кубе с периодическими граничными условиями); точки - экспериментальный результат [133].

При изохронном нагреве со скоростью 6.6-101' К/с методом МД модели аморфной пленки меди, состоящей из 2048 атомов с периодическими граничными условиями в направлениях X и Y, временные зависимости основ-

ных термодинамических характеристик в интервале температур 7}=500-г580 К претерпевают характерный для фазового перехода первого рода скачок (рис. 2). Структурный анализ показал, что образовалась кристаллическая фаза с ГЦК-решеткой.

Рис. 2. Временные зависимости температуры системы (7), потенциальной энергии (¡¡У, i/o) и произведения давления на о б ели меди

при нагреве со скоростью 6.6-1011 К/с (исходное состояние аморфное). Цифры 1, 2, 3 соответствуют температурам «окружающей среды» - 500,540,580 К.

Анализ стереографических проекций основных кристаллографических направлений показал, что в результате кристаллизации аморфной пленки меди сформировалась двойниковая структура. В процессе нагрева кристалла при 7]=940 К обнаружено скачкообразное смещение границы двойника, которое сопровождалось небольшим поворотом плоскости двойникования (11 1 ).

В интервале температур 7}=1160-5-1240 К модель расплавилась.

Полученные результаты позволили оценить устойчивость аморфного состояния пленки меди и определить энергию активации гомогенного образования кристаллического зародыша. Расчет, проведенный рамках модели

спектра энергии активации, показал, что энергия активации гомогенного образования кристаллического зародыша равна 0.32 эВ.

В четвертой главе представлены результаты молекулярно-динамического моделирования структурных и субструктурных превращений в пленках Си и № на (00l)Pd, Pd на (001)Си и Pd на (001)№ при их кристаллизации из аморфного состояния в условиях изохронного отжига и пленок Си и № на (00l)Pd при послойном росте.

Подложку моделировали с помощью расчетной ячейки, состоящей из 8 атомных слоев, в каждом из которых находилось 900 атомов. В направлениях [ПО] и [110] на систему накладывали периодические граничные условия. Три нижних слоя у дна расчетной ячейки были статическими, пять последующих - динамическими. Для формирования аморфной пленки на поверхности подложки случайным образом размещали 9500 атомов. Затем проводили статическую релаксацию системы. Взаимодействие между атомами описывали с использованием многочастичных потенциалов, рассчитанных в рамках метода погруженного атома. Далее атомам пленки и атомам подложки (в динамических слоях) сообщали скорости в соответствии с распределением Максвелла при температуре 24 К и производили изохронный нагрев системы методом МД. Методика МД расчета состояла в численном интегрировании уравнений движения атомов с временным шагом Д<=1.5х10"15 с по алгоритму Верле. Циклическая процедура нагрева сводилась к ступенчатому повышению температуры на ДГ=24 К (Т{=Ы&Т., где Т, - температура «окружающей среды» на ¿-м - цикле), поддержанию этой температуры в системе на протяжении и последующему отжигу в адиабатических условиях в

течение 19000хД/. Таким образом, продолжительность одного цикла составляла 20000хД? или Зх10""с. После каждого цикла систему методом СР переводили в состояние с К, предоставляя возможность атомам занять равновесные положения в локальных потенциальных ямах. Для статически релакси-рованных моделей рассчитывали потенциальную энергию и произведение давления на объем РоУо-

Уже на первом цикле нагрева наблюдалась кристаллизация моделей пленок Си на (00l)Pd и № на (001)Pd, т.е. при температуре не выше 24 К. Кристаллизация пленок Pd на подложках (001)Си и (001)№ завершилась при более высоких температурах - 120 К и 192 К соответственно. Во всех случаях кристаллическая фаза зарождалась в атомных слоях прилегающих к подложке, а фронт кристаллизации располагался параллельно границе раздела подложка-пленка.

В процессе кристаллизации выделяется тепло, что приводит к резкому повышению температуры моделей Cu/(001)Pd и Ni/(001)Pd до 106 К и И1 К

соответственно, при температуре «окружающей среды» 24 К. Тепловой эффект при кристаллизации моделей Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni выражен не столь ярко и «размывается» во времени.

Анализ образовавшихся структур проводился путем: расчета функции радиального распределения атомов пленки и подложки; построения стереографических проекций основных кристаллографических направлений пленки;

визуального наблюдения кристаллографических плоскостей параллельных и перпендикулярных межфазной границе.

Проведенный анализ показал, что в результате кристаллизации пленок Си и № образовалась ГЦК структура с тетрагональными искажениями и параллельной относительно подложки ориентацией (001),[110] Си№ || (001),[110] Pd (рис.3). Величина тетрагональных искажений с/а, рассчитанная по положениям пиков ФРРА, составила для пленки Си - 0.89, № - 0.92. Было также установлено, что в момент кристаллизации в пленке № наряду с ГЦК-структурой образуются области с ГПУ-решеткой в ориентации относительно подложки (11.0),[00.1] ГПУ-МЦ (001),[100] ГЦК-Рс1 (рис.3,6).

(а) (б)

Рис. 3. Пятый слой пленки Си (а); шестой (точки) и седьмой (круги) атомные слои пленки Ni (б) пленочных гетеросистем Cu/(001)Pd и Ni/(001)Pd. Стрелкой обозначено расположение дислокации Хирта. Выделен участок образца, в котором атомы Ni имеют ГПУ решетку. Атомы на рисунке имеют градуировку из шести тональностей, двум ближайшим тональностям соответствует взаимное смещение атомов вдоль направления [001] на величину 0.175 А пленка Си, 0.3lA - пленка№.

Среднее межатомное расстояние в плоскостях (001) по мере удаления от межфазной границы уменьшается в пленке Си от 2.73 А - в первом слое до 2.61 А - в одиннадцатом слое, в пленке N1 от 2.68 А - в первом слое до 2.35 А - в одиннадцатом слое.

Кристаллизация пленки Рё на (001)Си проходила с образованием ГЦК-фазы в двух ориентациях (111)Д110]Рс1 || (001),[110]Си и (001),[110]Рс1 || (001),[110]Си (рис.5,6). На область первой ориентации приходится 39.5 % атомов, второй - 60.5 %.

В результате кристаллизации пленки Рё на (001)М сформировалась ГЦК структура с ориентацией (001),[110] ГЦК-Рс1 || (001),[110] ГЦК-№, содержащая 19.6% атомов, и ГПУ-структура с ориентацией (0001),[ 1210 ] ГПУ-Рс11| (001),[110] ГЦК-№ содержащая 80.4 % атомов.

Размерное несоответствие в моделях пленок Си и N1 на подложках (001)Рё, компенсируется образованием на межфазной границе ортогональной сетки частичных дислокаций Шокли с векторами Бюргерса ¿1=(а/6)(112) и вершинных дислокаций с векторами Бюргерса Й2=(а/3)(110) (рис. 4). Рассчитанная, исходя из величины плотности дислокаций на межфазной границе, остаточная упругая деформация составила для для т.е.

менее половины исходной.

Л=(я/6)[112] 4=(я/3)[П0] [110]4 = о/6[П2] й,= я/3[110] ¿=«/6[112]

(а) (б)

Рис. 4. Проекция двух соседних атомных плоскостей (110) пленки Си (а) и пленки N1 (б). Пунктирные линии - места расположения дефектов упаковки в плоскостях {111}. Масштаб рисунка в направлениях [001] и [1 10] различается в 4 раза. Нижняя часть рисунка совпадает с поверхностью подложки.

Дефекты упаковки в объёме пленки либо ограничены частичными дислокациями Шокли, расположенными в плоскостях дефектов упаковки смежных плотноупакованных плоскостей, либо в результате рекомбинации с

частичными дислокациями, расположенными в других системах скольжения, образуют дислокации Хирта с векторами Бюргерса й=а/3<100> (рис. 3) Упругие искажения, создаваемые сеткой частичных дислокаций, формируют иллюзию «паркетной» субструктуры атомных плоскостей, параллельных поверхности подложки.

В пленке Рё на (001)Си в одном из двух ортогональных плотноупако-ванных направлений размерное несоответствие компенсируется образованием доменной субструктуры, представляющей собой чередование областей с плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами (рис. 5, 6). Домены с плотной упаковкой атомов образованы дефектами упаковки ограниченными на межфазной границе частичными дислокациями Шокли (рис.5,а).

J\ ; * г

? .л'

•

$ '

5 I i

i Л-

iJt <

| Z*1 1 -rr; rrr:» *•♦

' ' i," iS^í-J»^'

ж ' '¿ы < 8 TI» УЛ » 1

Я J i í\*| -

Y- 1 'V-,

i r;- * v ■ j .'Yi

A (

Рис. 5. Проекция двух соседних атомных (черные и серые круги) плоскостей типа {110} плёнки Pd (а) (сечение А-А на рис. б) и межфазная граница плёнки Pd/(001)Cu (б) (черные точки - атомы Си подложки, круги - атомы первого слоя пленки Pd). Пунктирной линией на рис. б обозначена одна из частичных дислокаций Шокли с вектором Бюргерса 6=а/6[211 ]. В выделенном фрагменте находится область с увеличенным вдоль направления [110] расстоянием между атомами. Атомы Pd на рис. б имеют градуировку из шести тональностей. Двум ближайшим тональностям соответствует величина взаимного смещения атомов вдоль [001] на величину 0.09 Á. Масштаб (а) в направлениях [001] и [110] различается в 4 раза. Нижняя часть рисунка совпадает с поверхностью подложки.

В пленке Pd на (00l)Ni обнаружены дефекты упаковки, расположенные в плоскостях, параллельных межфазной границе. Присутствие дефектов упаковки приводит к нарушению характерного для ГПУ решетки чередования слоев (АВАВ) (рис.6,а,б). Вдоль линии D-D (рис.6.а) проходит граница, разделяющая области первого слоя с разной упаковкой. Нарушение упаковки наблюдается и в шестом слое пленки, где атомы заняли позиции С вместо В (рис.6,б).

-^ffA r . л 4V 1/4* IUjJ о Ct l/C t/ w * W w (Л

jaoou'ccc • ^o^ociuicu j

I С'СТЗ'УЭ^'^^ДVvyr r-r-c,• G'SCC b'o и tfeVc СЧЧГ.-,, JV/Vb c<"CX"c"o Fr'^nr »vVLS * _ 1 < r r«« -л - - <

v ^ з : . „ „

V V* Л J J j i «ЧчЧ v t, v CVW////Л

'r Jl. л * / l L't\T f J'J i

Рис. 6. Первый (точки), второй (темно-серые круги), третий (светло-серые круги) слои пленки Pd модели Рс1/(001)М1 при температуре «окружающей среды» 190 К (а) и схема упаковки слоев (б) в направлении [001] в сечениях Е-Е и F-F, рис. (а).

В условиях послойного роста пленок Си и № на монокристаллической подложке (00l)Pd формируется ГЦК - структура с тетрагональными искажениями и параллельной ориентацией. Лишь на начальных этапах роста пленки № в ней были обнаружены островки с плотноупакованной ориентацией. Упругие напряжения, вызванные размерным несоответствием, компенсируются частичными дислокациями Шокли Ь==а/6<112>, часть из которых находится на межфазной границе, а часть ограничивает дефекты упаковки в объеме пленки, образуя с дислокациями на границе раздела расщепленные решеточные дислокации с векторами Бюргерса Ь=а/2<1Ю>. Некоторые дислокации Шокли в результате рекомбинации образуют вершинные дислокации с векторами Бюргерса Ь=а/3<110>.

Увеличение толщины пленок сопровождалось перегруппировкой дефектов упаковки, в результате которой плотность вершинных дислокаций на межфазной границе уменьшалась, а плотность частичных дислокаций Шокли увеличивалась. Теоретический анализ' ортогональных рядов вершинных дислокаций в тонко пленочных гетероэпитаксиальных системах [4] показал устойчивость такой структуры.

С целью изучения механизма формирования псевдоморфных пленок с размерным несоответствием близким к критическому было проведено МД моделирование процессов самоорганизации пленок Ni/(001)Pd и Pd/(001)Ni на начальных этапах их роста в условиях изохронного и изотермического отжигов. При выборе системы исходили из отсутствия принципиальных ограничений по взаимной растворимости компонентов в массивных образцах.

Результаты изохронного отжига моделируемой системы показали, что в монослойной пленке Ni/(001)Pd при температурах выше 800 К между атомами № пленки и Pd верхнего слоя подложки идет интенсивная взаимная диффузия, в монослойной пленке Pd/(001)Ni взаимный обмен атомов Pd и№ не наблюдается.

Для изучения закономерностей диффузионной перестройки кластерной структуры в системе Ni/(001)Pd был проведен изотермический отжиг исходной модели при 1000 К. На начальном этапе происходило диспергирование монослоя с образованием новых двух- и трехслойных кластеров. В обмене атомами между подложкой Pd и пленкой М принимают участие те атомы М, которые расположены только на периферии кластеров и только в их первом слое. Атомы № первого слоя, окруженные со всех сторон соседями, в диффузионном обмене с атомами подложки участие не принимают. По мере увеличения концентрации Pd в кластерах изменяется и их морфология. Путем латерального развития многослойные островки - кластеры, постепенно объединяясь в результате уменьшения числа атомов во втором и третьем слоях, образуют монослойную структуру в параллельной ориентации. Равномерное заполнение монослоя атомами Pd (79%) и М (21%) (без учета небольшого числа оставшихся атомов во втором и третьем слоях кластеров) и верхнего слоя подложки атомами М (75%) и Pd (25%) происходит без признаков структурного упорядочения растворов. Концентрация атомов № во втором слое подложки не превышает 2.22% (рис.7).

Движущая сила столь эффективной атомной перестройки гетерострук-туры связана с размерным несоответствием компонентов. Конечный результат - смешение атомов в двух монослоях - приводит к частичной компенсации несоответствия. Уменьшение величины несоответствия между монослоями обеспечивает возможность их упругой аккомодации и когерентного сопряжения на обеих межфазных границах. Выявленная диффузионная перестройка исходной гетероструктуры, обеспечивающая когерентное сопряже-

ние в пленочной гетеросистеме с большим размерным несоответствием и отрицательным знаком, может быть положена в основу объяснения случаев наблюдения методом дифракции медленных электронов псевдоморфизма в аналогичных системах.

Ч|И111ШНП1

ИЩИИИШни

Рис.7. Изменение концентрации атомов № и Pd в подложке и пленке в процессе изотермического отжига при температуре «окружающей среды» 1000 К.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В рамках метода погруженного атома построены молекулярно-динамические модели аморфных и кристаллических пленок Си, СиДУ(001), №ДУ(001), PdVCu(00l) и Pd/Ni(001), которые с высокой степенью достоверности описывают их структурную организацию (тип решетки и ее параметры), физические свойства (модули упругости, температуры плавления, энергию сублимации, и др.), структурные и фазовые превращения (структурную релаксацию, кристаллизацию и плавление и др.), дефектообразование при кристаллизации как результат размерного несоответствия (дислокации на межфазной границе, дефекты упаковки, вакансии) и когерентное сопряжение фаз на границе раздела.

1. Аморфные пленки Си и № на (00l)Pd, Pd на (001)Си и Pd на (001)№ нанометровой толщины кристаллизуются с образованием ГЦК структуры в параллельной ориентации. В пленке № на (001)Pd выявлены небольшие участки ГПУ структуры в ориентации (11.0),[00.1]ГПУ-К1 || (001),[100]ГЦК-Рd, неустойчивые к последующему отжигу; в пленке Pd на Си(001) - ГЦК структура ориентации (11 1)Pd || (001)Си (содержит 40% атомов); в пленке Pd на (001)№ - ГПУ структура ориентации (0001),[1210 ]ГПУ-Р<1 II (001),[110]ГЦК-№ (содержит более 80% атомов).

2. Установлено, что при ориентированной кристаллизации в условия>

изохронного отжига и послойного роста пленок Си на (00l)Pd и Ni

на (00l)Pd в параллельной ориентации размерное несоответствие

более чем на 60% компенсируется образованием на межфазной границе сетки из вершинных дислокаций и частичных дислокаций Шокли. Самоорганизация системы в процессе нагрева и послойного роста сопровождась перераспределением дефектов, в результате чего плотность вершинных дислокаций на межфазной границе уменьшалась, а плотность частичных дислокаций Шокли увеличивалась. В пленке Pd на (001)Си в одном из двух ортогональных плотноупакованных направлений размерное несоответствие компенсируется образованием доменной субструктуры, представляющей собой чередование областей с плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами.

3. Установлено, что для заданных параметров процесса субструктура пленок в процессе ориентированной кристаллизации развивается, начиная с первого слоя.

4. Установлена зависимость температуры кристаллизации аморфной пленки от величины и знака размерного несоответствия: при увеличении несоответствия и при переходе от деформации пленки на растяжение к деформации на сжатие температура кристаллизации увеличивается.

5. В результате структурно-морфологических превращений и диффузионного обмена местами атомов Ni и Pd в системе Ni на (00l)Pd формируется гетероструктура: (001) Pd - монослой твердого раствора 75% Ni - 25% Pd - монослой твердого раствора 79% Pd - 21% Ni. Образование двух смежных монослоев твердых растворов обеспечивает возможность их когерентного сопряжения посредством упругой деформации и объясняет псевдоморфизм пленок субнанометровой толщины при большом размерном несоответствии компонентов исходной гетероструктуры.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Daw M.S., Baskes M.I. Semiempirical Quantum Mechanical Calculation ofHy-drogen Embrittlement in Metals //Phys. Rev. Lett. 1983. Vol.50. №17. -P. 1285-1288.

2. Daw M.S., Baskes M.I. Embedded-Atom Method: Derivation and Application to Impurities, Surfaces, and other Defects in Metals // Phys. Rev. 1984. Vol.29B №12. -P.6443-6453.

3. Foiles S.M. Application of method embedded-atom to liquid transition of metals // Phys. Rev. 1985. Vol.32B. №6. P.3409-3415.

4. Гуткин М.Ю., Микаелян К.Н., Овидько ИА. Равновесные конфигурации частичных дислокаций несоответствия в тонкопленочных гетеросистемах // ФТТ. -1998. Т.40. №11. -С.2059-2064.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Применение метода погруженного атома для моделирования кристаллизации и плавления тонкой пленки меди // Поверхность. Рентгеновские, нейтронные и синхротронные исследования. 2003. №5. — С. 74-78.

2. Структурная самоорганизация в металлической гетеросистеме кристалл -монослойная пленка с большим размерным несоответствием компонентов / А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев, В.М. Иевлев, А.Т. Косилов // Доклады Академии наук. 2004. Т.396.№3.-С. 328-331.

3. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Применение метода погруженного атома для моделирования структурных и фазовых превращений в тонкой пленке меди // Сборник трудов Международной школы-семинара «Применение симметрии и косимметрии в теории бифуркаций и фазовых переходов». Сочи, 2001. -С.58 - 63.

4. Dmitriev A.A., Evteev A.V., Kosilov А.Т. Crystallization and melting of thin copper film in computer experiment // Сборник статей и тезисов докладов Международного симпозиума «Порядок, беспорядок и свойства оксидов». Сочи, 2001. - С. 13-19.

5. Dmitriev A.A., Evteev A.V., Kosilov AT. Molecular-dynamics simulation of structural and phase transformations at superheats of thin copper film from amorphous state // Proceedings of the Fourth International Conferen-ce "Single crystal growth and heat&mass transfer". Obninsk, 2001. Vol.4. -P.921-930.

6. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Использование модели погруженного атома при молекулярно-динамическом моделировании структурных и фазовых превращений в тонкой пленке меди // Вестник Воронеж, техн. ун-та. Сер. Материаловедение. 2001. Вып. 1.9.-С. 27-31.

7. Дмитриев АА., Евтеев.А.В., Косилов А.Т. Молекулярно-динамическое моделирование кристаллизации аморфной пленки меди в условиях сверхбыстрого нагрева // Труды X Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов». Екатеринбург-Челябинск: ЮУрГУ, 2001. -С. 6-11.

8. Моделирование структурных и субструктурных превращений при кристаллизации аморфной пленки Ni на подложке Pd (001) / А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев, Д.Г. Жиляков, А.Т. Косилов, Е.В. Куликов // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Сер. Материаловедение. 2002. Вып. 1.12. - С. 74-76.

9. Молекулярно-динамическое моделирование ориентированной кристаллизации аморфной пленки Cu/Pd(001) / АА. Дмитриев, А.В. Евтеев, В.М. Иевлев, А.Т. Косилов // Труды 15 Харьковской научной ассамблеи «Тонкие пленки в оптике и электронике». -Харьков, 2003. -С. 37-39.

10. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Структурные и субструктурные превращения при кристаллизации аморфной пленки Pd на (001)Ni // Труды Международной школы-семинара «Современные проблемы механики и прикладной математики». Воронеж, 2004. Часть1. Т.1.-С. 187-190.

11. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Моделирование кристаллизации аморфной пленки меди // Тезисы докладов школы-семинара «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения». Дубна, 2001. -С.12.

12. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Кристаллизация аморфной пленки меди в модели погруженного атома // Тезисы докладов VII Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. Екатеринбург-С.Петербург, 2001. -С. 163-164.

13. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Применение метода погруженного атома для изучения кристаллизации аморфной пленки меди // Тезисы докладов X Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах». Тула, 2001. -С.155.

14. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Молекулярно-динамическое моделирование в рамках метода погруженного атома кристаллизации и плавления тонкой пленки меди // Тезисы докладов Международной школы-семинара «Нелинейные процессы в дизайне материалов». Воронеж, 2002. —С. 179-180.

15. Дмитриев А.А., ЕвтеевАВ., Косилов А.Т. Эволюция системы монослой Ni/Pd(001) по результатам молекулярно-динамического моделирования // Тезисы докладов Международной школы-семинара «Нелинейные процессы в дизайне материалов». Воронеж, 2002. -С. 181-183.

16. Молекулярно-динамическое моделирование эволюции системы монослой Ni/Pd (001) / А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев, Д.Г. Жиляков, А.Т. Косилов, Е.В. Куликов // Труды IV Международного семинара «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении». Астрахань, 2002. - С. 103.

17. Моделирование кристаллизации тонкой пленки Cu/Pd(001) / И.Ю. Смуров, А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев, А.Т. Косилов // Тезисы докладов X Национальной конференции по росту кристаллов Москва, 2002.-С.398.

18. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Молекулярно-динамическое моделирование эволюции монослоя Ni на подложке Pd(OOl) // Материалы Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов». Воронеж, 2003. -С.230-231.

19. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Ориентированная кристаллизация и структурная релаксация в пленочных гетеросистемах Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni по данным компьютерного эксперимента // The XXI International Conference on Relaxation Phenomena in Solids. Voronezh, Russia, 2004. -P.272.

20. Молекулярно-динамическое моделирование ориентированной кристаллизации аморфной пленки Pd на сингулярной поверхности (001)Си / А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев, В.М. Иевлев, А.Т. Косилов // Тез. докл. III Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации». Воронеж, 2004. -С. 189.

Автор выражает глубокую признательность члену-корреспонденту РАН Иевлеву В.М. за обсуждение проблемы субструктуры тонких пленок, и пленочных гетерост-руктур.

Подписано в печать 11.11.2004. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ №

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

P23D79

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Дмитриев, Алексей Анатольевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1 ТОНКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1 Методы получения тонких пленок.

1.2 Процессы испарения и конденсации.

1.3 Механизмы роста пленок.

1.4 Структурные и субструктурные превращения при росте пленок в системах с сильным взаимодействием на межфазной границе.

1.4.1 Основные положения теории

Франка и ван дер Мерве.

1.4.2 Структура псевдоморфного слоя.

1.4.3 Критическая толщина псевдоморфного слоя.

1.4.4 Механизм релаксации упругих деформаций псевдоморфного слоя.

1.5 Критерии ориентированной кристаллизации пленок.

1.5.1 Кристаллогеометрические критерии ориентированной кристаллизации.

1.5.2 Размерный эффект, обусловленный минимизацией энергии межфазной границы.

1.6 Дефекты кристаллической структуры пленки.

1.7 Постановка задач.

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Моделируемые системы.

2.2 Межатомное взаимодействие.

2.3 Расчетные схемы.

2.3.1 Алгоритм метода молекулярной динамики.

2.3.2 Алгоритм метода статической релаксации.

2.4 Расчет основных характеристик моделей.

2.4.1 Измерение термодинамических величин.

2.4.2 Структурные функции.

2.4.3. Многогранники Вороного.

2.4.4 Угловые корреляционные функции.

2.5. Периодические граничные условия.

ГЛАВА 3 СТРУКТУРНЫЕ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В

АМОРФНОЙ ПЛЕНКЕ МЕДИ ПРИ СВЕРХБЫСТРОМ НАГРЕВЕ.

3.1 Разработка модели межатомного взаимодействия в меди на основе метода погруженного атома.

3.2 Построение молекулярно-динамической модели меди.

3.3 Результаты молекулярно-динамического моделирования кристаллизации и плавления меди.

ГЛАВА 4 СТРУКТУРНЫЕ И СУБСТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СИСТЕМАХ Cu-Pd И Ni-Pd.

4.1 Структурные и субструктурные превращения при ориентированной кристаллизации аморфных пленок Си на (001)Pd, Ni на (001)Pd,

Pd на (001)Си и Pd на (001)Ni в условиях изохронного отжига.

4.1.1 Построение компьютерной модели.

4.1.2 Влияние величины и знака размерного несоответствия на процесс кристаллизации пленок из аморфного состояния.

4.1.3 Структура пленок после ориентированной кристаллизации.

4.1.4 Механизмы компенсации размерного несоответствия в исследуемых пленках.

4.1.5 Эволюция структуры пленок в процессе отжига.

4.2 Структурные и субструктурные превращения при ориентированной кристаллизации пленок Си и Ni на (OOl)Pd в условиях послойного роста.

4.2.1 Построение модели.

4.2.2 Эволюция структуры пленок Си и Ni на (OOl)Pd при послойном росте.

4.3 Структурная самоорганизация в металлической гетеросистеме кристалл - монослойная пленка.

Введение диссертация по физике, на тему "Молекулярно-динамическое исследование структурных и субструктурных превращений в пленочных гетеросистемах Cu/(001)Pd, Ni(001)Pd, Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni"

Актуальность темы. Создание с использованием вакуумных технологий короткопериодных многослойных металлических эпитаксиальных гетероструктур позволяет реализовать в них размерный эффект многих физических свойств. В то же время, анализ возможных вариантов металлических пар показывает, что в структурном аспекте проблема очень многогранна: необходим учет структурного и размерного несоответствия исходных кристаллических решеток фаз, характера диаграммы состояний данной системы и её возможной размерной зависимости, механизма взаимного роста компонентов гетероструктуры, параметров процесса конденсации и др.

Большинство используемых методов исследования закономерностей роста и структуры многослойных систем при всей своей высокой интегральной (дифракционные) или локальной (микроскопические) разрешающей способности дают информацию о структурной организации системы, распределении дефектов на определенных этапах ее эволюции в реальном масштабе времени. В то же время они не позволяют проследить динамику структурных и субструктурных превращений на этом уровне, непосредственно в процессе ориентированной кристаллизации. Если учесть, что времена термоактивационных процессов перестройки структуры простираются вплоть до интервалов Ю"10-10"12с, то получаемая инструментальными методами информация (рентгенограммы, электронограммы, микрофотографии и др.) носит усредненный характер по активационным процессам, находящимся за пределами возможностей их временного разрешения данными методами. Отсутствие информации о локальных (атомных) путях ее перестройки, как правило, восполняется логически обоснованными предположениями о путях ее эволюции, проверить которые не представляется возможным. Существенный прогресс в раскрытии атомных механизмов перестройки структуры может быть достигнут с использованием вычислительной техники, позволяющей перейти к непосредственному моделированию систем, состоящих из многих частиц, и, как следствие, детальному изучению их локальных атомных конфигураций.

Работа выполнена в рамках проекта Б 0101 Федеральной целевой программы «Интеграция науки высшего образования России на 2002-2006 года».

Цель работы. Установление методом молекулярно-динамического моделирования закономерностей структурных и субструктурных превращений при ориентированной кристаллизации аморфных пленок металла на поверхности монокристалла в условиях изохронного отжига (системы Cu/(001)Pd, Ni/(001 )Pd, Pd/(001)Cu, Pd/(001)Ni) и послойного роста (системы Cu/(001)Pd nNi/(001)Pd).

Для этого решали следующие задачи:

- построение в рамках метода погруженного атома модели межатомного взаимодействия в Си, адекватно описывающей структуру и физические свойства в жидком и кристаллическом состояниях. Создание моделей пленочных гетеросистем Ni и Си на (001)Pd, Pd на (001)Си и (001)Ni;

- молекулярно-динамическое моделирование ориентированной кристаллизации аморфных пленок Си и Ni на (OOl)Pd, Pd на (OOl)Cu и (OOl)Ni в условиях изохронного отжига, пленок Си и Ni на (OOl)Pd в условиях послойного роста;

- исследование температурной и размерной зависимости субструктуры пленок;

Научная новизна. Методом МДМ изучены структура и субструктура пленок Cu/(001)Pd, Ni/(001)Pd, Pd/(001)Cu и Pd/(001)Ni при ориентированной кристаллизации.

В пленке Pd на (OOl)Cu в одном из двух ортогональных плотноупакованных направлений размерное несоответствие компенсируется образованием доменной субструктуры, представляющей собой чередование областей с плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами.

Показана возможность образования псевдоморфных пленок в гетеросистемах с большим размерным несоответствием отрицательного знака. Образование двух смежных монослоев твердых растворов в результате структурно-морфологических превращений и диффузионного обмена местами атомов подложки и пленки обеспечивает возможность их когерентного сопряжения посредством упругой деформации. Основные положения выносимые на защиту:

- в условиях изохронного отжига наряду с ГЦК структурой параллельной ориентации в пленке Ni на (OOl)Pd образуется ГПУ структура в ориентации (11.0),[00.1] ГПУ-Ni || (001),[100] ГЦК-Pd, в пленке Pd на (001)Си - ГЦК структура в ориентации (11 l)Pd||(001)Cu, в пленке Pd на (001)Ni - ГПУ структура в ориентации (0001),[I2l0] ГПУ-Pd || (001),[110] ГЦК-Ni;

-температура кристаллизации аморфных пленок на монокристаллических подложках (001) выше для систем с большим размерным несоответствием положительного знака;

-увеличение температуры и толщины пленок Си и Ni на (001)Pd приводит к росту плотности частичных дислокаций Шокли за счет уменьшения плотности образованных ими на межфазной границе вершинных дислокаций;

-в процессе кристаллизации аморфной пленки Pd на (001)Си размерное несоответствие в одном из двух эквивалентных ортогональных плотноупакованных направлений <110> компенсируется образованием доменной субструктуры представляющей собой чередование областей с плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами;

-частичная компенсация размерного несоответствия в системе монослойная пленка Ni на (OOl)Pd происходит за счет образования переходного слоя из двух монослоев твердого раствора замещения.

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании многослойных пленочных гетероструктур в системах с относительно большим размерным несоответствием кристаллических решеток.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на следующих симпозиумах, конференциях и семинарах: Международной школе-семинаре «Применение симметрии и косимметрии в теории бифуркаций и фазовых переходов» (Сочи, 2001), Международном симпозиуме «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» (Сочи, 2001), Fourth International Conference "Single crystal growth and heat & mass transfer" (Obninsk, 2001), школе-семинаре «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения» (Дубна, 2001), VII Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Ст.-Петербург, 2001), X Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» (Тула, 2001), X Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (Екатеринбург, 2001), Международной школе-семинаре «Нелинейные процессы в дизайне материалов» (Воронеж, 2002), IV Международном семинаре «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2002), X национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2002 (Москва, 2002), Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов» (Воронеж, 2003), Харьковской научной ассамблее (Харьков, 2003), Международной школе-семинаре «Современные проблемы механики и прикладной математики» (Воронеж, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей и 10 тезисов докладов на научных конференциях.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В рамках метода погруженного атома построены молекулярно-дннамические модели аморфных и кристаллических пленок Си, Cu/Pd(001), Ni/Pd(001), Pd/Cu(001) и Pd/Ni(001), которые с высокой степенью достоверности описывают их структурную организацию (тип решетки и ее параметры), физические свойства (модули упругости, температуры плавления, энергию сублимации, и др.), структурные и фазовые превращения (структурную релаксацию, кристаллизацию и плавление и др.), дефектообразование при кристаллизации как результат размерного несоответствия (дислокации на межфазной границе, дефекты упаковки, вакансии) и когерентное сопряжение фаз на границе раздела.

1. Аморфные пленки Си и Ni на (OOl)Pd, Pd на (OOl)Cu и Pd на (OOl)Ni нано-метровой толщины кристаллизуются с образованием ГЦК структуры в параллельной ориентации. В пленке Ni на (OOl)Pd выявлены небольшие участки ГПУ структуры в ориентации (11.0), [00.1 ]ГПУ-№ || (001),[100]njK-Pd, неустойчивые к последующему отжигу; в пленке Pd на Си(001) - ГЦК структура ориентации (11 l)Pd || (001)Си (содержит 40% атомов); в пленке Pd на (001)Ni - ГПУ структура ориентации (0001),[l2T0]rny-Pd || (001),[110]ГЦК-№ (содержит более 80% атомов).

2. Установлено, что при ориентированной кристаллизации в условиях изохронного отжига и послойного роста пленок Си на (001)Pd (/^-0.071) и Ni на (001)Pd (/^-0.095) в параллельной ориентации размерное несоответствие более чем на 60% компенсируется образованием на межфазной границе сетки из вершинных дислокаций и частичных дислокаций Шокли. Самоорганизация системы в процессе нагрева и послойного роста сопровождав перераспределением дефектов, в результате чего плотность вершинных дислокаций на межфазной границе уменьшалась, а плотность частичных дислокаций Шокли увеличивалась. В пленке Pd на (OOl)Cu в одном из двух ортогональных плотноупакованных направлений размерное несоответствие компенсируется образованием доменной субструктуры, представляющей собой чередование областей с плотной упаковкой и упаковкой (001), в другом - образованием на межфазной границе участков с увеличенным вдоль этого направления расстоянием между атомами.

4. Установлена зависимость температуры кристаллизации аморфной пленки от величины и знака размерного несоответствия: при увеличении несоответствия и при переходе от деформации пленки на растяжение (/о<0) к деформации на сжатие (/о>0) температура кристаллизации увеличивается.

5. В результате структурно-морфологических превращений и диффузионного обмена местами атомов Ni и Pd в системе Ni на (001)Pd формируется гетероструктура: (001) Pd - монослой твердого раствора 75% Ni - 25% Pd - монослой твердого раствора 79% Pd - 21% Ni. Образование двух смежных монослоев твердых растворов обеспечивает возможность их когерентного сопряжения посредством упругой деформации и объясняет псевдоморфизм пленок субнанометровой толщины при большом размерном несоответствии компонентов исходной гетероструктуры.

В заключении хочется выразить искреннюю признательность и глубокую благодарность своему научному руководителю заведующему кафедрой Материаловедения и физики металлов Воронежского государственного технического университета Косилову Александру Тимофеевичу, членукорреспонденту РАН Иевлеву Валентину Михайловичу за обсуждение проблемы субструктуры тонких пленок и научному консультанту Евтееву Александру Викторовичу за помощь и постоянную поддержку в работе.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Дмитриев, Алексей Анатольевич, Воронеж

1. Хейденрайх Р. Основы просвечивающей электронной микроскопии. -М.: Мир, 1960.-348 с.

2. Черняев В.Н. Технология интегральных микросхем. -М.: Энергия, 1978. — 376 с.

3. Хирш П. Электронная микроскопия тонких кристаллов. -М.: Мир, 1968. -274 с.

4. Дорфман В.Ф. Микрометаллургия в микроэлектроннике. -М.: Металлургия, 1978. -272 с.

5. Осипов К.А., Фолманис Г.Э. Осаждение пленок из низкотемпературной плазмы и ионных пучков. -М.: Наука, 1973. -87 с.

6. Хирс Дж.П., Моазед К.Л. Образование зародышей при кристаллизации тонких пленок // Физика тонких пленок. -М.: Мир, 1970. -С. 123-166.

7. Палатник Л.С., Папиров И.И. Эпитаксиальные пленки. -М.: Наука, 1971. — 480 с.

8. Палатник Л.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. -М.: Наука, 1972. -320 с.

9. Volmer М., Weber A. Nuclei formation in supersaturated states // Z. Phys. Chem. -1926. -Vol.119. -P. 277-301.

10. Walton D., Rhodin T. N., Rollins R. W. Nucleation of Silver on Sodium Chloride // J. Chem. Phys. -1963. -Vol.38. -P.2698-2702.1 l.In-situ ТЕМ Studies of Palladium on MgO / K. Heinemann, T. Osaka, H. Poppa et al. // J. Catal. -1983. -Vol.83. -P.61-65.

11. Friesen C., Seel S. C., Thompson С. V. Reversible stress changes at all stages of Volmer-Weber film growth // J. Appl. Phys. -2004. -Vol.95. -№3. -P.l011-1020.

12. Heteroepitaxial growth of InAs on Si: The new type of quantum dots / G.E. Girlin, N.K. Polyakov, V.N. Petrov et al. // Mater. Phys. Mech. -2000. -Vol.1. -P.l 5-19.

13. Surface phonon observed in GaAs wire crystals grown on porous Si / S.D. da Silva, J.C. Galzerani, D.I. Lubyshev et al. // J. Phys.: Condens Mater. -1998. -Vol.10. -P.9687-9690.

14. Van der Merwe J.H., Frank F.C. Misfitting monolayers // Proc. Phys. Soc. -1949. -Vol.62A. -№5. -P.315-316.

15. Frank F.C., van der Merwe J.H. One dimensional dislocations. Static theory // Proc.Roy. Soc. -1949. -Vol.l98A. -№1053. -P.205-216.

16. Ван дер Мерве Дж. Несоответствие кристаллических решеток и силы связи на поверхности раздела между ориентированными пленками и подложкой // Монокристаллические пленки. -М.:Мир, 1966. -С. 172-201.

17. Stranski I.N., Kr'stanov L. Theory of orientation separation of ionic crystals // Sitzber. Akad. Wiss. Wien. Math. Naturw. -1938. -Vol.146. -P.797-810.

18. Eaglesham D.J., Cerullo M. Dislocation-free Stranski-Krastanow growth of Ge on Si (100) //Phys. Rev. Lett. -1990. -Vol.64. -№16.-P. 1943-1946.

19. Kinetic pathway in Stranski-Krastanow growth of Ge on Si(001) / Y.W Mo., D.E. Savage, B.S. Swartzentrruber et al. // Phys. Rev. Lett. -1990. -Vol.65. -№8.-P. 1020-1023.

20. Stranski-Krastanow growth of InSb, GaGb and AlSb on GaAs: structure of the wetting layers / B.R. Bennet, B.V. Shanabrook, P.M. Thibado et al. // J. Ciyst. Grow. -1997. -Vol.175. -P.888-893.

21. Electronic surface structure of n-ML Ag/Cu(l 11) and Cs/w-ML Ag/Cu(l 11) as investigated by 2PPE and STS / M. Wessendorf, C. Wiemann, M. Bauer et al. // Apple. Phys. -2004. -Vol.78A. -P. 183-188.

22. Структура межкристаллитных и межфазных границ / В.М. Косевич, В.М. Иевлев, JI.C. Палатник и др. -М.: Металлургия, 1980. -256 с.

23. Jesser W.A., van der Merwe J.H. The prediction of critical misfit and thickness in epitaxy // Dislocations in Solids Ed. by F.R.N. Nabarro. -Amsterdam: El-sivier Science Publishers, 1989. -Vol. 8. -P.421-460.

24. Finch G.I., Quarrell A.G. Crystal structure and orientation in zinc-oxide films // Proc. Phys. Soc. -1934. -Vol.46. -P. 148-162.

25. Иевлев B.M., Бугаков A.B., Трофимов В.И. Рост и субструктура конденсированных пленок. -Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. -386 с.

26. Epitaxial growth of body-centered-tetragonal copper / H. Li, S.C. Wu, D. Tian et al. // Phys. Rev. -1989. -Vol.40B. -№8. -P.5841-5844.

27. The growth mode of Cu overlayers on Pd(100) / H. Asonen, C. Barnes, A.Salocatve et al. // Surf. Sci. -1985. -Vol.22/23. -P.556-564.

28. Epitaxial growth of a metastable modification of copper with body-centred-cubic structure / Z.Q. Wang, S.H. Lu, Y.S. Li et al. // Phys. Rev. -1987. -Vol.35B. -P.9322-9325.

29. Large strains in the epitaxy of Cu on Pt(001) / Y.S. Li, J. Quinn, H. Li et al. // Phys. Rev. -1991. -Vol.44B. -№15. -P.8261-8266.

30. Epitaxial growth of metastable Pd(001) on bcc-Fe(OOl) / B. Roos, A. Frank, S.J. Demokritov et al. // J. Magn. and Magn. Mater. -1999. -Vol. 198/199. -P.725-727.

31. Reshoft K., Jensen C., Kohler U. Atomistics of the epitaxial growth of Cu on W(110)// Surf. Sci. -1999. -Vol. 421. -P.320-336.

32. Growth of hep Cu on W(100) / H. Wormeester, M.E. Kiene, E. Huger et al. // Surf. Sci. -1997. -Vol.377/379. -P.988-991.

33. Marcus P.M. Ultrathin pseudomorfic films: structure determination and strain analysis // Surf. Rev. Lett. -1996. -Vol.3. -P. 1285-1289.

34. Gidley D. W. Position Tunneling and Emission from Pseudomorphically Growth Ni Films on Cu Substrates // Phys. Rev. Letters. -1989. -Vol.62. -P.811-814.

35. Epitaxial growth of gamma-Fe on Ni(001) / S.H. Lu, Z.Q. Wang, D. Tian et al. // Surf. Sci. -1989. -Vol.221. -P.35-38.

36. Epitaxial growth of ultrathin Fe films on Ni(001): a structural study / P. Luches, G.C. Gazzadi, A. Bona et al. // Surf. Sci. -1999. -Vol.419. -P.207-215.

37. Non-coherent growth patches in pseudomorphic films: Unusual strain relief in electrodeposited Co on Cu(OOl) / W. Schindler, Th. Koop, A. Kazimirov et al. // Surf. Sci. Lett. -2000. -Vol.465. -P.783-788.

38. De la Figuera J. Scanning-tunneling-microcopy study of the growth of cobalt on Cu(l 11) // Phys. Rev. -1993. -Vol.47B. -P. 13043-13046.

39. Lee K.H., Hong S.I. Interfasial and twin boundary structures of nanostructured Cu-Ag filamentary composites // J. Mater. Res. -2003. -Vol.18. -№9. -P.2194-2202.

40. Competition between strain and interface energy during epitaxial grain growth in Ag films on Ni(001) / J.A. Floro, C.V. Thompson, R. Carel, et al. // J. Mater. Res. -1996. -Vol.9. -№9. -P.2411-2417.

41. Мильдивский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников. -М.: Металлургия, 1985. -160 с.

42. Van der Merwe J.H. Misfit dislocation generation in epitaxial layers // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. -1991. -Vol.17. -№3. -P. 187-209.

43. Van der Merwe J.H. Strain relaxation in epitaxial overlayers // J. Electron. Maters. -1991. -Vol.20. -№10. -P.793-803.

44. Freund L.B. Dislocation mechanisms of relaxation in strained epitaxial films // MRS Bulletin. -1992. -Vol.17. №7. -P.52-60.

45. Jain S.C., Harker A.H., Cowley R.A. Misfit strain and misfit dislocations in lattice mismatched epitaxial layers and other systems // Philos. Mag. -1997. -Vol.75A. -№6. -P.1461-1515.

46. Тхорик Ю.А., Хазан Л.С. Пластическая деформация и дислокации несоответствия в гетероэпитаксиальных системах. -Киев.: Наукова думка, 1983. —304 с.

47. Tonner В. P., Han Z.L., Zhang J. Structure of Co films grown on Cu(l 11) studied by photoelectron diffraction // Phys. Rev. -1993. -Vol.47B. -P.9723-9731.

48. Growth, structure and magnetic properties of Co ultrathin films on Cu(l 11) by pulsed laser deposition / M. Zheng, J. Shen, J. Barthel et al. // J. Phys.: Con-dens. Matter. -2000. -Vol.12. -P.783-794.

49. X-ray study of strains and dislocation density in epitaxial Cu/Ni/Cu/Si(001) films / К. Ha, M. Ciria, R.C. CTHandley et al. // Phys. Rev. -1992. -V0I.6OB. -№19. -P.13780-13785.

50. Macur J.E., Vook R.W. Initial epitaxial growth of (111) Au-(lll)Cu and (11 l)Cu-(l 1 l)Au // Thin Solid Films. -1980. -Vol.66. -№3. -P.371-379.

51. Палатник Jl.C., Папиров И.И. Ориентированная кристаллизация. — М.-Металлургия, 1964. -408 с.

52. Barbier Н., Renaud G., Robach О. Growth annealing and oxidation of the Ni/Mg0(001) interface studied by grazing incidence X-ray scattering // J. Appl. Phys. -1998. -Vol.84. -№.8. -P.4259-4267.

53. Static Magnetic Hyper fine Fields in Magnetically Polarized Pd / H.H. Bertschat, H.H. Blaschen, A.T. Cranzer et al. // Phys. Rev. Lett. -1998. -Vol.80. -№12. -P.2721-2724.

54. Tochihara H., Mizuno S. Composite surface structures formed by restructuring type adsorption of alkali-metals on fee metals // Progress in Surface Science. -1998.-Vol.58. -№1. -P.l-74.

55. Markov I. Theory and experiments in epitaxial-growth // Mat. Chem. Pys. -1983.-Vol.9. -№1. -P.93-116.

56. Low-energy electron diffraction and photoemission study of epitaxial films of Cu on Ag(001) / H. Li, D. Tian, J. Quinn et al. // Phys. Rev. -1991. -Vol.57B. -P.6342-6345.

57. Voigtlander B. Epitaxial grown thin magnetic cobalt films on Au(l 11) studied by scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. -1991. -Vol.44B. -№18. -P.10354-10357.

58. Structural analyses of Fe/Ni(001) films by photoelectron diffraction / G.C. Gaz-zadi, P. Luches, A. Bona et al. // Phys. Rev. -2000. -V0I.6IB. -№3. -P.2246-2253.

59. Morphology and magnetism of ultrathin Fe films on Pd(001) / X.F. Jin, J. Bar-thel, J. Shen et al. // Phys. Rev. -1999. -Vol.69B. -№16. -P.l 1809-11812.

60. Structure and magnetism of pulsed-laser-deposited ultrathin films of Fe on Cu(001) / H. Jenniches, J. Shen, C.V. Mohan et al. // Phys. Rev. -1999. -Vol.59B.-P.l 196-1208.

61. Nyberg G. L., Kief M. Т., Egelhoff W. F. Spot-profile-analyzing LEED study of the epitaxial growth of Fe, Co, and Cu on Cu(100) // Phys. Rev. -1993. -Vol.48B. -P.14509-14519.

62. Growth of metastable fee Co on Ni(001) / S.A. Chambers, S.B. Anderson, H.W. Chen et al. // Phys. Rev. -1987. -Vol.35B. -P.2592-2597.

63. Silver electrodeposition on Au(001) structural aspects and mechanism / S.G. Garcia, D. Salinas, C. Mayer et al. // Surf. Sci. -1994. -Vol.316. -№1. -P.l43-156.

64. Adli A. Saleh, V. Shutthanandan, R.S. Smith Growth of thin Ti films on Al(l 10) surface // J. Vac. Technol. -1993. -Vol.l 1 A. -№4. -P. 1982-1987.

65. Aristov V. Yu., Bolotin I. L., Grazhulis V. A Detection of a new modification of Ag in the system InSb(l 10)+Ag // JETP Letters. -1987. -Vol.45. -P.62-65.

66. Prinz G. A. Stabilization of bcc Co via Epitaxial Growth on GaAs // Phys. Rev. Lett. -1985. -Vol.54. -P. 1051-1054.

67. Иевлев B.M., Трусов Л.И., Иевлев В.П. Фазовый размерный эффект в эпи-таксиальных пленках никеля // Изв. АН СССР. Серия физическая. -1984. -Т.48. -№9. -С.1725-1728.

68. Luedtke W.D., Landman U. Metal-on-metal thin-film growth-Au/Ni(001) and Ni/Au(001) // Phys. Rev. -1991. -Vol.44B. -№11. -P.5970-5972.

69. Jacobs M.H., Pashley D.W., Stowell M.J. The formation of imperfections in epitaxial gold films // Phil. Mag. -1966. -Vol.13. -№121. -P. 129-156.

70. Мэтьюз Дж. У. Монокристаллические пленки, полученные испарением в вакууме // Физика тонких пленок. -М.: Мир, 1970. -С. 167-227.

71. Иевлев В.М., Трусов Л.И., Холмянский В.А. Структурные превращения в тонких пленках. М.: Металлургия, 1982. -248 с.

72. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. -М.: Мир, 1985. -352 с.

73. Climb and glide of а/3<111> dislocations in aluminum E=3 boundary / D.L. Medlin, C.B. Carter, J.E. Angelo et al. // Phil. Mag. -1997. -Vol.75A. -№3. -P.733-747.

74. Kinetic phase field parameters for the Cu-Ni system derived from atomistic Computations / J. J. Hoyt, B. Sadigh, M. Asta et al. // Acta Mat. -1999. -Vol.47.-P.3181-3187.

75. Asta M., Hoyt J. J. Thermodynamic properties of coherent interfaces in FCC-based Ag-Al alloys: a first-principles study // Acta Mat. -2000. -Vol.48. -P.1089-1096.

76. Brownian motion of dislocations in thin films / A.K. Schmid, N.C. Bartelt, J.C. Hamilton et al. // Phys. Rev. Lett. -1997. -Vol.78. -P.3507-3511.

77. Scaling of misorientation angle distributions / D.A. Hughes, D.C. Chrzan, Q. Liu et al. // Phys. Rev. Lett. -1998. -Vol.81. -P.4664-4670.

78. Surface structure and void formation in thin film growth: a Monte Carlo simulation / Y. Kaneko, Y. Hiwatari, K. Ohara et al. // Prog. Theor. Phy. Suppl. -2000.-№.138.-P. 126-127.

79. Yu J., Amar J. G., Bogicevic A. First-principles calculations of steering forces in epitaxial growth // Phys. Rev. -2004. -Vol.69B. -P.l 1340-11346.

80. Amar. J.G., Family F. Transitions in critical size in metal (100) and metal (111) homoepitaxy // Surf. Sci. -1997. -Vol. 382. -P. 170-177.

81. Gilmore С. M. An embedded atom study of the spontaneous formation of misfit dislocations // Phys. Rev. -1989. -Vol.40B. -№9. -P.6402-6404.

82. An Embedded atom analysis of Au clusters on a Ni surface / С. M. Gilmore, J. A. Sprague, J. M. Eridon et al. // Surf. Sci. -1989. -Vol.218. -P.26-36.

83. Rupp P., Gilmore С. M. An embedded atom analysis of Au and Pt substitutional atoms in Ni // J.Mater. Res. -1989. -Vol.4. -№3. -P.552-556.

84. Mechanisms of dislocation nucleation in strained epitaxial layers / O. Trushin, E. Granato, S-C. Ying et al. // Phys. Stat. Sol. -2002. -V.232B. -№1. -P.100-105.

85. Kellog G.L., Wright A.F., Dow M.S. Surface diffusion and adatom-induced substrate relaxations of Pt, Pd and Ni atoms on Pt(001) // J. Vac. Sci. Technol. -1991.-Vol.9.-P. 1757-1760.

86. Molecular dynamic simulation of nanocsale machining of copper / Y.Y. Ye, R. Biswas, J.R. Morris et al. // Nanotechnology. -2003. -Vol.14. -P.390-396.

87. Hamilton J.C., Dow M.S., Foiles S.M. Dislocation mechanism for island diffusion on fee (111) surfaces // Phys. Rev. Lett. -1995. -Vol.74. -P.2760-2763.

88. Kadau K., Meyer R., Entel P Molecular-dynamics study of thin iron films of copper // Surf. Rev. Lett. -1999. -Vol.6. -P. 35-43.

89. Martensitic transformations: first-principles calculations combined with molecular dynamic simulations / P. Entel, R. Meyer, K. Kadau et al. // Eur. Phys. J. -1998. -Vol.5B. -P. 379-383.

90. Embedded Atom Method Study of Pd Thin Films on Cu(OOl) / A. Bilic, Y.G. Shen, B.V. King et al. // Surf. Rev. Lett. -1998. -Vol.5. -№5. -P.959-963.

91. Dmitriev А.А., Evteev A.V., Kosilov A.T. Crystallization and melting of thin copper film in computer experiment // Сборник статей и тезисов Международного симпозиума «Порядок, беспорядок и свойства оксидов». -Сочи, 2001. -С.13-19.

92. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Моделирование кристаллизации аморфной пленки меди // Сборник тезисов школы-семинара «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения». -Дубна, 2001. -С. 12.

93. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Кристаллизация аморфной пленки меди в модели погруженного атома // Тезисы докладов VII Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. -Екатеринбург-С.-Петербург, 2001. -С.163-164.

94. Моделирование структурных и субструктурных превращений при кристаллизации аморфной пленки Ni на подложке Pd (001) / А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев, Д.Г. Жиляков и др. // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Сер. Материаловедение. 2002. Вып. 1.12. -С. 74-76.

95. Моделирование кристаллизации тонкой пленки Cu/Pd(001) / ИЛО. Сму-ров, А.А. Дмитриев, А.В. Евтеев и др. // Тезисы докладов X Национальная конференция по росту кристаллов. -Москва, 2002. -С.398.

96. Дмитриев А.А., Евтеев А.В., Косилов А.Т. Применение метода погруженного атома для моделирования кристаллизации и плавления тонкой пленки меди // Поверхность. Рентгеновские, нейтрбнные и синхротронные исследования. -2003. -№5. -С.74-78.

97. Крокстон К. Физика жидкого состояния. -М.: Мир, 1978. -400 с.

98. Лагарьков А.Н., Сергеев В.М. Метод молекулярной динамики в статической физике // УФН. -1978. -Т. 125. -№3. -С.409-448.

99. Полухин В.А., Ухов В.Ф., Дзугутов М.М. Компьютерное моделирование динамики и структуры жидких металлов. -М.: Наука, 1981. -323с.

100. Полухин В.А., Ватолин Н.А. Моделирование аморфных металлов. -М.: Наука, 1985.-288с.

101. Белащенко Д.К. Структура жидких и аморфных металлов. -М.: Металлургия, 1985.-192с.

102. Verlet L. Computer Experiments on Classical Fluids. I. Thermodynamic Properties of Lennard-Jones Molecules // Phys. Rev. -1967. -Vol.159. -P.98-103.

103. Graham G.W. Growth of Rh, Pd and Pt films on Cu(100) // Phys. Rev. -1990. -Vol.41B.-P.3353-3359.

104. Liu G., Clair T.P.St., Goodman D.W. An XPS study of the interaction of ul-trathin Cu films with Pd(lll) // J. Phys. Chem. -1999. -Vol.l03B. -P.8578-8582.

105. Growth and structure of ordered thin films of Cu on Pd(001) in The Structure of Surfaces / Li H., Wu S.C., Tian D., Li Y.S. et al. -New York.: Springer. -1991.-328 p.

106. Newton M.A., Francis S.M., Bowker M. Copper-palladium alloy surfaces (II. Equilibrium surface compositions of dilute Pd/Cu alloys from a simple segregation model) // Surf. Sci. -1991. -Vol.259. -P.56-64.

107. Filhol J. S., Simon D., Sautet P. Stress induced nanostructure in a Pd monolayer on Ni(llO): a first-principles theoretical study // Surf. Sci. -2001. -Vol.472.-P. 139-144.

108. STM comparative study of the Pd8Ni92(110) alloy surface and the Pd/Ni(l 10) surface alloy / M. Abel, Y. Robach, J.C. Bertolini et al. // Surf. Sci. -2000. -Vol.454/455. -P. 1-5.

109. Pd deposition onto the thermally roughened Cu(110) surface // N.P. Blan-chard, D.S. Martin, A.M. Davarpnah et al. // Phys. Stat. Sol. -2001. -Vol.188. -№4. -P.1505-1512.

110. Евтеев A.B., Косилов A.T., Миленин A.B. Компьютерное моделирование кристаллизации аморфного железа в изохронных условиях // Письма в ЖЭТФ. -2000. -Вып.71. -№5. -С. 294-297.

111. Борн М., Кунь X. Динамическая теория кристаллических решеток. -М.: ИЛ, 1958. -488 с.

112. Dynamics of Radiation Damage / J.B. Gibson, A.N. Goland, M. Milgram et al. // Phys. Rev. -1960. -Vol.120. -№4. -P. 1229-1253.

113. Beeman D. Some Multistep Methods for use in Molecular Dynamics Calculations // J. Comput. Phys. -1976. -Vol.20. -P.130-139.

114. Rahman A. Correlations in the Motion of Atoms in Liquid Argon // Phys. Rev. A: Gen. Phys. -1964. -Vol.136. -P.405-411.

115. Химмельблау Д. Методы нелинейной оптимизации. -М.:Мир, 1975. -432 с.

116. Скрышевский А.Ф. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел. — М.: Наука, 1980.-328 с.

117. Brostow W., Dussault J.P., Bennett L.F. Construction of Voronoi Polyhedra // J. Сотр. Phys. -1978. -Vol.29. -№1. -P.81-92.

118. Finney J.L. A Procedure for the Construction of Voronoi Polyhedra // J. Сотр. Phys. -1979. -Vol.32. -№1. -P.137-143.

119. Fisher W., Koch E. Limiting Forms and Comprehensive Complexes for Crystallographic Point Groups, Rod Groups and Layer Groups // Ztschr. Kristallogr. -1979. -Bd.150. -№1. -S.248-253.

120. Лихачев В.А., Шудегов B.E. Принципы организации аморфных структур. СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 1999. -228 с.

121. Daw M.S., Baskes M.I. Semiempirical Quantum Mechanical Calculation of Hydrogen Embrittlement in Metals // Phys. Rev. Lett. -1983. -Vol.50. -№17. -P.1285-1288.

122. Daw M.S., Baskes M.I. Embedded-Atom Method: Derivation and Application to Impurities, Surfaces, and other Defects in Metals // Phys. Rev. -1984. — Vol.29B. -№12. -P.6443-6453.

123. Clementi E., Roetti C. Roothan-Hartree-Fock Atomic Wave Functions // At. Data Nucl. Data Tables. -1974. -Vol.14. -№3-4. -P. 177-324.

124. Foiles S.M. Application of method embedded-atom to liquid transition of metals // Phys. Rev. -1985. -Vol.32B. №6. -P.3409-3415.

125. Universal Feartures the Equation of State of Metals / J.H. Rose, J.R. Smith, F. Guinea et al. // Phys. Rev. -1984. -Vol.29 В. -P.2963-2982.

126. Foiles S.M. Calculation of the Surface Segregation of Ni-Cu Alloys with the Use of the Embedded-Atom Method // Phys. Rev. -1985. -Vol.32B. -№12. -P.7685-7693.

127. Ashcoft N.W., Mernin N.D. Solid State Physics. -New York.: Rinehart and Winston, 1976.

128. Smithells C.J. Metals Reference Book. Butterworths, London. 1976.

129. Simmons G., Wang H. Single Crystal Elastic Constants and Calculated Aggregate Properties. -Cambridge: A Handbook. MIT Press, 1971.

130. Waseda Y., Ohtani M. Static Structure of Liquid Noble and Transition Metals by X-Ray Diffraction // Phys. Stat. Sol. -1974. -Vol.62B. -№2. -P.535-546.

131. Primak W. Kinetics of Process Distributed in activation Energy // Phys. Rev. -1955. -Vol.lOOB. -P. 1677-1689.

132. Вайнгард У. Введение в физику кристаллизации металлов. —М.: Мир, 1967.-160 с.

133. Шаскольская М.П. Кристаллография. -М.: Высшая школа, 1984. —375 с.

134. Новиков П. П., Розин К. М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. -М.: Наука, 1990. -336 с.

135. Иевлев В.М., Бугаков А.В., Иевлев В.П. Многослойные пленочные металлические композиции: структурный аспект проблемы // Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение. -Воронеж: ВГТУ, 1996. -Вып. 1.1. -С. 7-22.

136. Штремель М. А. Дефекты решетки. -М.: Наука, 1982. -279 с.

137. Барабаш О.М., Коваль Ю.Н. Структура и свойства металлов и сплавов. Кристаллическая структура металлов и сплавов. -Киев: Наукова думка, 1986.-598 с.

138. Гуткин М.Ю., Микаелян К.Н., Овидько И.А. Равновесные конфигурации частичных дислокаций несоответствия в тонкопленочных гетеросистемах // ФТТ. -1998. -Т.40. -№11. -С.2059-2064.