Сегрегация, атомная структура и электронные свойства поверхности моно- и поликристаллов Cu-Ge

Сергеев, Игорь Николаевич

Сегрегация, атомная структура и электронные свойства поверхности моно- и поликристаллов Cu-Ge тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Сергеев, Игорь Николаевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нальчик МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Сегрегация, атомная структура и электронные свойства поверхности моно- и поликристаллов Cu-Ge»

Автореферат диссертации на тему "Сегрегация, атомная структура и электронные свойства поверхности моно- и поликристаллов Cu-Ge"

Сергеев Игорь Николаевич

СЕГРЕГАЦИЯ, АТОМНАЯ СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ MOHO- И ПОЛИКРИСТАЛЛОВ Cu-Ge

01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нальчик - 2005

Работа выполнена в Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х.М. Бербекова на кафедре физических основ микро- и наноэлек-троники.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук,

профессор Шебзухов Азамат Аюбович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Хапачев Юрий Пшиханович

'кандидат физико-математических наук, доцент Хокоиов Хапача Лукманович

Ведущая организация - Северо-Кавказский государственный

технический университет

Защита диссертации состоится " 29 " ноября 2005 г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Д 212.076.02 при Кабардино-Балкарском государственном университете по адресу: 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173, КБГУ, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкарского государственного университета.

Автореферат разослан " " октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. А. Ахкубеков

ki zmi№

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Поверхностная сегрегация в многокомпонентных сплавах, вызванная термическим или иным воздействием, приводит к изменению состава ультратонкого (наноразмерного) приповерхностного слоя и, в определенных условиях, вызывает реконструкцию поверхности. Такое перераспределение элементов характерно для твердых растворов и сплавов, компоненты которых имеют различающиеся химическую активность, энергии связи, атомные радиусы и другие параметры. В приповерхностной области, обогащенной одним из компонентов сплава, при некоторых температурах возможно образование квазидвумерных интерметаллических соединений, отсутствующих в объеме. Процессы фазообразования и структурного упорядочения, протекающие в наружных атомных слоях материала, в свою очередь, существенно влияют на характер и интенсивность сегрегации. В ряде случаев это взаимовлияние проявляется в немонотонной зависимости состава поверхности от температуры.

Для исследования физико-химических процессов в наноразмерных слоях на поверхности сплавов более всего подходят неразрушающие методы электронной оже-спектроскопии (ЭОС), спектроскопии характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ) и дифракции медленных электронов (ДМЭ), позволяющие получать информацию на атомно-электронном уровне.

Интерес к изучению сплавов на основе меди обусловлен их важным технологическим значением. Особенно перспективны в этом отношении ультратонкие пленки на основе сплавов Cu-Ge, технологические свойства которых значительно улучшаются при взаимодействии компонентов с образованием германидов меди. Исследования последних лет в этом направлении привели к разработке новых низкорезистивных омических контактов к арсениду галлия и кремнию, систем металлизации высокотемпературных сверхпроводников, высокоадгезионных слоев и пассивирующих покрытий. Перераспределение компонентов и образование интерметаплидов в напыленных сплавах происходит в процессе отжига при формировании контактов, когда химический состав свободной и межфазных границ задается термостимулированной сегрегацией. Изучение этих процессов "в чистом виде" на поверхностях с хорошо определенной кристаллографической ориентацией позволяет прояснить механизмы формирования полезных свойств медно-германиевых сплавов.

Цель работы

Цель настоящей работы состоит в получении новых данных о составе, структуре и электронных свойствах наноразмерных слоев на поверхности медно-германиевых сплавов в моно- и поликристаллическом состояниях, а также о влиянии на сегрегацию температуры, объемного состава, кристаллографической ориентации грани и поверхностных фазовых превращений ме-

тодами электронной спектроскопии и дифрак1

¡ми медленных, электронов. РОС. НАЦИОНА ч БИБЛИОТЕК 'i СП«

•а

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Модернизация и улучшение эксплуатационных характеристик электронного спектрометра для комплексного анализа наноразмерных поверхностных слоев методами низкоэнергетической электронной спектроскопии и дифракции медленных электронов.

2. Комплексное экспериментальное исследование методами ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ состава, структуры и электронных свойств наноразмерных слоев, формирующихся в процессе термостимулированной сегрегации на поверхности медно-германиевых моно- и поликристаллов.

3. Исследование диффузионных процессов и кинетики формирования наноразмерных слоев на поверхности медно-германиевых сплавов.

4. Выяснение закономерностей физико-химических процессов, протекающих в наноразмерных слоях на поверхности сплавов Cu-Ge.

Научная новизна

В ходе выполнения работы получены следующие результаты, обладающие признаками научной новизны:

1. Впервые получены экспериментальные данные о составе, структуре и электронных свойствах наноразмерных слоев, формирующихся в процессе термостимулированной сегрегации на сингулярных гранях a-твердых растворов медь-германий с 2 и 6 ат. % Ge в объеме, а также о составе и электронных свойствах поверхности поликристаллического германида меди Cu3Ge.

2. Экспериментально определены диффузионные характеристики и их температурная и ориентационная зависимости для приповерхностной области сингулярных граней a-твердого раствора медь-германий с 6 ат. % Ge в объеме.

3. Обнаружены двумерные германиды меди различного состава на поверхности медно-германиевых сплавов и определены кинетика и условия их формирования.

4. Установлено существование взаимосвязи поверхностной сегрегации и структурно-фазовых переходов в поверхностном слое медно-германиевых сплавов.

Практическая значимость

Данные о составе, атомно-электронной структуре и фазовых переходах в наноразмерных слоях, формирующихся при поверхностной сегрегации, могут представлять интерес для наноэлектроники, нанотехнологии и создания наноматериалов. Новые данные о закономерностях поверхностной сегрегации могут быть использованы для построения теоретических моделей поверхности твердого тела.

нии курсовых и выпускных квалификационных работ специалистов и магистров. Результаты исследований используются в курсе лекций по предмету «Методы анализа материалов и структур электроники».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модернизация и улучшение эксплуатационных характеристик электронного спектрометра для комплексного анализа наноразмерных поверхностных слоев методами ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ.

2. Результаты экспериментального изучения состава, структуры и электронных свойств наноразмерных слоев, формирующихся в процессе тер-мостимулированной сегрегации на сингулярных гранях а-твердых растворов медь-германий с 2 и 6 ат. % Ge в объеме, а также состава и электронных свойств поверхности поликристаллического германида меди Cu3Ge.

3. Диффузионные характеристики и их температурная и ориентацион-ная зависимости для сингулярных граней а-твердого раствора медь-германий с 6 ат. % Ge в объеме.

3. Образование двумерных германидов меди различного состава на поверхности медно-германиевых сплавов, кинетика и условия их формирования.

4. Взаимовлияние сегрегации и структурно-фазовых переходов в поверхностном слое медно-германиевых сплавов.

Личный вклад автора

Диссертантом модернизирован электронный спектрометр, приготовлены образцы моно- и поликристаллических сплавов медь-германий и самостоятельно проведены все измерения методами ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ. В опубликованных статьях соавторам принадлежат примерно равные доли творческого участия. Выводы, сделанные в настоящей работе, принадлежат автору.

Апробация результатов

Основные результаты, полученные в работе, докладывались и обсуждались на следующих региональных всесоюзных, и международных научных конференциях: XX Всесоюзная конференция по эмиссионной электронике (Киев, 1987); IV Всесоюзная конференция по взаимодействию излучения с твердым телом (The IV-th ALL-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids, Москва, 1990); XI Всесоюзная конференция «Поверхностные явления в расплавах и технология новых материалов» (Киев, 11-13 июня 1991 г.); Всесоюзная научная конференция «Физика межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергии с твердыми телами» (Нальчик, 1995); Региональная научная конференция, посвященная 85-летию С.Н. За-думкина «Физика межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков частиц с твердыми телами» (Нальчик, 1998); Региональная конференция "Вакуумная электроника на Северном Кавказе" (Нальчик, 2001); Международный семинар «Теплофизические свойства вещества» (Нальчик, 2001); V Международная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск-Ставрополь, 2005).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 5 статьях и тезисах 3 конференций, а также защищены 4 авторскими свидетельствами на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и основных выводов и содержит 147 страниц машинописного текста, включая 74 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована ее цель, указаны конкретные задачи, обоснован выбор методов исследования, указана новизна полученных результатов, сформулированы основные защищаемые положения.

В первой главе приводится краткий обзор экспериментальных исследований методами низкоэнергетической электронной спектроскопии, посвященных поверхности сплавов металл - элементарный полупроводник.

В сплавах на основе меди германий является поверхностно-активным компонентом, однако выводы разных авторов относительно характера и степени его сегрегации противоречат друг другу. В монокристаллических сплавах влияние состава поверхности на ее атомную структуру изучено только для грани (ЮО)Си-Ю ат. % Ge.

В связи с отсутствием литературных данных по характеристическим потерям энергии для сплавов Cu-Ge подробно проанализированы спектры ХПЭ чистых меди и германия. Изучение структуры спектров ХПЭ чистых компонентов помогает идентифицировать пики в сложных спектрах от поверхности сплавов и химических соединений. Ориентационная зависимость спектров ХП, а также изучение структуры спектров твердых растворов, сплавов и интерметаллидов относятся к кругу вопросов, недостаточно проработанных в литературе.

Определенное внимание в обзоре уделено кинетике поверхностной сегрегации и методикам расчета диффузионных характеристик приповерхностной области на основе данных ЭОС. Большая часть имеющихся в литературе результатов для двойных сплавов получена с использованием модели МакЛина или ее модернизированных вариантов.

Обзор показывает, что, несмотря на важное технологическое значение указанных сплавов в настоящее время отсутствуют систематические исследования поверхностной сегрегации, атомно-электронной структуры и других свойств поверхности монокристаллических твердых растворов медь-германий.

Вторая глава содержит описание модернизированного электронного спектрометра, совмещенного с дифрактометром медленных электронов.

Энергетическое разрешение спектрометра, оснащенного энергоанализатором «задерживающее поле», составляет -0,5 %, а его чувствительность по основным элементам лежит в пределах 0,1...0,5 ат. %. Спектрометр позволяет исследовать различные материалы в сверхвысоком вакууме ~10"8 Па методами ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ.

С целью улучшения электрометрических параметров высоковольтных гермовводов спектрометра были разработаны и защищены авторскими свидетельствами новые способы соединения керамики с металлом. Электрическое пробойное напряжение гермовводов, изготовленных по новой технологии, составляет ~700 В/мм, прочность на разрыв 60... 65 МПа, а термостойкость до 900 К. Разработанные способы позволяют также оборудовать спектрометр металло-сапфировыми окнами, изготовленными методом контактно-реактивной пайки и обладающими повышенной надежностью, термостойкостью и вакуумной плотностью. Для расширения функциональных возможностей спектрометра разработано и защищено авторским свидетельством устройство, позволяющее исследовать наряду с кристаллическими жидкие металлы и сплавы.

Особое внимание в 2 главе уделено методике приготовления монокристаллических образцов и очистке их поверхности в сверхвысоком вакууме непосредственно в камере спектрометра. По данным рентгенографического анализа готовые образцы обладали совершенной структурой, а отклонение плоскости среза от заданной кристаллографической ориентации не превышало Г. В этой же главе приводится методика расчета состава поверхности по данным оже-анализа с учетом матричных эффектов. Использование указанной методики позволило повысить достоверность и точность количественных результатов.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований состава и структуры наноразмерных слоев, формирующихся в процессе термостимулированной сегрегации на поверхности медно-германиевых моно- и поликристаллов. Объектами исследования служили грани (110), (111) и (100) твердого раствора Cu-Ge с 2 и 6 ат. % Ge, а также поверхность поликристаллического сплава Cuo,75Geo,25 (фаза ei-Cu3Ge). Состав поверхности определяли методом электронной оже-спектроскопии с использованием низкоэнергетических оже-переходов M2jM4M4 (60 эВ) Си и LVF(23 эВ) Ge, т.к. они характеризуют наиболее тонкий поверхностный слой (0,4...0,5 нм). Электронную дифракцию от поверхности монокристаллов изучали при наклонном падении первичных электронов при энергиях 60...180 эВ.

Было обнаружено, что нагрев приводит к обогащению поверхности всех сплавов германием (рис. 1 и 2).

sí И

¡5

в к

§30

а.

I 20 h

| О-(111) • - (100) Д -(110)

сплав Си-6 ат. % Ge

¡b а ф

А А А А 4

оо • •

• • о •

V О О V

f<> .„»I,

Ii*

250

350

850

950

450 550 650 750 Температура, К

Рис I. Температурная зависимость поверхностной концентрации Ge на сингулярных гранях сплава Си-6 ат. % Ge

4 so

5 40

л"

1 30

i 20 о>

I-

X ю

• - 2 ат. % Ge в -бэт. % Ge а - 25 ат. % Ge

' - i ¿

> •

Сплавы Cu-Ge

поликристалл

■ В

<111)-

(111)

250

350

850

950

450 550 650 750 Температура, К

Рис. 2. Температурная зависимость поверхностной концентрации Ge для сплавов с различным объемным содержанием германия

Интенсивность сегрегации зависит от температуры, объемного содержания (]е, кристаллографической ориентации и фазово-структурных характеристик поверхностного слоя. При температурах выше 575...675 К зависимость состава поверхности от температуры Х^е(Т) становится немонотонной. В интервале 550...925 К поверхностная сегрегация обратима и относится к равновесному состоянию поверхности.

Коэффициент распределения германия уменьшается с ростом его объемного содержания Х0е. Максимальная концентрация германия на поверхно-сш образцов с 2, 6 и 25 ат. % ве в объеме составляет 18, 32...45 (в зависимости от грани) и 60 ат. %, соответственно.

Германий накапливается, в основном, в первых 2-х атомных слоях. Распределение концентрации германия в приповерхностной области аппроксимируется экспонентой Х°е =60,2 ехр(-0,23 N), где N - номер атомного слоя.

Зависимости поверхностной концентрации германия от температуры Х°е(Т), построенные с использованием низкоэнергетических оже-переходов (средняя глубина зондирования ~2 монослоя), носят немонотонный характер. В случае сплава с Х0е =2 ат. % наблюдается один максимум около 575 К, а в более богатых германием (6 и 25 ат. %) регистрируются два максимума при температурах 550...650 К и 850...900 К. Концентрационный профиль, построенный с использованием высокоэнергетических оже-пере-ходов (средняя глубина зондирования ~6 монослоев), имеет монотонный вид, при этом максимальное обогащение поверхности одной и той же грани примерно в 2,5 раза ниже, чем при глубине зондирования 2 монослоя.

Кристаллографическая ориентация влияет на интенсивность сегрегации и величину максимального обогащения поверхности Хайетих. Температура, при которой достигается первый максимум на концентрационном профиле, последовательно возрастает для граней (110), (111) и (100). Максимальное обогащение поверхности возрастает в обратном порядке:

X"Geтих{ 110)> X"Ge тах{ 11 Г)> Хдетах( 100). Степень анизотропии поверхностной сегрегации в области максимального обогащения характеризуется соотношениями: Х£т„(110)/Х£гаах(111)*1,22и X"je„,ал-(И0) /Х%етах( 100)« 1,4.

Поверхностная сегрегация в изученных сплавах сопровождается появлением ряда суперструктур (рис. 3...5, табл. 1). Выявлена взаимосвязь этих суперструктур с кристаллографической ориентацией, составом поверхности, температурой и продолжи-тельностью отжига.

На грани (110) с 6 ат. % примеси германий последовательно упорядочивается в двух сверхрешетках: с(2х2) с 40...43ат.% Ge в интервале температур 560...600 К и c(2x2)+(3xl) с 40...45 ат. %. Ge в интервале 650...935 К (рис. 3). Судя по уровню фона и форме рефлексов вторая сверхструктура имеет высокую степень дефектности и состоит из узких структурных доменов.

Рис. 3. Дифракционные картины грани (110)Си-6 ат. % Gc, Ер= 110 эВ' а - (1 х 1), Т=300 К; б - c(2x2)-Ge, Т=560 К; в - с(2х2)+(3х 1 )-Ge, Т=600 К

На плотноупакованных гранях (111) с 2 и 6 ат. % йе наблюдается один и тот же тип упорядочения - ь/З х 7з к30° (рис. 4 и 5).

Рис. 5. Дифракционные картины грани (111)Си-2 ат. % Се, £,р=110 эВ: а - (1x1), Т=300 К; б - (/3 х 7з )е30° -Се, Т=575 К

Таблица 1

Влияние кристаллографической ориентации грани на степень обогащения поверхности Х°е |пах монокристаллов Си-6 ат. % Се

Гран ь Ретикулярная плотность грани, ат./см2 Сверхструктура Степень покрытия Появление сверхструктуры Х°0е, ат. % Се л ве та х > ат. %

(111) 1,73x1015 (^Зх^З)ЮО О 0,33 28 37

(100) 1,49x10й (5x1) 0,2 24 32

(110) 1,06x1015 с(2х2) 0,5 40 45

Для Хае=6 ат. % сверхрешетка появляется при Т>550 К и 28 ат. % Се, а для Хае=2 ат. % - при Т>575 К и 18 ат. % Се. В последнем случае сверхструктура имеет островковый характер, о чем свидетельствует наряду с данными ЭОС низкий уровень дополнительных рефлексов.

На грани (ЮО)Си-бат. % ре зафиксированы переходная структура (100)-(2х2)-Се (при Т=550...565 К и Х°е=22...24 ат. % Се) и стабильная

сверхструктура (100)-(5х5)-Се для Т>565 К и Х£,=24...32 ат. % Се (рис. 5). Такая электронограмма связана с наложением электронных пучков, дифрагировавших на взаимно-перпендикулярных структурных доменах, т.к. по данным ЭОС степень покрытия соответствует сверхрешетке (5x1).

Рис. 5. Дифракционные картины грани (ЮО)Си-б ат. % Ge, Ер= 110 эВ: а - (1x1), Т=300 К; б - (2x2)-Ge, Т=550 К; в - (5x5)-Ge, Т=565 К

Многократное увеличение длительности отжига при меньших температурах и, соответственно, поверхностных концентрациях германия также приводит к реконструкции поверхности, что свидетельствует о существенном запаздывании атомного упорядочения приповерхностной области относительно сегрегации примеси.

В четвертой главе представлены результаты исследования методом СХПЭЭ электронных свойств поверхности низкоиндексных граней твердых растворов Cu-Ge с 2 и 6 ат. % Ge, поликристаллического германида меди Cu3Ge, а также граней (111) чистых Си и Ge.

Ионно-аргонное травление и аморфизация поверхности Ge(l 11) вызывают смещение плазмонных потерь в сторону меньших энергий. Наиболее заметные

изменения претерпевает поверхностный плазмон, и его энергия (йсо^) по сравнению с пиком д ля отожженной и реконструированной поверхности уменьшается на 0,8 эВ. В случае меди подобное влияние не выявлено.

В спектрах ХПЭ от свежеочищенной поверхности сплавов Cu-Ge обнаружены пики потерь коллективной природы, относящиеся к химически связанным атомам меди и германия - плазмонные пики поверхностных фаз

tico)0. Энергия и интенсивность характеристических потерь для поверхности сплава с 6 ат. % Ge обнаруживают ориентационную зависимость. Энергии поверхностного ña>f" и объемного tuocpu плазмонов меди максимальны для грани (110) и минимальны для грани (100) (табл. 2).

Таблица 2

Характеристические потери энергии электронов (АЕ, эВ) на поверхности чистой меди и сплавов Cu-Ge, £,,=100 эВ, Т=295К

Си (111) Си,Ge, поликрист. Си-2 ат. % Ge (111) Си-6 ат. % Ge Вид потери энергии

(ПО) (111) (100)

- - 3,4 - - - межзон. Си

4,6 4,8* 4,5 4,6 4,6 4,2 межзон. Си

7,7 7,3 7,3 7,9 7,5 7Д Н"

- 8,8 9,6 - - 9,5 f¡ú)cpu — 481-ЭЛ.

- 10,8 11,3 10,8 10,6 - -

- 13,4 12,5 14,5 14,3 - Псо™

- 16,0 - - - - не

18,8 18,5 18,7 19,8 18,9 18,6 ha>cp" 4s'p2-an.

27,5 - 26.4 26,8 27,2 26,7 межзон. Си

- 30,3 29,3 30,0 30,5 29,5 d-ocroB-»ss Ge

- - 34,6 - - - комб. потерь

Примечание■ Ьсоср" -^в'-эл - энергия коллективных осцилляций Дв'-электронов

меди, йсУр" - 48'р2-эл. - то же для 4?'р2-электроков меди, ее - поверхностное состояние ве

При нагреве сплавов интенсивность и энергетическое положение по- \

терь определяются поверхностным составом соответствующей грани. Паи- *

большее влияние состава испытывают пики меди, имеющие поверхностную природу (рис. 6).

Обнаружено что нагрев выше 600 К приводит к сглаживанию структу ры спектра ХПЭ, в особенности, плазмонных пиков. С увеличением температуры и Х£е наблюдается рост интенсивности и энергии плазмонных пиков, соответствующих поверхностным германиид;* меди (рис. 7).

Число электронов на атом сплава (е/а), рассчитанное по энергии плазмонных пиков в модели свободных электронов по формуле Ленгмюра, зависит от объемного состава Х0г и кристаллографической ориентации грани.

Температура, К

Рис. 6. Изменение с температурой относительной интенсивности пика поверхностного плазмона меди (7,1...7,9 эВ) для граней (111), (100) и (110) сплава Си-6 ат. % Се

Температура, К

Рис. 7. Изменение с температурой интенсивности пиков плазмона поверхностных фаз (13,3... 15,0 эВ) для граней (111) и (110), а также объемного плазмона Се (15,5...16,5эВ) для грани (110). Сплав Си-6 ат. % Се

На грани (111)Си-2 ат. % Се формирование неупорядоченной фазы со средним составом Си5Се начинается при Т>475 К и Х"е> 10 ат. %. В интервале температур 475 ...530 К поверхностный слой состоит из смеси твердого раствора на основе меди и Си5Се, причем с температурой доля фазы Си5Се увеличивается, а выше 530 К неупорядоченная фаза покрывает почти всю по верхность сплава. Упорядоченная фаза со стехиометрией СшОе в незначительных количествах образуется при Т>575 К (рис. 8).

0,05

450 550 650 750 Температура, К

Рис. 8. Зависимость числа электронов на атом сплава и интенсивности пика 12,5 эВ от температуры отжига. Сплав (111)Си-2 ат % Се, Ер=110 эВ. Пунктиром отмечено начало формирования фазы Си5Се

На гранях (110) и (111) сразу после ионно-аргонного распыления сплава Си-6 ат. % Ge обнаружена фаза Cu5Ge. Формирование фазы Cu3Ge на грани (111) начинается при Т>475 К и заканчивается в интервале 550...575 К. Выше 575 К поверхность покрыта смесью Cu3Ge и чистого германия. Для грани (110) при Т=875 К электронная концентрация составляет е/а=2,5 и соответствует фазе CuGe, что хорошо согласуется с данными, полученными методами ЭОС и ДМЭ (рис. 9).

— -в-е/а-(111)

-А- е/а - (110)

д-.

— — л

■— -т-

■-

250 350 450 550 650 750 850 950 Температура, К

Рис. 9. Зависимость числа электронов на атом сплава от температуры отжига. Грани (110) и (111) сплава Си-6 ат % Ge, Ер=110 эВ

Для грани (111) сплава Cu-6 ат. % Ge при температурах 575, 635 и 700 К определено распределение по глубине приповерхностной области атомов чистого германия и интерметалл и да (рис. 10). При Т<575 К в первых двух монослоях германий накапливаются как в чистом виде, так и в составе поверхностной фазы.. При этом доля германия в составе химического соединения с температурой растет быстрее. При более высоких температурах первый монослой быстрее обогащается чистым германием.

Эффективная глубина зондирования, нм 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23

1,0

X 0,8

О л

§0,6 s m s

| 0,4 s

0,2

55 65 75 85 95 105

Ep, эВ

Рис. 10. Зависимость отЕр отношения интенсивностей пиков 13,3... 14,4 и

10,8... 11,1 эВ для грани (111) сплава Cu-6 ат. % Ge при различных температурах отжига

Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию кинетики поверхностной сегрегации на гранях (110), (111) и (100) монокристаллического твердого раствора Cu-6 ат.% Ge методами ЭОС и СХПЭЭ.

В начальный период изотермического отжига накопление атомов германия на поверхности происходит пропорционально -It, где t - время изотермической выдержки. Продолжительность начального периода, уменьшается с ростом температуры отжига, а скорость нарастания поверхностной концентрации германия увеличивается в ряду (100), (111), (110). Время выхода на равновесие уменьшается с ростом температурой отжига, однако даже для Т~700 К превышает 40 мин. Для граней (110) и (111) при температурах отжига Т>635 К поверхностная концентрация германия со временем изменяется немонотонно и характеризуется наличием максимума и минимума, с ростом температуры немонотонность растет (рис. 11).

Установлено, что в начальный период отжига германий накапливается на поверхности, образуя раствор, отличающийся от твердого раствора в объеме гораздо большими концентрациями. Изменение наклона кривых Xge(t) (окончание на-

чального периода) соответствует началу химического взаимодействия атомов меди и германия. Немонотонность (?) при высоких температурах отжига обусловлена значительным пересыщением поверхности в начальный период атомами германия относительно стехиометрии формирующихся фаз. Последующая стабилизация состава обусловлена завершением химических превращений, а дальнейший

рост соответствует слабой сегрегации (Зе на поверхность интерметаллида.

10 15 20

Время отжига, мин.

Рис. 11. Поверхностная концентрация ве на грани (111)Си-6 ат. % Ое в зависимости от времени выдержки при различных температурах отжига

По полученным данным рассчитаны коэффициенты диффузии и энергии активации поверхностной сегрегации германия в меди. В исследованном интервале температур коэффициенты диффузии, соответствующие трем низкоиндексным граням, описываются уравнениями (где Б измеряется в см2/ с): 0(1 ю)=6,1х 10"иехр(-44,8 кДж моль"'/11Т), О(И1)=1>51х10"13ехр(-51,4 кДж моль'/ЯТ), О(юог1,84х10~13ехр(-53,5 кДж моль"'/ЯТ).

Основные результаты и выводы

1. На модернизированном электронном спектрометре методами ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ в сверхвысоком вакууме 10"8 Па при температурах до 950 К исследованы состав структура и электронные свойства наноразмерных слоев на поверхности моно- и поликристаллических сплавов медь-германий.

2. Установлено, что в сплавах Cu-Ge поверхностно-активным компонентом является германий, а распределение его концентрации в приповерхностной области аппроксимируется экспоненциальной зависимостью. При температурах 550...925 К сегрегация становится немонотонной и обратимой и относится к равновесному состоянию поверхности. Взаимосвязь макси-

мально достижимой поверхностной концентрации с объемным составом аппроксимируется логарифмической зависимостью.

3. Установлена ориентационная зависимость сегрегации германия в монокристаллических сплавах Cu-Ge. Максимальное обогащение поверхности наблюдается на грани (110). Степень анизотропии сегрегации в области максимального обогащения для разных граней изменяется от 1,22 до 1,4.

4. Выявлено, что на поверхности изученных монокристаллов германий создает упорядоченные структуры, зависящие от кристаллографической ориентации, состава поверхности, температуры и продолжительности отжига. На грани (110) формируются сверхрешетки с(2х2) и c(2x2)+(3xl), на гранях (111) с 2 и 6 ат. % Ge наблюдается один и тот же тип упорядочения -

30°, и на грани (100) образуются сверхструктуры (2x2) и (5x1).

5. На поверхности твердых растворов для исследованных концентраций в слое толщиной несколько атомных слоев обнаружены химические соединения германия с медью - поверхностные германиды, соответствующие составу Cu5Ge, CujGe и CuGe. Установлены температурные и концентрационные интервалы существования этих фаз, а также распределение фаз по глубине приповерхностной области.

6. Изучена кинетика поверхностной сегрегации на трех сингулярных гранях твердого раствора Cu-Ge при температурах до 700 К и установлена ее ориентационная зависимость. Определены с учетом ориентации грани коэффициенты диффузии и энергии активации поверхностной сегрегации германия в меди и рассчитаны их температурные зависимости.

7. Установлено, что немонотонная сегрегация и реконструкция поверхности обусловлены формированием двумерных упорядоченных фаз в поверхностном слое, обогащенном германием. Начало зарождения и степень упорядочения двумерных германидов меди определяются температурой, составом поверхностного слоя и кристаллографической ориентацией грани. В зависимости от сочетания условий они либо образуют высокоупорядоченные структуры, покрывающую всю поверхность кристалла, либо состоят из ориентированных определенным образом структурных доменов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. А. с. 1260751 СССР, МКИ3 G 01N 13/02. Устройство для определения поверхностных свойств жидкостей / Сергеев И.Н., Шебзухов А А., Матвеев Г.Н. (СССР). - № 3834838/31-25; Заявлено 02.01.1985; Опубл. 30.09.86, Бюл. № 36. - 3 е.: ил.

2. Журтов З.М., Сергеев И.Н., Шебзухов A.A. Исследование поверхности (111) монокристаллов медь-германий методами ЭОС, ДМЭ и СХПЭЭ // Тез. докл.: XX Всесоюз. конф. по эмиссионной электронике, 17-19 ноября -Киев, 1987.-С. 101.

3. А. с. 1606502 СССР, МКИ3 С 04 В 37/02. Способ соединения корундовой керамики с металлом / Кармоков A.M., Сергеев И.Н., Молоканов O.A., Шериев В.Х. (СССР). - № 4439225/31-33; Заявлено 10.06.1988. Опубл. 15.11.1990,Бюл.№42.-4с.: ил.

4. А. с. 1611622 СССР, МКИ3 В 23 К 1/00. Способ получения охватывающих металлокерамических спаев / Диденко Н.Я., Сергеев И.Н. (СССР). -№4612469/31-27;Заявлено02.12.1988.Опубл. 07.12.1990,Бюл. №45.-3 е.: ил.

5. Sergeev I. N., Zhurtov Z. М., Shebzuchov A. A. Phase transition on the surface of Copper-Germanium monocrystals // The IV-th ALL-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids: Book of Abstracts. - Moscow. - 1990. - P21.

6. А. с. 1807042 СССР МКИ3 С 04 В 37/02. Способ соединения керамики с металлом / Сергеев И.Н., Диденко Н.Я., Шапиро А.Л. (СССР). - №4777730/33; Заявлено 05.01.1990. Опубл. 07.04.1993, Бюл. №13.-3 е.: ил.

7. Молоканова О.О., Сергеев И.Н., Шебзухов A.A. Изучение кинетики поверхностной сегрегации германия на сингулярных гранях монокристалла Си-6 ат. % Ge методом электронной Оже-спектроскопии // Труды регион, науч. конф., посвящ. 85-летию С.Н. Задумкина: Физика межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков частиц с твердыми телами, 25-27 марта. - Нальчик, 1998. - С. 47-51.

8. Молоканов O.A., Сергеев И.Н., Шебзухов A.A. Химический состав и электронная структура поверхности поликристаллического сплава Cu3Ge // Вестник Каб.-Балк. госуниверситета. Серия Физические науки. - Нальчик: КБ ГУ, 1999. - Вып. 3. - С. 6-9.

9. Сергеев И.Н., Молоканов O.A., Тешев Р.Ш, Шебзухов A.A. Термодинамические характеристики поверхности сплава медь-германий // Тез. докл.: Международный семинар «Теплофизические свойства вещества», 11-15 июня. - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2001. - С. 90.

Ю.Сергеев И.Н., Шебзухов A.A. Влияние сегрегации на реконструкцию поверхности монокристаллов a-Cu94Ge6 и a-Cu98Ge2 // Вестник Каб.-Балк. госуниверситета. Серия Физические науки. - Нальчик: КБГУ, 2004. - Вып. 9.-С. 21-23.

11 Сергеев И Н , Шебзухов A.A. Исследование ориентационной зависимости состава и атомной структуры поверхности сплавов Cu-Ge методами электронной спектроскопии и дифракции медленных электронов // V Международная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и на-нотехнологии». - Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ, - 2005. -С. 319-321.

12.Сергеев И.Н., Шебзухов A.A. Исследование методом СХПЭЭ электронных свойств интерметаллидов на поверхности монокристаллов Cu-Ge / V Международная конференция. «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ, - 2005. -С. 318-319.

В печать 26.10.2005. Тираж 100 экз. Заказ № 4600. Типография КБГУ 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173

120759

РНБ Русский фонд

2006-4 19296

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Сергеев, Игорь Николаевич

Введение.

1. Исследования поверхности сплавов металл - элементарный полупроводник методами ЭОС, ДМЭ и СХПЭЭ.

1.1. Поверхностная сегрегация и ее ориентационная зависимость.

1.2. Кинетика поверхностной сегрегации.

1.3. Электронные свойства поверхности.

1.4. Поверхностные фазы.

Выводы из 1 главы.

2. Аппаратура и методика исследования поверхности сплавов Cu-Ge.

2.1. Электронный спектрометр для комплексного исследования поверхности твердых тел.

2.2. Образцы монокристаллов Cu-Ge.

2.2.1. Диаграмма состояния системы Cu-Ge.

2.3. Методика исследований.

2.3.1.Подготовка атомарно-чистой поверхности.

2.3.2. Запись спектров Оже и ХПЭЭ.

2.3.3i Учет матричных эффектов

2.3.4. Равновесные условия.

2.3.5. Кинетические кривые.

2.3.6. Методика регистрации картин ДМЭ.

Выводы из 2 главы.

3. Экспериментальное изучение сегрегации и реконструкции поверхности в сплавах Cu-Ge.

3.1. Температурная и ориентационная зависимости состава поверхности сплавов Cu-Ge.

3.1.1.Грань (111) сплава Си-2 ат. % Ge.

3.1.2. Грани (110), (111) и (100) сплава Си-6 ат. % Ge.

3.1.3. Толщина обогащенного слоя.

3.1.4.Поликристаллический сплав Сщ^е^ь.

3.1.5, Коэффициент распределения германия.

3.2. Упорядоченные структуры на поверхности сплавов Cu-Ge и концентрационные интервалы их стабильности.:

3.2.1.(111)Си-6 ат. % Ge.

3.2.2. (ЮО)См-б ат. % Ge.

3.2.3. (110)Си-6 ат. % Ge.

3.2.4. (11 \)Си-2 ат. % Ge.

3.3. Влияние сегрегации на реконструкцию поверхности.

Выводы из 3 главы.

4. Исследование поверхности сплавов Cu-Ge методом СХПЭЭ.

4.1. Характеристические потери энергии для грани (111) чистых Си и Ge.

4.2. Характеристические потери энергии для сингулярных граней сплавов Cu-Ge.

4.2.1. Интерпретация пиков ХПЭ для сплава Си-6 ат. % Ge.

4.3. Температурная и ориентационная зависимости характеристических потерь энергии для сплавов Cu-Ge.

4.3.1. Сингулярные грани сплава Си-6 ат.% Ge.

4.3.2. Сплав (111)Сн-2 ат. % Ge.

4.3.31 Поликристаллический сплав Сщ^^Зе^гъ.

4.4. Расчет электронной концентрации для поверхности сплавов Cu-Ge по данным СХПЭЭ.

4.4.1. Сплав (111)См-2 ат. % Ge.

4.4.2. Сингулярные грани сплава Си-6 ат. % Ge.

4.5. Распределение германия в приповерхностной области сплава Cu-Ge по данным СХПЭЭ.

4.6. Химические превращения на поверхности и их влияние на характер сегрегации в сплавах Cu-Ge.Ill

Выводы из 4 главы.

5. Исследование кинетики поверхностной сегрегации в монокристаллах Cu-Ge методами ЭОС и СХПЭЭ.

5.1. Измерение временной зависимости поверхностного состава методом ЭОС.

5.2. Коэффициенты диффузии и энергия активации сегрегации в сплавах Cu-Ge.

5.3. Электронные свойства поверхности и их временная зависимость при изотермическом отжиге.

5.4. Кинетика формирования германидов меди на сингулярных гранях сплава Си-6 ат. % Ge.

Выводы из 5 главы. t Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Сегрегация, атомная структура и электронные свойства поверхности моно- и поликристаллов Cu-Ge"

Актуальность темы

Поверхностная сегрегация в бинарных и многокомпонентных сплавах приводит к избирательной концентрации на поверхности отдельных компонентов, что сопровождается изменением многих свойств материалов. Знание поверхностных характеристик необходимо для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач, в частности, для определения работы адгезии, поиска эффективных модификаторов структур, разработки композиционных материалов и т.д. Эти данные позволяют выбирать виды и режимы воздействия на материалы для целенаправленного изменения их свойств и предсказывать изменения этих свойств со временем.

Для исследования физико-химических процессов в наноразмерных слоях на поверхности сплавов более всего подходят неразрушающие методы электронной оже-спектроскопии (ЭОС), спектроскопии характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ) и дифракции медленных элек- ; тронов (ДМЭ), позволяющие получать информацию на атомно-электронном уровне.

Интерес к изучению сплавов на основе меди обусловлен их важным технологическим значением. Особенно перспективны в этом отношении ультратонкие пленки на основе сплавов Cu-Ge, технологические свойства которых значительно улучшаются при взаимодействии компонентов с образованием германидов меди. Исследования последних лет в этом направлении привели к разработке новых низкорезистивных омических контактов к арсениду галлия и кремнию, систем металлизации высокотемпературных сверхпроводников, высокоадгезионных слоев и пассивирующих покрытий. Перераспределение компонентов и образование интерметаллидов в напыленных сплавах происходит в процессе отжига при формировании контактов, когда химический состав свободной и межфазных границ задается тер-мостимулированной сегрегацией. Изучение этих процессов "в чистом виде" на поверхностях с хорошо определенной кристаллографической ориентацией позволяет прояснить механизмы формирования полезных свойств медно-германиевых сплавов.

Цель работы

1. Модернизация и улучшение эксплуатационных характеристик электронного спектрометра для комплексного анализа наноразмерных поверхностных слоев методами низкоэнергетической электронной спектро-; скопии и дифракции медленных электронов.

2. Комплексное экспериментальное исследование методами ЭОС,. СХПЭЭ и ДМЭ состава, структуры и электронных свойств наноразмерных слоев, формирующихся в процессе термостимулированной сегрегации на поверхности медно-германиевых моно- и поликристаллов.

Научная новизна

В ходе выполнения работы получены следующие результаты, обладающие признаками научной новизны:

1. Впервые получены экспериментальные данные о составе, структуре и электронных свойствах наноразмерных слоев, формирующихся в процессе термостимулированной сегрегации на сингулярных гранях а-твердых растворов медь-германий с 2 и 6 ат. % Ge в объеме, а также о составе и электронных свойствах поверхности поликристаллического герма-нида меди Cu^Ge.

2. Экспериментально определены диффузионные характеристики и их температурная и ориентационная зависимости для приповерхностной области сингулярных граней а-твердого раствора медь-германий с 6 ат. % Ge в объеме.

Практическая ценность работы

Данные о составе, атомно-электронной структуре и фазовых переходах в наноразмерных слоях, формирующихся при поверхностной сегрегации, могут представлять интерес для наноэлектроники, нанотехнологии и t создания наноматериалов. Новые данные о закономерностях поверхностной сегрегации могут быть использованы для построения теоретических моделей поверхности твердого тела.

Усовершенствованный электронный спектрометр применяется при выполнении научно-исследовательских работ и в учебном процессе на факультете микроэлектроники и компьютерных технологий Кабардино-Балкарского госуниверситета, в том числе в лабораторном практикуме, в научно-исследовательской работе аспирантов и магистрантов, а также при выполнении курсовых и выпускных квалификационных работ специалистов и магистров. Результаты исследований используются в курсе лекций по предмету «Методы анализа материалов и структур электроники».

На защиту выносятся:

2. Результаты экспериментального изучения состава, структуры и электронных свойств наноразмерных слоев, формирующихся в процессе термостимулированной сегрегации на сингулярных гранях а-твердых растворов медь-германий с 2 и 6 ат. % Ge в объеме, а также состава и электронных свойств поверхности поликристаллического германида меди CuiGe.

3. Диффузионные характеристики и их температурная и ориентационная зависимости для сингулярных граней а-твердого раствора медьt германий с 6 ат. % Ge в объеме.

4. Взаимовлияние сегрегации и структурно-фазовых переходов в поверхностном слое медно-германиевых сплавов.

Личный вклад автора

Апробация результатов

Основные результаты, полученные в работе, докладывались и обсуждались на следующих региональных всесоюзных, и международных научных конференциях: XX Всесоюзная конференция по эмиссионной электронике (Киев, 1987); IV Всесоюзная конференция по взаимодействию излучения с твердым телом (The IV-th ALL-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids, Москва, 1990); XI Всесоюзная конференция «Поверхностные явления в расплавах и технология новых материалов» (Киев, 11-13 июня 1991 г.); Всесоюзная научная конференция «Физика межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергии с твердыми телами» (Нальчик, 1995); Региональная научная конференция, посвященная 85-летию С.Н. Задумкина «Физика межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков частиц с твердыми телами» (Нальчик, 1998); Региональная конференция "Вакуумная электроника на Северном Кавказе" (Нальчик, 2001); Международный семинар «Теплофизические свойства вещества» (Нальчик, 2001); V Международная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск-Ставрополь, 2005).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 8 статьях и тезисах 3 конференций, а также защищены 4 авторскими свидетельствами на изобретение.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору Шебзухову А.А. за постоянное внимание и интерес к данной работе, кандидату физико-математических наук Журтову З.М. за помощь при экспериментальных исследованиях, профессору Кармокову A.M. и доценту Гаеву Д.С. за полезные обсуждения и конструктивную критику. Особую благодарность автор выражает доценту Молоканову О.А. за неоценимую помощь при подготовке и оформлении диссертации.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

выводы

1. На модернизированном электронном спектрометре методами Л

ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ в сверхвысоком вакууме 10' Па при температурах до 950 К исследованы состав, структура и электронные свойства наноразмер-ных слоев на поверхности моно- и поликристаллических сплавов медь-германий.

2. Установлено, что в сплавах Cu-Ge поверхностно-активным компонентом является германий, а распределение его концентрации в приповерхностной области аппроксимируется экспоненциальной зависимостью. При температурах 550.925 К сегрегация становится немонотонной и обратимой и относится к равновесному состоянию поверхности. Взаимосвязь максимально достижимой поверхностной концентрации с объемным составом аппроксимируется логарифмической зависимостью.

4. Выявлено, что на поверхности изученных монокристаллов германий создает упорядоченные структуры, зависящие от кристаллографической ориентации, состава поверхности, температуры и продолжительности отжига. На грани (110) формируются сверхрешетки с(2х2) и c(2x2)+(3xl). На гранях (111) с 2 и 6 ат. % Ge один и тот же тип упорядочения -(V3xV3)R30°. На грани (100) образуются сверхструктуры (2x2) и (5x1).

5. На поверхности твердых растворов для исследованных концентраций в слое толщиной несколько атомных слоев обнаружены химические соединения германия с медью — поверхностные германиды, соответствующие стехиометрии Cu$Ge, Cu^Ge и CuGe. Установлены температурные и концентрационные интервалы существования этих фаз, их структурные формы, условия перехода одной структуры в другую, а также распределение фаз по глубине приповерхностной области.

7. Установлено, что немонотонная сегрегация и реконструкция поверхности обусловлены формированием двумерных упорядоченных фаз в поверхностном слое, обогащенном германием. Начало зарождения и степень упорядочения двумерных германидов меди определяются температурой, составом поверхностного слоя и кристаллографической ориентацией грани. В зависимости от сочетания условий они либо образуют высоко-упорядоченные структуры, покрывающую всю поверхность кристалла, либо состоят из ориентированных определенным образом структурных доменов.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Сергеев, Игорь Николаевич, Нальчик

1. Шебзухов А.А. Поверхностная сегрегация в разбавленных металлических растворах // Поверхность. Физ., химия, мех. - 1983. - № 8. -С. 13-22.

2. Шебзухов А.А. Теории поверхностной сегрегации в концентрированных растворах // Поверхность. Физ., химия, мех. -1983. -№ 9. -С. 31-39.

3. Chebzoukhov A.A., Lefkaier I.K., Kapmokov A.M., Boutassouna D. About new criteria of component activities at the interface between two condensed phases // Surface Sci. 2000. - 445. - P. 65-70.

4. Городецкий С.Д. Сегрегация в поверхностных слоях сплавов на основе никеля // Металлофизика. 1993. - Т. 15. - № 7. - С. 46-83.

5. Блащук А.Г. Электронно-статистические теории эффекта многослойной поверхностной сегрегации в бинарных сплавах замещения // Металлофизика и новейшие технологии. — 1998. Т. 20. - № 2. - С. 11-30.

6. Diebold U., Zhang L., Anderson J.F., Mrozek P. Surface segregation of silicon in platinum (111) // J. Vac. Sci. and Technol. A. 1996. - 14. - № 3. - Pt 2. - P. 1679-1683.

7. Васильев M.A., Вдовенкова T.A., Городецкий С.Д., Рыжкова М.В. Термостимулированная сегрегация на поверхности FeSi(\\\) II Поверхность. Физ., химия, мех. 1992. - № 6. - С. 121-123.

8. Городецкий С.Д., Вдовенкова Т.А., Мосейчук A.M. Термостимул-ированные процессы в поверхностных слоях сплава Co50Ni5o(\00) II Поверхность. Физ., химия, мех 1992. - № 1. - С. 92-101.

9. Васильев М.А., Бабанская Л.Н., Городецкий С.Д. Исследование температурной зависимости поверхностной сегрегации сплава FeNi^ II Поверхность. Физ., химия, мех. 1983. - № 11. - С. 101-108.

10. Бобырь A.M. Сегрегация и упорядочение атомов поверхности (111) бинарных ГЦК-сплавов // Укр. физ. ж. 1990. - Т. 35. - № 9. -С. 1360-1371.

11. Бобырь A.M. К теории сегрегационно-стимулированных реконструк-ционных переходов в поверхностном слое бинарных сплавов // Укр. физ. ж. 1992. - Т. 37. - № 7. с. 1091-1098.

12. Бобырь A.M. Сегрегационно-обусловленные поверхностные сверхструктуры с тремя подрешетками в бинарных ГЦК-сплавах // Металлофизика. 1992. - Т. 14. - № 11. - С. 62-67.

13. Frank Т.С., Falconer J.L. Surface compositions of copper-silicon alloys // Appl. Surface Sci. 1982. - 14. - P. 359-374.

14. Sampath Kumar T.S., Hegde M.S. XPS and XAES studies of surface segregation of Cu-Ge alloy // Surface Sci. 1985. - 150. - P. 123-129.

15. Bansil A., Rao R.S., Prasad R., Asonen H., Pessa M. An angle-resolved photoemission study of Cug6Ge4 and CuggGeu single crystals // J. Phys. F: Met. Phys. 1984. - 14. - P. 273-279.

16. Bezuidenhout F., du Plessis J. and Viljoen P.E. The segregation of impurities at the (110) surface of an Fe-10 at. % Si single crystal // J. Vac. Sci. Technology A: Vacuum, Surfaces and Films. 1984 - V. 2. - № 4. -P. 1481-1485.

17. Hoff H.A., Lam N.Q. Surface and subsurface compositional modifications in Ni-Ge alloys measured by ion scattering spectroscopy // Surface Sci. -1988. V. 204. - № 1-2. - P. 233-246.

18. Бобырь A.M., Бурмака JI.C., Иващенко Ю.Н., Рыжков В.И., Черепин

19. B.Т. Немонотонность температурной зависимости поверхностной сегрегации сплавов Fe-Si. II Укр. Физич. Журнал. 1982. - № 5.1. C. 721-726.

20. Biedermann P., Schmid М. and Varga P. Segregated Si on Fe96,5Si3j5(\ 10): Domain-wall structures in a two-dimensional alloy // Phys. Rev. 1994. -В 50.-P. 17518-17524.

21. Aberdam D., Corotte C. and Dufayard D. An auger electron spectroscopy study of low temperature segregation of silicon at aluminum surface // Surface Sci. 1983. - V. 133. -№ l.-P. 114-136.

22. Хоконов Х.Б. Анизотропия поверхностной энергии и работы выхода электрона простых металлов в модели Ланга / В сб. Поверхностные явления на границах конденсированных фаз. Нальчик: КБГУ, 1983. С. 3-22.

23. Lejcek P., Paidar V., Firstov S.A., Ivashchenko Yu.N., Krajnikov A.V. Anisotropy of surface segregation in Fe-5,9 at. % Si alloy // Scr. met. -1989. V. 23. - № 12. - P. 2147-2152.

24. Viljoen E.C., du Plessis J. Surface segregation measurements via the linear programmed heating method: Part В Experiment and results. // Surface Sci. - 2000. - V. 468. - № 7. - P. 27-36.

25. Lejcek P., Krajnikov A.V., Militzer M., Adamek J. Effect of surface orientation on the segregation of Si and N in Fe-6 at. % Si II Czech. J. Phys. -1997.-V. 47.-P. 429-433.

26. Krajnikov A.V., Lejcek P., Militzer M., Adamek J. Surface segregation on Fe-Si single crystals: The effect of crystallography // Surface Sci. 1998. -V.417.-P. 337-349.

27. Гранкина А.И., Рыжков В.И., Васильев M.A. К ориентационной зависимости эффекта поверхностной сегрегации в бинарных сплавах // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988. - № 6. - С. 105-109.

28. Мак-Лин Д. Границы зерен в металлах. Пер. с англ. М.: Металлургиз-дат, 1960. 324 с.

29. Seah М.Р. Quantitative prediction of surface segregation // J. Catal. -1979.-Y. 57.-P. 450-457.

30. Wille L.T., Vennik J. Kinetics of surface segregation in binary alloys // Phys. Stat. Sol. 1985. - V. В131. - № 2. - P. 443-449.

31. Слезов B.B., Давыдов Л.Н., Рогожкин B.B. Кинетика сегрегации примеси на границах зерен в поликристаллах. I. Слабый раствор // Физ. тверд, тела (С.-Петербург). 1995. - Т. 37. - № 12. - С. 3565-3579.

32. Фельдман Э.П., Юрченко В.М. Кинетика сегрегации примесей на поверхностях раздела в твердых телах // Поверхность: Физ., химия, мех. 1990.-№12.-С. 138-147.

33. Ingrey S. and MacLaurin В. Auger studies on rapid grain boundary diffusion of Ge through Au И J. Vac. Sci. Technol. A. 1984. - V. 2. - № 2. -P. 358-361.

34. Militzer M., Wieting J. Segregation kinetics and surface phase transitions // Surface Sci. 1988. - 200. - № 2-3. - P. 342-353.

35. Es-Souni M., Mosser A. Surface segregation of sulfur and silicon in an Fe-6 at. % Si alloy // Scripta Metallurgica. 1988. - V. 22. - №°9. -P. 1469-1474.

36. Du Plessis J., Viljoen P.E. Non-equlibrium surface segregation of silicon in Fe-6,3 at. % 5/(110) // Surface Sci. 1983. - 131. -P. 321-327.

37. Du Plessis J. and Viljoen P. E. Kinetics of the weak surface segregation of Si in an Fe-10 at % Si single crystal // Surface Science Letters. — 1992. -V. 276.- Issues 1-3.-P. 7-11.

38. Lejcek P., Seidl R., Paidar V. Orientation dependent surface segregation in dilute Fe-Si alloy single crystals // Scr. met. 1987. - V. 21. - № 3. -P. 273-276.

39. Terblans J. J., Erasmus W. J., Viljoen E. C., du Plessis J. Orientation dependence of the surface segregation kinetics in single crystals // Surface and Interface Anal. 1999. - V. 28. - № 1. - P. 70-72.

40. Terblans J. J., van Wyk G. N. Effect of surface orientation on the segregation kinetics of Sb from а Си single crystal // Surface and Interface Anal. -2003. -V. 35. № 10. - P. 779-784.

41. Карлсон Т.А. Фотоэлектронная и оже-спектроскопия. JI.: Машиностроение, 1981.

42. Шульман А.Р., Фридрихов С.А. Вторично-эмиссионные методы исследования твердого тела. М.: Наука, 1977.

43. Лифшиц В.Г. Электронная спектроскопия и атомные процессы на поверхности кремния. М.: Наука, 1985, 200 с.

44. Пайнс Д. Элементарные возбуждения в твердых телах. М.: Мир, 1965,382 с.

45. Marklund I., Andersson S., Martinson J. Scattering of low-energy electrons from a copper (111) surface // Arkiv for fysik. 1968. - V. 37. - № 12. -P. 127-139.

46. Jordan L.K., Scheibner E.J. Characteristic energy loss spectra of copper crystals with surfaces olescribed by LEED // Surface Sci. 1968. - V. 103. P. 373-391.t

47. Иоффе M.C. Учет многократного неупругого рассеяния в спектрах потерь энергии отраженных электронов // Поверхность. Физика, химия, механика. 1983. - № 1. - С. 19-28.

48. Bohm D., Pines D. A collective description of electron interactions. III. Coulomb interactions in a degenerate electron gas // Phys. Rev. 1953. -V. 92.-P. 609-625.

49. Ludeke R., Koma A. Low-energy-electron-loss spectroscopy of Ge surface // Phys. Rev. B. 1976. - V. 13. - № 2. - P. 739-749.

50. Surnev L. Oxygen adsorption on Ge(l 11) surface. 1. Atomic clean surface // Surface Sci. 1981. -V. 110. - № 12.-P. 439-457.

51. Лифшиц В.Г., Луняков Ю.В. Спектры ХПЭЭ поверхностных фаз на кремнии. Владивосток: Дальнаука, 2004. - 314 с.

52. Плюснин Н.И., Галкин Н.Г., Каменев А.Н., Лифшиц В.Г. Атомноесперемешивание на границе раздела Si-Cr и начальные стадии эпитаксии CrSi2 II Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. -№ 9 - С. 55-60.

53. Новикова Н.Н., Казначеев А.П., Еловиков С.С., Дубнина Е.М., Нети-шенская Г.П. Размерные эффекты в островковых металлических пленках In, Ли и Си, определенные методом СХПЭЭ // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988. - № 10 - С. 55-60.

54. Заводинский В.Г., Воронов А.В., Лифшиц В.Г. Формирование тонких пленок CrSii при напылении хрома на нагретую подложку Si (100) // Поверхность. Физика, химия, механика. 1986. - № 7 - С. 63-69.

55. Галкин Н.Г., Лифшиц В.Г., Плюснин Н.И Упорядоченные поверхностные фазы в системе £7(111)-0 // Поверхность. Физика,химия, механика. 1987. - № 12. - С. 50-59.

56. Nath P., Chopra К. Electrical resistivity and thermoelectric power of copper-germanium films // Thin Solid Films. 1979. - V. 58. - № 2. -P. 339-343.

57. Becht J.G.M., van Loo F J.J., Metselaar R. The solid state diffusion reaction of copper with germanium; a comparison between silicon and germanium // Reactivity of Solids 1988. - V. 6. - № 1. - P. 61-73.

58. Hong S.Q., Comrie C.M., Russell S.W. and Mayer J.W. Phase formation in Си-Si and Cu-Ge II J. Appl. Physics. 1991. - V. 70. - № 1. -P. 3655-3660.

59. Wang Z., Ramanath G., Allen L. H., Rockett A., Doyle J.P., Svensson B.G. Kinetics of thin-film reactions of Cula-Ge bilayers // J. Appl. Physics. -1997. V. 82. - № 7. - P. 3281-3286.

60. Aboelfotoh M.O., Tawancy H.M. Effect of crystal structure on the electrical resistivity of copper-germanium thin-film alloys // J. Appl. Phys. -1994. V. 75. - № 5. - P. 2441- 446.

61. Dhar S., Som Т., Mohapatra Y.N., Kulkarni V.N. Room-temperature synthesis of copper germanide phase by ion beam mixing // Appl. Physics Letters. 1995.-V. 67.-№ 12.-P. 1700-1702.

62. Huang J.S., Huang S.S, Tu K.N., Deng F., Lau S.S., Cheng S.L., Chen L.J. Kinetics of Cu3Ge formation and reaction with A1 // J. Appl. Phys. 1997. - V. 82. - № 2. - P. 644-649.

63. Chahg Chin-An. Metal-Metal epitaxy on Germanium near room temperatures: Ni( 100)/Cu( 100)/Ge{ 100) // Surface Sci. 1991. - V. 245. - № 1-2. -P. 12-16.

64. Bootsma T.I.M., Hibma T. The epitaxial growth of Си on 5/(111)-7х7: a RHEED study. // Surface Sci. 1995. - V. 331-333. - Pt. A. - P. 636-640.

65. Chambers S.A., Weaver J.H. Thermally induced structural and compositional modification of the Cu/Si(l 1 l)-7x7 interface // J. Vac. Sci. Technol. A. — 1985. -V. 3. -№.5. — P. 1929-1934.

66. Журтов 3.M., Шебзухов А. А. Ориентационная зависимость поверхностной сегрегации монокристалла a-Cw-14 ат. % А1 / Физико-химия межфазных явлений. Нальчик: КБГУ, 1986. - С. 73-79.

67. А. с. ,1606502 СССР, МКИ3 С 04 В 37/02. Способ соединения корундовой керамики с металлом / Кармоков A.M., Сергеев И.Н., Молоканов О.А., Шериев В.Х. (СССР). № 4439225/31-33; Заявлено 10.06.1988. Опубл. 15.11.1990, Бюл. № 42.-4 е.: ил.

68. А. с. 1611622 СССР, МКИ3 В 23 К 1/00. Способ получения охватывающих металлокерамических спаев / Диденко Н.Я., Сергеев И.Н. (СССР). № 4612469/31-27; Заявлено 02.12.1988. Опубл. 07.12.1990, Бюл. № 45. - 3 е.: ил.

69. А. с. 1807042 СССР МКИ3 С 04 В 37/02. Способ соединения керамики с метадлом / Сергеев И.Н., Диденко Н.Я., Шапиро A.JI. (СССР). — №4777730/33; Заявлено 05.01.1990. Опубл. 07.04.1993, Бюл. № 13. -3 е.: ил.

70. Митягин А.Ю., Черевацкий Н.Я., Александров A.JL, Баландин Г.Д., Корольков Н.С. Электронный оже-спектрометр, совмещенный с системой дифракции электронов низкой энергии // Приборы и техника эксперимента. 1972. -№ 1. - С. 187-190.

71. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. -М.: Мир, 1989.

72. А.с. 1445390 СССР: МКИ3 G 01 N 23/227. Спектрометр оже-электронов: / З.М. Журтов, А. А. Афицинский (СССР) Б.И. 1988, Бюл. № 44. - 4 е.: ил.

73. А. с. 1260751 СССР, МКИ3 G 01 N 13/02. Устройство для определения поверхностных свойств жидкостей / Сергеев И.Н., Шебзухов А.А., Матвеев Г.Н. (СССР). № 3834838/31-25; Заявлено 02.01.1985; Опубл. 30.09.86, Бюл. № 36. - 3 е.: ил. /г.

74. Демирский В.В., Комник С.Н., Старцев В.И. Низкотемпературное деформационное упрочнение монокристаллов а-твердых растворов медь-германий // ФММ. 1981. - Т. 52. - вып. 1. - С. 178-182.

75. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / М.Е. Дриц, Н.Р. Бочвар, J1.C. Гучей и др. М.: Наука, 1979.

76. Oktyabrsky S., Aboelfotoh М.О., Narayan J. Cu3Ge ohmic contacts to n-type GaAs II J. Electron. Materials. 1996. - V. 25. - № 11. - P. 16621672. .

77. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии: Пер. с англ. / Под ред. Д. Бриггса, М. П. Сиха. -М.: Мир, 1987.

78. Shimizu R., Ichimura S. Quantitative Analysis by Auger Electron Spectroscopy. Toyata Foundation Research Report 1-006 № 76-0175, Osaka, 1981.

79. Ichimura S., Shimizu R. Backscattering correction for quantitative Auger analysis : I. Monte Carlo calculations of backscattering factors for standard materials // Surface Sci. 1981. - V. 112. - № 3. - P. 386-408.

80. Физические величины: Справочник под ред. И. С. Григорьева, Е. 3. Мейликова. М.: Энергоатомиздат, 1991.

81. Журтов 3. М., Сергеев И. Н., Шебзухов А. А. Исследование поверхности (111) монокристаллов медь-германий методами ЭОС, ДМЭ и

82. СХПЭЭ / Тез. докл. XX Всес. конф. по эмиссионной электронике-Киев- 1987 С. 101.

83. Sergeev I.N., Zhurtov Z.M., Shebzuchov A.A. Phase transition on the surface of Copper-Germanium monocrystals / The IV-th ALL-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids: Book of Abstracts. Moscow. - 1990.-P. 21.

84. Seah M.P., Dench W.A. Quantitative electron spectroscopy of surfaces: a standard data base for electron inelastic mean free paths in solids // Surf. Interf. Anal. 1979. - V 1. - P. 2-11.

85. Васильев M.A., Городецкий С.Д., Мосейчук A.M. Температурная зависимость поверхностного состава CoMj(lOO). // Поверхность. Физика, химия, механика. 1991-№ 12. - С. 112-118.

86. Сергеев И.Н., Молоканов О.А., Шебзухов А.А. Химический состав и электронная структура поверхности поликристаллического сплава CusGe / Вестник Каб.-Балкар. госуниверситета. Серия Физические науки. Нальчик: КБГУ, 1999. - Вып. 3. - С. 6-11.

87. Сергеев И. Н., Шебзухов А. А. Термостимулированная реконструкцияtповерхности медно-германиевых монокристаллов // Вестник Каб.-Балк. госуниверситета. Серия Физические науки. Нальчик: КБГУ, 2005. - Вып. 9. - С. 6-9.

88. Задумкин С.Н. Новый вариант статистической электронной теории поверхностного натяжения металлов // ФММ. -1961. -Т. 11. № 3. -С. 331-346.

89. Бынков К.А., Ким B.C., Кузнецов В.М. Поверхностная энергия ГЦК-металлов. // Поверхность. Физика, химия, механика. — 1991. № 9. —1. С. 5-10.t

90. Mezey L.Z. Monotonic and alternating surface segregation profiles in binary alloy//Phys. Stat. Solidy. 1983. - A 78. - № 1.-P. 323-331.

91. Viefhaus H. and Rusenberg M. Electron spectroscopic studies of tin surface segregation on iron single crystal surfaces // Surface Sci. 1985. -V. 159. -№ l.-P. 1-23.

92. Aebi P., Erbudak M., Vanini F. and Vvedensky D. D. Secondary-electron and energy-loss spectra of copper // Surface Sci. 1992. - V. 264. - № 12. - P. L181-L186.

93. Саранин А. А., Лифшиц В. Г. Изучение тонких слоев окислов кремния методом электронной оже-спектроскопии и спектроскопии характеристических потерь энергии электронов // Поверхность: Физ., химия, мех. 1986. - № 2. - С. 48-56.

94. Плюснин Н. И., Миленин А. П., Солдатов В. Ю. Эффекты дифракции и обратного рассеяния в зависимости СХПЭЭ 5/(111) и поверхностных фаз хрома от энергии первичных электронов // Поверхность: Рентген., синхротрон, и нейтрон, исслед. — 2000. № 6. -С. 30-37.

95. Гелахова С. Г., Гражулис В. А., Ионов А. М., Николаев Р. К., Сидоров Н. С. Спектры характеристических потерь энергии электронов соединения УВа2СщОу // Поверхность. Физ., химия, мех. 1989. - № 5. - С. 72-75.

96. Данильцев Н. В. Электронная структура субмонослойных покрытий Аи и Ag на поверхности Ge II Письма в ЖТФ. 1989. - Т. 15. - № 16 -С. 54-57.

97. Сергеев И.Н., Шебзухов А.А. Исследование методом СХПЭЭ поверхности сингулярных граней твердого раствора Си-6 ат. % Ge // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. Приложение. 2006. - № 2. - С. 78-83.

98. Сергеев И.Н., Шебзухов А.А. Формирование поверхностных фаз при сегрегации германия в твердом растворе Си-2 ат. % Ge И Изв. вузов.

99. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. Приложение. 2006. - № 2. - С. 83-88.

100. Юм-Розери В., Рейнор Г. Структура металлов и сплавов. Пер. с англ.1. B.: Металлургиздат, 1959.

101. Сергеев И.Н., Шебзухов А.А. Влияние сегрегации Ge на распределение компонентов по глубине поверхностного слоя в сплаве (111 )Си-6 ат. % Ge II Вестник Каб.-Балк. госуниверситета. Серия Физические науки. Нальчик: КБГУ, 2005. - Вып. 10. - С. 4-6.

102. Елецкий А.В. Диффузия. / Физические величины: Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.1. C. 375.

103. Тонкие пленки: Взаимная диффузия и реакции. Под. ред. Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейера. М: Мир, 1982, 576 с.

104. Клоцман С.М., Рабовский Д.А., Талинский В.К. и Тимофеев А.Н. Объемная диффузия галлия-67 и германия-68 в меди // Физ. металлов и металловедение. 1971. - Т. 31. - № 2. - С. 429-431.

105. Горбачев В.А., Клоцман С.М., Рабовский Д.А., Талинский В.К. и Тимофеев А.Н. Диффузия примесей в меди. III. Диффузия серебра, кадмия и индия в меди // Физ. металлов и металловедение. 1972. - Т. 34.-№4.-С. 879-883.

106. Hehenkamp Th., Lodding A., Odelins Н., Schlett V. Isotope effect in the diffusion of the stable germanium isotopes in copper // Acta. Met. 1979. -V. 27.-№5.-P. 829-832.