КИНЕТИКА МАССОПЕРЕНОСА СЕРЕБРА НА ПОВЕРХНОСТЬ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ Ag/AlN Текст научной статьи по специальности «Физика»

КИНЕТИКА МАССОПЕРЕНОСА СЕРЕБРА НА ПОВЕРХНОСТЬ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ Ag/A1N

Дружинин А.В.1, Cancellieri C.2, Janczak-Rusch J.2

1 Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук, г.

Черноголовка, Россия 2Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Duebendorf,

Switzerland E-mail: [email protected]

Исследование термической деградации многослойных структур (МС), состоящих из слабовзаимодействующих компонентов, имеет принципиальное значение для промышленного применения таких наноматериалов. Отличительным механизмом термической деградации является отток одного из компонентов структуры на ее поверхность [1].

В данной работе представлена экспериментальная методика для количественного исследования кинетики диффузионного массопереноса серебра из объема многослойной структуры системы Ag/AlN на ее поверхность. МС были получены методом магнетронного распыления мишени. Толщина каждого слоя 10 нм, число слоев каждого типа 20. Экспериментальный анализ состоит в использовании эволюции интенсивности сигнала рентгеновской дифракции в геометрии скользящего пучка, полученной in situ. Для анализа экспериментальных данных была разработана диффузионная модель, где в качестве основной движущей силы диффузии рассматривалась релаксация механических напряжении в слоях серебра, которые формируются в процессе напыления последних. На начальной стадии отжига в объеме МС появляются полые каналы диаметром ~ 20 нм, что связано с термическим травлением границ зерен серебра [2,3]. В дальнейшем атомы серебра диффундируют на поверхность МС по стенкам каналов. При выбранных температурах отжига (230, 330, 425°С; в потоке азота) кинетика массопереноса серебра МС определяется преимущественно диффузией вдоль межфазных границ раздела Ag/AlN: объемная самодиффузия серебра мала, а поверхностная диффузия по стенкам канала предполагается наиболее быстрой. Исходя из полученной модели, были определена температурная зависимость коэффициента диффузии серебра вдоль межфазных границ раздела Ag/AlN:

D= (2.01 ± 0.36) • Ю-9 exp (-(0'57±;г01) эВ) £

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-72-00006 (https://rscf.ru/project/22-72-00006/) «Термическая стабильность многослойных структур системы Ag/AlN». Подробности работы изложены в A. V. Druzhinin, J. Janczak-Rusch, C. Cancellieri //Phys. Status Solidi. (a). 2024 Т. 2300876. С. 1-12.

Литература

1 A.V. Druzhinin, D. Ariosa, S. Siol, N. Ott, B.B. Straumal, J. Janczak-Rusch, L.P.H. Jeurgens, C. Cancellieri // Materialia. 2019. Т. 7. С. 100400.

2 W.W. Mullins // Journal of Applied Physics. 1957. Т. 28. С. 333-339.

3 A.V. Druzhinin, C. Cancellieri, E.A. Klyatskina, A.A. Mazilkin, N.N. Khrapova, B.B. Straumal, J. Janczak-Rusch // Surf. Coatings Technol. 2023. Т. 471. С. 129880.