Взрывная кристаллизация плёнок аморфного кобальта в сильном неоднородном магнитном поле

Abstract

Исследован механизм взрывной кристаллизации аморфных плёнок кобальта, выращенных на аморфном углероде в отсутствии и при наличии сильного неоднородного магнитного поля. Установлено, что ключевым фактором для реализации взрывной кристаллизации является углерод, поступающий в плёнку кобальта из работающего С-магнетрона во время осаждения слоя кобальта. Легирование растущей плёнки кобальта атомами углерода приводит к затягиванию стадии существования кобальта в аморфно-кластерном состоянии до большей номинальной толщины плёнки. Магнитное поле не оказывает влияния на содержание углерода в плёнках кобальта, которое примерно одинаково и составляет 3–5 ат.%. Показано, что неоднородное магнитное поле увеличивает критическую толщину, при которой начинается взрывная кристаллизация. В плёнках, полученных без магнитов в вакуумной камере, взрывная кристаллизация реализуется в интервале номинальных толщин от 8,0 до 8,5 нм. В плёнках, полученных непосредственно на магните, процесс взрывной кристаллизации происходит в интервале номинальных толщин от 10,0 до 10,5 нм.

Досліджено механізм вибухової кристалізації аморфних плівок кобальту, вирощених на аморфному вуглецю у відсутності і за наявності сильного неоднорідного магнітного поля. Встановлено, що ключовим фактором для реалізації вибухової кристалізації є вуглець, який надходить в плівку кобальту з працюючого С-магнетрона під час осадження шару кобальту. Легування зростаючої плівки кобальту атомами вуглецю призводить до затягування стадії існування кобальту в аморфно-кластерному стані до бі льшої номінальної товщини плівки. Магнітне поле не впливає на вміст вуглецю у плівках кобальту, який приблизно однаковий і становить 3–5 ат.%. Показано, що неоднорідне магнітне поле збільшує критичну товщину, при якій починається вибухова кристалізація. У плівках, отриманих без магнітів у вакуумній камері, вибухова кристалізація реалізується в інтервалі номінальних товщин від 8,0 до 8,5 нм. У плівках, отриманих безпосередньо на магніті, процес вибухової кристалізації відбувається в інтервалі номінальних товщин від 10,0 до 10,5 нм.

The mechanism of explosive crystallization of amorphous cobalt films grown on amorphous carbon in the absence and in the presence of a strong nonuniform magnetic field is studied. As found, the key factor for the realization of explosive crystallization is carbon, which enters into the cobalt film from a working C-magnetron during the deposition of a cobalt layer. The doping of the growing cobalt film with carbon atoms prolongs stage of cobalt existence in the amorphous-cluster state to a larger nominal film thickness. The magnetic field has no effect on the carbon content in cobalt films, which is approximately the same and is 3–5 at.%. As shown, a nonuniform magnetic field increases the critical thickness at which explosive crystallization begins. In films obtained without magnets in the vacuum chamber, the explosive crystallization is realized in the range of nominal thicknesses between 8.0 and 8.5 nm. In films obtained directly on a magnet, the process of explosive crystallization occurs in the range of nominal thicknesses between 10.0 and 10.5 nm.