Лапицкая Василина Александровна – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник
ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск
Vasilina A. Lapitskaya – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Senior Researcher
15, P. Brovka Str., 220072, Minsk
Трухан Руслан Эдуардович – младший научный сотрудник
ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск
Ruslan E. Trukhan – Junior Researcher
15, P. Brovka Str., 220072, Minsk
Хабарова Анастасия Викторовна – младший научный сотрудник
ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск
Anastasiya V. Khabarova – Junior Researcher
15, P. Brovka Str., 220072, Minsk
Кузнецова Татьяна Анатольевна – кандидат технических наук, доцент
ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск
Tatyana A. Kuznetsova – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor
15, P. Brovka Str., 220072, Minsk
Чижик Сергей Антонович – академик Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, заведующий отделением теплообмена и механики микро- и наноразмерных систем
ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск
Sergei A. Chizhik – Academician of the National Academy of Sciences of Belarus, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Head of the Department of Heat Transfer and Mechanics of Micro- and Nanoscale Systems
15, P. Brovka Str., 220072, Minsk
Соловьёв Ярослав Александрович – кандидат технических наук, доцент, начальник научно-технического центра – заведующий лабораторией
ул. Казинца, 121А, 220108, Минск
Jaroslav A. Solovjov – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Scientific and Technical Center – Head of the Laboratory
121, A. Kazinets Str., 220108, Minsk
ул. Казинца, 121А, 220108, Минск
Vladimir A. Pilipenko – Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Deputy Head of the State Center “Belmicroanalysis”
121, A. Kazinets Str., 220108, Minsk
Люцко Карина Сергеевна – старший преподаватель
пр. Независимости, 65, 220013, Минск
Karyna S. Liutsko – Senior Lecturer
65, Nezavisimisti Ave., 220013, Minsk
Насевич Анастасия Александровна – магистрант
пр. Независимости, 65, 220013, Минск
Anastasiya A. Nasevich – Master’s Student
65, Nezavisimisti Ave., 220013, Minsk
Гуанбин Ю – доктор технических наук, профессор
92, Xida Str., Наньган, 150001, Харбин
Guangbin Yu – Dr. Sci. (Engineering), Professor
92, Xida Str., Nangang, 150001, Harbin
Представлены результаты исследования фазового состава, морфологии поверхности, размера зерна и механических свойств субмикроструктур на основе хрома и никеля до и после быстрой термической обработки при температуре от 200 до 550 °С. Морфологию поверхности и размер зерна определяли с помощью атомно-сило- вой микроскопии, механические свойства – методом наноиндентирования. Быстрая термическая обработка субмикроструктур на основе никеля и хрома существенно влияет на изменение фазового состава, морфологии поверхности, размера зерна и свойств. Происходит формирование силицидов (по диффузионному механизму) и новых фаз: фаза CrSi2 формируется при температуре 350 °С и выше, фаза Ni2Si – при 300 °С, а фаза NiSi – при 350 °С и выше. При изменении фазового состава происходит рост размера зерна. В диапазонах БТО от 200 до 300 °С и от 450 до 550 °С для субмикроструктур на основе хрома корреляция микротвердости и размера зерна выполняется согласно закону Холла–Петча – микротвердость растет с уменьшением размера зерна. Для субмикроструктур на основе никеля закон Холла–Петча выполняется в диапазоне температур от 200 до 300 °С и от 500 до 550 °С. В диапазоне температур 300–450 °С для субмикроструктур на основе хрома и 300–500 °С для субмикроструктур на
основе никеля микротвердость снижается с уменьшением размера зерна и наоборот, то есть происходит «отрицательный эффект Холла–Петча». Такой эффект связан с фазовыми переходами Cr → CrSi2 и Ni → Ni2Si → NiSi, реструктуризацией субмикроструктур из-за диффузионного механизма, морфологической перестройки вакансионных дефектов и отжи гом точечных дефектов внутри зерен, а также соответствующей реконструкцией межзеренных границ. Рассмотренные субмикроструктуры на основе хрома и никеля можно применять в микроэлектронике для диодов Шоттки, омических контактов и затворов.
The results of a study of the phase composition, surface morphology, grain size and mechanical properties of submicrostructures based on chromium and nickel before and after rapid thermal treatment (RTT) at temperatures from 200 to 550 °C are presented. Surface morphology and grain size were determined using atomic force microscopy. Mechanical properties were determined by nanoindentation. Rapid thermal treatment of nickel and chromium films significantly affects the change in phase composition, surface morphology, grain size and properties. The formation of silicides (according to the diffusion mechanism) and new phases occurs in the films: the CrSi2 phase is formed at temperatures of 350 °C and above, the Ni2Si phase at 300 °C, and the NiSi phase at 350 °C and above. When the phase composition changes, the grain size increases. In the RTT ranges from 200 to 300 °C and from 450 to 550 °C for chromium-based submicrostructures, the correlation between microhardness and grain size is carried out according to the Hall–Petch law – microhardness increases with decreasing grain size. For nickel-based submicrostructures, the Hall–Petch law is satisfied in the temperature range from 200 to 300 °C and from 500 to 550 °C. In the temperature range of 300–450 °C for chromium-based submicrostructures and 300–500 °C for nickel-based submicrostructures, microhardness decreases with decreasing grain size and vice versa, i.e. a “negative Hall– Petch effect” occurs. This effect is associated with the phase transitions Cr → CrSi2 and Ni → Ni2Si → NiSi, restructuring of submicrostructures due to the diffusion mechanism, morphological rearrangement of vacancy defects and annealing of point defects inside grains, as well as the corresponding reconstruction of grain boundaries. The considered submicrostructures based on chromium and nickel can be used in microelectronics for Schottky diodes, ohmic contacts and gates.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.