vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2026-71-1-31-38vestift-925Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYВлияние высокотемпературного отжига на структуру, фазовый состав и резистивные свойства пленок, полученных магнетронным распылением мишени состава MoSi2 + 20 мас.% SiCInfluence of high temperature thermal annealing on the structure, phase composition and resistive properties of films obtained by magnetron sputtering of a target of composition MoSi2 + 20 wt.% SiCРомановИ. М.RomanovI. M.

Романов Игорь Михайлович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории вакуумно-плазменных покрытий 

ул. Академика Купревича, 10, 220141, Минск 

Igor M. Romanov – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Laboratory of Vacuum Plasma Coatings at Рhysical-Technical Institute 

10, Academician Kuprevich St., 220141, Minsk 

rimigo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9409-5749ЛатушкинаС. Д.LatushkinaS. D.

Латушкина Светлана Дмитриевна – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией вакуумно-плазменных покрытий 

ул. Академика Купревича, 10, 220141, Минск 

Svetlana D. Latushkina – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Нead of the Vacuum Plasma Coatings Laboratory at Рhysical-Technical Institute 

10, Academician Kuprevich St., 220141, Minsk 

phti@tut.byЩербаковаЕ. Н.ShcherbakovaE. N.

Щербакова Елена Николаевна – кандидат физико-математических наук, доцент, ответственный за учебно-методическую работу Приборостроительного факультета 

пр. Независимости, 65, 220013, Минск 

Elena N. Shcherbakova – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Responsible for educational and methodological work at Instrument-Making Faculty 

65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk 

bntu@bntu.byhttps://orcid.org/0000-0002-9104-9883ПосылкинаО. И.PosylкinaO. I.

Посылкина Ольга Ивановна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории вакуумно-плазменных покрытий Физико-технического института 

ул. Академика Купревича, 10, 220141, Минск 

Olga I. Posylкina – Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher of the Laboratory of Vacuum Plasma Coatings at Рhysical-Technical Institute  

10, Academician Kuprevich St., 220141, Minsk 

ola-gapa@yandex.byФизико-технический институт Национальной академии наук БеларусиPhysical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусский национальный технический университетBelarusian National Technical University2026310320267113138Copyright © Романов И.М., Латушкина С.Д., Щербакова Е.Н., Посылкина О.И., 20262026Романов И.М., Латушкина С.Д., Щербакова Е.Н., Посылкина О.И.Romanov I.M., Latushkina S.D., Shcherbakova E.N., Posylкina O.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/925

Методом магнетронного распыления композиционной мишени состава MoSi2 + 20 мас.% SiC получены тонкие пленки с квазиаморфной мелкодисперсной структурой и размером кристаллитов 1–3 нм. Проведено исследование влияния температуры и продолжительности отжига на поверхностное электрическое сопротивление, структуру и фазовый состав данных пленок, которое позволило установить взаимосвязь между структурно-фазовым состоянием и величиной поверхностного сопротивления пленок. Определено, что отжиг свежеосажденных пленок при температуре выше 700 °С приводит к уменьшению величины их поверхностного сопротивления в 2,5–3 раза, а при температуре термической обработки 900 °С данная характеристика стабилизируется. На основе результатов электронографического анализа и резистивных свойств пленок установлено, что изменение поверхностного электрического сопротивления обусловлено эволюцией структуры от квазиамофной до поликристаллической. Показано, что образование стабильных фаз MoSi2 и Mo5Si3 тетрагональной модификации, а также SiC гексагональной модификации после термообработки обеспечивает стабилизацию электрических свойств пленок. Установлено, что оптимальными условиями отжига допустимо считать температуру 900 °С и продолжительность термической обработки 3 ч, при которых есть вероятность стабилизации поверхностного сопротивления, структуры и фазового состава пленок. Полученные результаты могут быть использованы при создании высокоэффективных тонкопленочных ИК-излучателей, применяемых в качестве источников света в газовых микроанализаторах.

Thin films with a quasi-amorphous finely dispersed structure and a crystallite size of 1–3 nm were obtained using the magnetron sputtering method of a composite target of MoSi2 + 20 wt.% SiC compound. A study was conducted on the influence of temperature and duration of annealing on the surface electrical resistance, structure and phase composition of these films, which made it possible to establish a relationship between the structural-phase state and the value – of the surface resistance of the films. It was determined that annealing of freshly deposited films at a temperature above 700 °C leads to a decrease in their surface resistance by 2.5–3 times, and at a heat treatment temperature of 900 °C this characteristic is stabilized. Based on the results of electron diffraction analysis and resistive properties of the films, it was found that the change in surface electrical resistance is due to the evolution of the structure from quasi-amorphous to polycrystalline. It was shown that the formation of stable phases of MoSi2 and Mo5Si3 of the tetragonal modification, as well as SiC of the hexagonal modification after heat treatment ensures stabilization of the electrical properties of the films. It was found that the a temperature of 900 °C and a heat treatment duration of 3 hours can be considered as optimal annealing modes, at which stabilization of the surface resistance, structure and phase composition of the films can be achieved. The results obtained can be used to produce highly efficient thin-film IR emitters used as light sources in gas microanalyzers. 

магнетронное распылениетонкие пленкидисилицид молибденакарбид кремнияэлектрическое поверхностное сопротивлениеструктура пленокфазовый составэлектронографический анализmagnetron sputteringthin filmsmolybdenum disilicidesilicon carbideelectrical surface resistancefilm structurephase compositionelectron diffraction analysisработа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (договор № Т25МЭ-026).the work was carried out with the financial support of the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (agreement no. T25ME-026).ReferencesImpact of environmental parameters on the emission intensity of micromachined infrared sources / O. Schulz, G. Müller, M. Lloyd, A. Ferbe // Sensors and Actuators A: Physical. – 2005. – Vol. 121, № 1. – P. 172–180. https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.12.010Schulz O., Müller G., Lloyd M., Ferber A. Impact of environmental parameters on the emission intensity of micromachined infrared sources. Sensors and Actuators A: Physical, 2005, vol. 121, no. 1, pp. 172–180. https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.12.010Системы контроля загазованности оптического типа / P. M. Хамадиев, Д. Н. Федосеев, И. И. Лукица, О. Г. Зверев // Экспозиция. Нефть. Газ. – 2007. – № 11. – С. 43–45.Khamadiev P. M., Fedoseev D. N., Lukitsa I. I., Zverev O. G. Optical gas contamination monitoring systems. Ekspo­ zitsiya. Neft’. Gaz, 2007, no. 11, pp. 43–45 (in Russian).Изучение резистивных и излучающих свойств пленок, полученных магнетронным распылением мишеней CrSi 2, WSi2 и MоSi2, для их возможного применения в инфракрасных источниках света / С. Д. Латушкина, И. M. Романов, А. Р. Лученок, O. И. Посылкина // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 ч. / ГНУ «Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси». – Мн., 2023. – Ч. 1: Материаловедение. – С. 256–268.Latushkina S. D., Romanov I. M., Luchenok A. R., Posylkina O. I. Study of resistive and emitting properties of films obtained by magnetron sputtering of CrSi2, WSi2, MoS2 targets for their possible use in infrared light sources. Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sb. nauch. tr. Ch. 1: Materialovedenie [Advanced Methods and Technologies of Materials Development and Processing. Part 1: Materials Sciences and Engineering]. Minsk, PhysicalTechnical Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, 2023, pp. 256–268 (in Russian).Chou, T. C. Pest disintegration of thin MoSi2 films by oxidation at 500 °С / T. C. Chou, T. G Nien // Journal of Materials Science. – 1994. – Vol. 29. – P. 2063–2967. https://doi.org/10.1007/BF01117608Chou T. C., Nien T. G. Pest disintegration of thin MoSi2 films by oxidation at 500 °C. Journal of Materials Science, 1994, vol. 29, pp. 2063–2967. https://doi.org/10.1007/BF01117608Латушкина, С. Д. Формирование покрытий на основе дисилицида молибдена методом магнетронного распыления для применения в оптических газоанализаторах / С. Д. Латушкина, И. М. Романов, О. И. Посылкина // Актуальные проблемы прочности / под ред. В. В. Рубаника. – Молодечно: Типография «Победа», 2020. – С. 144–155.Latushkina S. D., Romanov I. M., Posylkina O. I. Formation of coatings based on molybdenum disilicide by magnetron sputtering for use in optical gas analyzers. Rubanik V. V. (ed.). Actual Problems of Strength. Molodechno, Printing House “Pobeda”, 2020, pp. 144–155 (in Russian).Влияние технологических факторов на поверхностное сопротивление пленок, полученных магнетронным распылением мишени состава (MoSi2 + 20%SiC) / И. М. Романов С. Д. Латушкина, А. Р. Лученок, О. И. Посылкина // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 2 ч. / ГНУ «Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси». – Мн., 2024. – Ч. 2: Обработка металлов давлением. – С. 202–211.Romanov I. M., Latushkina S. D., Luchenok A. R., Posylkina O. I. Influence of technological factors on the surface resistance of films obtained by magnetron sputtering of a target of composition (MoSi2 + 20% SiC). Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov: sb. nauch. tr. Ch. 2: Obrabotka metallov davleniem [Advanced Methods and Technologies of Materials Development and Processing. Part 2: Metal Forming]. Minsk, Physical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, 2024, pp. 202–211 (in Russian).Северденко, В. П. Структура тонких металлических пленок / В. П. Северденко, Э. И. Точицкий. – Мн.: Наука и техника, 1968. – 209 с.Severdenko V. P., Tochitskii E. I. Structure of Thin Metal Films. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1968. 209 p. (in Russian).Эндрюс, К. Электронограммы и их интерпретация / К. Эндрюс, Д. Дайсон, С. Киоун; пер. с англ. М. П. Уси­ кова; под ред. Л. Г. Орлова. – М.: Мир, 1971. – 256 с.Andrews K. W., Dyson D. H., Keown S. R. Interpretation of Electron Diffraction Patterns. Springer New York, 2013. XI, 188 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-6475-5Chou, T. C. Phase transformation and mechanical properties of thin MoSi2 films produced by sputter deposition / T. C. Chou, T. G. Nieh // Thin Solid Films. – 1992. – Vol. 214, iss. 1. – P. 48–57. https://doi.org/10.1016/0040-6090(92)90454-JChou T. C., Nieh T. G. Phase transformation and mechanical properties of thin MoSi2 films produced by sputter deposition. Thin Solid Films, 1992, vol. 214, iss. 1, pp. 48–57. https://doi.org/10.1016/0040-6090(92)90454-J

The authors declare that there are no conflicts of interest present.