Влияние высокотемпературного отжига на структуру, фазовый состав и резистивные свойства пленок, полученных магнетронным распылением мишени состава MoSi2 + 20 мас.% SiC

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.

1. Impact 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.2004.12.010

2. Системы контроля загазованности оптического типа / P. M. Хамадиев, Д. Н. Федосеев, И. И. Лукица, О. Г. Зверев // Экспозиция. Нефть. Газ. – 2007. – № 11. – С. 43–45.

3. 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.

4. 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/BF01117608

5. Латушкина, 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.

6. 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.

7. Северденко, В. П. Структура тонких металлических пленок / В. П. Северденко, Э. И. Точицкий. – Мн.: Наука и техника, 1968. – 209 с.

8. 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.

9. Chou, 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-J