离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

李晓娜; 聂冬; 董闯; 马腾才; 金星; 张泽

doi:10.7498/aps.51.115

摘要

采用MEVVA源(MetalVaporVacuumArcIonSource)离子注入合成βFeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下βFeSi2薄膜的显微结构变化.研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的βFeSi2表面层和埋入层.制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γFeSi2→βFeSi2→αFeSi2,CsClFeSi2→βFeSi2→αFeSi2或βFeSi2→αFeSi2.当注入参数增加到60kV,4×1017ionscm2,就会导致非晶

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Abstract

Ｉｒｏｎｓｉｌｉｃｉｄｅｆｉｌｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｍｅｔａｌｖａｐｏｒｖａｃｕｕｍａｒｃ (ＭＥＶＶＡ)ｉｏｎｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆｉｒｏｎｉｎｔｏ (1 1 1 )ａｎｄ (1 0 0 )ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｗａｆｅｒｓ.Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｕｓｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ (ＴＥＭ)ａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ (ＨＲＥＭ) .ＴｈｅβFeSi2ｆｉｌｍｓａｎｄｂｕｒｉｅｄｌａｙｅｒｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙａｎｄｄｏｓｅ .Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆα,β,γａｎｄＣｓＣｌＦｅＳｉ2 ｐｈａｓｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｓｅｒｖｅｄ .ＴｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｒｄｅｒｉｓγFeSi2→βFeSi2→αFeSi2,CsClFeSi2→βFeSi2→αFeSi2 or βFeSi2→αFeSi2.Ａｎａｍｏｒｐｈｏｕｓｌａｙｅｒｗａｓｆｏｒｍｅｄａｔ60ｋＶａｎｄ 4× 1 0 1 7ｉｏｎｓｃｍ2 ,ｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｒｄｅｒｉｓａｍｏｒｐｈｏｕｓ→β ＦｅＳｉ2 →α ＦｅＳｉ2 .Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｌｉｃｉｄｅｆｉｌｍｓｃｈａｎｇｅｗｉｔｈｔｈｅａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｔｈｅｓｉｌｉｃｉｄｅｇｒａｉｎｓｇｒｏｗｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｔｈｆｕｒｔｈｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ,ｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｉｌｉｃｉｄｅｌａｙｅｒｓｓｈｒｉｎｋｉｎｔｏｉｓｏｌａｔｅｄｉｓｌａｎｄｓａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅβ ＦｅＳｉ2 Ｓｉｂｅｃｏｍｅｓｒｏｕｇｈｅｒ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｅｘｉｓｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎβ ＦｅＳｉ2 ａｎｄＳｉｗｅｒｅａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ

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