Получение субмикронных пленок кобальта с использованием оксалата кобальта в качестве прекурсора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Установлена возможность получения пористых двумерных структур (пленок) кобальта (Co) субмикронной толщины с использованием оксалата кобальта в качестве прекурсора при термической обработке в потоке водорода. Показано, что формирование двумерных структур на жидких легкоплавких металлах (In, Ga) позволяет избежать образования трещин и увеличить цельность тонких пленок Co. Показано, что толщина плёнок Co на кремнии достигает 100 нм, но линейный размер таких листков кобальта не превышает 20 мкм. Использование легкоплавкого индия в качестве подложки позволяет увеличить средний размер пленок кобальта по сравнению с его пленками на кремнии без промежуточного индиевого слоя. Материал представляет собой тонкие двумерные слоистые структуры пористого кобальта, образованные переплетением цепочек зерен металла. Толщина пленки составляет ~500 нм, а линейный размер достигает 200 мкм. Установлена возможность получения прочной металлической пленки Co – 10% Ga на массивной капле галлия размером 20 × 15 мм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. И. Алымов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

Н. М. Рубцов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук; Объединенный институт высоких температур Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка; Москва

В. А. Зеленский

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

А. Б. Анкудинов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

О. Д. Боярченко

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

А. Е. Сычев

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

В. И. Черныш

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

Г. И. Цветков

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: nmrubtss@mail.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Kafizas A., Carmalt C. J., Parkin I. P. // Coord. Chem. Rev. 2013. V. 257. P. 2073. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2012.12.004
  2. Chang L., Montoye R.K., Nakamura Y. et al. // IEEE J. Solid State Circuits. 2008. V. 43. P. 956. https://doi.org/10..1109/JSSC.2007.917509
  3. Ivanova A.R., Nuesca G., Chen X. et al. // J. Electrochem. Soc. 1999. V. 146. P. 2139. https://doi.org/10.1149/1.1391904
  4. Kaloyeros A. E., Londergan A., Arkles B. Method of interlayer mediated epitaxy of cobalt silicide from low temperature chemical vapor deposition of cobalt. US Pat. 6,346,477. 2002.
  5. Zaera F. // Coord. Chem. Rev. 2013. V. 257. P. 3177. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2013. 04.006
  6. Elliott S. D., Dey G., Maimaiti Y. // J. Chem. Phys. 2017. V. 146. P. 052822. https://doi.org/10.1063/1.4975085
  7. Смирнов Ю.М. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 4. С. 3. https://doi.org/10.1134/S0207401X18090121
  8. Васильев А.А., Дзидзигури Э.Л., Ефимов М.Н. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 6. С. 18. https://doi.org/10.31857/S0207401X21060157
  9. Викулова М. А., Цыганов А. Р., Артюхов Д. И. и др. // Хим. физика. 2023. Т.42. №11. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X23110092
  10. Чижик С.А., Грибов П.А., Ковальский Л.Ю. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 2. С. 17. https://doi.org/10.1039/D4CP00581C
  11. Lammers D. // Semicond. Manuf. Des. Community. 2017. semimd.com/ blog/2017/12/21.
  12. Singer P. // Semicond. Des. Manuf. Community. 2018. http://semimd.com/blog/ tag/cobalt/
  13. Londergan A.R. Nuesca G., Goldberg C. et al. // J. Electrochem. Soc. 2001. V. 148. P. 21.
  14. Dorovskikh S. I., Hairullin R. R., Sysoev S. V. et al. // Surf. Eng. 2016. V. 32. P. 8. https://doi.org/10.1179/1743294414Y.0000000424
  15. Samal N., Chetry K. B., Rook K., Hayes A. et al. // J. Vac. Sci. Technol. B. Nanotechnol. Microelectron. Mater. Process. Meas. Phenom. 2014. V. 32. P. 011206. https://doi.org/10.1116/1.4836455
  16. Georgi C., Hapke M., Thiel I., Hildebrandt A. et al. // Thin Solid Films. 2015. V. 578. P. 180. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.01.052
  17. Ramos B. K., Saly M. J., Chabal Y. J. et al. // Coord. Chem. Rev. 2013. V. 257. P. 3271. https://doi.org/10.1557/jmr.2018.379
  18. Yang Y., Fei H., Ruan G., Tour D.M. // Adv. Mater. 2015. V. 27. № 20. P. 3175. https://doi.org/10.1557/jmr.2018.379
  19. Алымов М.И., Рубцов Н.М., Зеленский В.А. и др. Способ получения ультратонких листов пористых металлов и сплавов: Пат. 2819948 // Б.И. 2024. № 16. C. 45.
  20. Корякин А.А., Кукушкин С.А., Осипов А.В., Шарофидинов Ш.Ш. // ФTT. 2022. Т. 64. № 1. С. 117.
  21. Кукушкин С.А., Осипов А.В., Бессолов В.Н., Коненкова Е.В. и др. // ФТТ. 2017. Т. 59. C. 660. https://doi.org/10.21883/ftt.2017.04.44266.287
  22. Sakalo T.V., Kukushkin S.A. // Appl. Surf. Sci. 1996. V. 92. P. 350. https://doi.org/10.1016/0169-4332(95)00254-5.
  23. Zheng S., Zeng M., Cao H., Zhang T. et al. // Sci. China Mater.P. 1087. https://doi.org/10
  24. Rubtsov N.M. Key Factors of Combustion. From Kinetics to Gas Dynamics. Springer International Publishing AG, 2017. ISBN 978-3-319-45996-7
  25. Alymov M.I., Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Zelensky V.A. et al. // Mendeleev Commun. 2016. V. 26. P. 452.
  26. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Под ред. Лякишева Н.П. Т. 2. М.: Машиностроение, 1997.
  27. Алымов М.И., Рубцов Н.М., Зеленский В.А. и др. Способ получения пористого металла, сплава или псевдосплава: Пат. 2815844 // Б.И. 2024. № 9. C. 30.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфология пористой пленки кобальта, полученной из оксалата Со, нанесенного на поверхность Si(100): общий вид (а) и область (б), выделенная на рис. 1а маркером в виде окружности, при большем увеличении. При получении пленок кобальта насыщенный спиртовой раствор исходного оксалата Co разбавляли в 10 раз.

Скачать (350KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Морфология пористой пленки кобальта, полученной из оксалата Co (а), нанесенного на поверхность In/Si(100), и область (б), выделенная на рис. 2а маркером в виде окружности, при большем увеличении. При получении пленок кобальта насыщенный спиртовой раствор исходного оксалата Co разбавляли в 5 раз.

Скачать (562KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фрагмент образца Со–In–Si(100). При получении пленок кобальта насыщенный спиртовой раствор исходного оксалата Co разбавляли в 5 раз.

Скачать (252KB)
Метаданные
5. Рис. 4. а – Морфологические особенности пленки кобальта, полученные с помощью оптического микроскопа, в левом верхнем углу представлен внешний вид образца Со–In–Si(100); б – СЭМ-изображение поверхности индия после термообработки, нанесенного на подложку Si(100); в – СЭМ-изображение пленки кобальта со следом алмазного индентора; г – увеличенное изображение в области следа индентора.

Скачать (698KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изображение СЭМ морфологии фрагментов тонкой пористой пленки кобальта в структуре Сo–Ga–Si(100).

Скачать (313KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Морфология пористой пленки кобальта, полученной из оксалата Co (а), нанесенного на поверхность Ga/Si(100); б – фрагмент области, отмеченной маркером на рис. 6а в виде окружности, при большем увеличении.

Скачать (524KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Металлическая пленка Co – 10% Ga на капле галлия: а и б – разные положения подложки.

Скачать (142KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025