Un team di ricercatori dell'Università Federale Siberiana (SFU) ha ottenuto sottili film di rame/oro e ferro/palladio e ha studiato le reazioni che avvengono quando vengono riscaldati. Conoscendo questi processi, gli scienziati saranno in grado di migliorare le proprietà dei materiali attualmente utilizzati nella microelettronica. Lo studio è stato pubblicato su Journal of Solid State Chemistry .

I materiali basati su pellicole metalliche sottili sono ampiamente utilizzati nella microelettronica. I nanomateriali a base di ferro e palladio hanno proprietà magnetiche uniche e potenzialmente possono essere utilizzati per la registrazione magnetica delle informazioni ad alta densità. Uno dei principali fattori che influenzano le proprietà dei materiali a film sottile è l'alterazione della composizione della fase a seguito di reazioni chimiche e riallineamento della struttura atomica. Il lavoro dei ricercatori copre le reazioni in fase solida in film metallici sottili a due strati:rame/oro (Cu/Au) e ferro/palladio (Fe/Pl).

Gli scienziati hanno ottenuto i film Cu/Au e Fe/Pd nel centro di uso comune SFU. Fare così, hanno usato il metodo della deposizione del fascio di elettroni in alto vuoto, cioè evaporato la lega utilizzando un fascio di elettroni e poi depositato su una base portante come uno strato sottile. Lo spessore dello strato potrebbe essere regolato. Dopo aver ottenuto i film, gli scienziati hanno fatto un esperimento per studiare il corso delle reazioni chimiche nella regione di interfaccia degli elementi iniziali. Affinché le reazioni abbiano luogo, i materiali dovevano essere riscaldati ad alte temperature, cosa che avveniva direttamente nella colonna di un microscopio elettronico a trasmissione. Il team ha utilizzato uno speciale supporto per campioni che ha consentito il riscaldamento controllato di ciascun campione dalla temperatura ambiente a 1, 000°C. Insieme al riscaldamento, il team ha registrato immagini di diffrazione elettronica e ha misurato la temperatura. Così, gli scienziati sono riusciti a combinare l'inizio della reazione e la registrazione dei cambiamenti in una reazione in fase solida all'interno di un esperimento e ad assicurare un'elevata precisione dei dati.

"Abbiamo stabilito il valore del parametro d'ordine a lungo raggio e la temperatura della transizione ordine-disordine nelle fasi atomicamente ordinate formate nel corso della reazione. Gli atomi di tali fasi formano strutture ordinate di determinate forme. Abbiamo anche suggerito un meccanismo per la formazione di tali strutture ordinate. Ad esempio, nel caso del sistema Cu/Au abbiamo dimostrato come la diffusione reciproca di rame e oro nelle fasi iniziali della reazione porti all'affinamento dei grani dei materiali iniziali e alla formazione di nanocristalli di soluzione solida Cu-Au all'interno del materiale. Più tardi, si verifica una nuova struttura ordinata e inizia a crescere sulla base di queste componenti, " spiega Evgeny Moiseenko, coautore dell'opera, candidato di fisica e matematica, e un assistente di ricerca presso SFU.

Il lavoro degli scienziati aiuterà a identificare le caratteristiche dei sistemi a film sottile studiati che possono essere utilizzati nella progettazione di dispositivi microelettronici.