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논문 상세정보

Co/Si 다층박막에서의 고상반응에 의한 비정질상과 결정상의 생성 및 상전이

Formation of amorphous and crystalline phase, phase sequence by solid state reaction in Co/Si multilayer thin films

초록

Co/Si계에서 고상확산에 의하여 비정질상이 생성되는지의 여부를 유효구동력 개념을 이용하여 예측하였으며 유효생성열 개념 및 PDF모델로부터 결정상의 생성과 상전이를 예측하였다. 한편, DSC와 XRD를 이용하여 Co/Si다층박막에서의 비정질상의 생성여부와 결정상의 생성 및 상전이를 확인하여 모델로부터 예측한 결과와 비교하였다. Co/si계에서는 비정질상이 성장하지 않았으며 이는 유효구동력 개념으로부터 예측된 결과와 일치하였다. Co/Si계에서 생성되는 최초의 결정상은 CoSi였으며 유효생성열과 PDF모델로부터 예측된 최초의 결정상은 각각 $CO_2Si$와 CoSi였다. 따라서 Co/Si계에서 생성되는 최초의 결정상은 구조적인 요소를 고려해 PDF모델의 예측결과와 잘 일치하였다. 증착당시 Co와 Si의 조성비가 2대 1일경우와 1대 2일 경우의 상전이는 각각 $CoSi \to Co_2Si$$CoSi \to Co_2Si \to CoSi \to CoSi_2$의 초기단계의 생성기구는 각각 핵생성이 율속이었으며, 이들의 생성에 필요한 활성화에너지는 각각 1.71, 2.34, 2.79eV이었다.

Abstract

The growth of amorphous and first crystalline phase, and phase sequence by solid state reaction were examined in Co/Si multilayer thin films by DSC and XRD. The experimental results were compared with the results expected by effective driving force models, PDF and effective heat of formation models.Amorphous phase growth was not observed in Co/Si system and it was consistent with the predicted result by effective driving force. It was observed that the first crystalline phase is CoSi. According to the PDF and effective heat of formation models, the first crystalline phases were CoSi and $CO_2Si$, respectively. The experiemental results were coincident with the PDF model considering structure factors. In case of the atomic concentration ratios of 2Co : 1Si and 1Co : 2Si, the phases sequences were $CoSi\to Co_2Si$ and $CoSi \to Co_2Si \to CoSi \to CoSi_2$, respectively and it was analysized through the effective heat of formation model. The formations of CoSi, $CO_2Si$ and $COSi_2$ in initial stage were controlled by nucleation and the activation energies for the nucleation of three phases were 1.71, 2.34 and 2.79eV.

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