非晶Co-Si-Zr薄膜晶化和相变行为

摘要

本文利用X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）结合俄歇电子能谱（AES）和原子力显微镜（AFM）分析了非晶Co-Si薄膜的晶化和相变过程，以及Zr作为添加元素对晶化和相变过程的影响。结果表明：Co-Si-Zr溅射非晶薄膜热处理时，同时析出CoSi、CoSi2晶化相，与Co-Si溅射薄膜不同；至特定温度，CoSi相逐渐向CoSi2相转变。晶化初始相取决于系统的有效形成热和非晶薄膜的短程结构因素。掺杂Zr元素提高了形核势垒，增大了晶化激活能，抑制了晶化相的形核和长大，使非晶Co-Si-Zr薄膜起始晶化温度比Co-Si薄膜有所提高。然而，温度超过750℃时，随着Zr的阻碍作用的减弱和ZrSi2的形成，加速了晶化相CoSi向CoSi2的转变。中间层Zr对Co-Si薄膜晶化和相变过程有着与掺杂Zr相似的影响，影响程度的差异是因为Co-Si薄膜中的Zr含量不同。Co-Si-Zr薄膜经高温热处理后，表面平整。Zr作为中间层则起了扩散阻碍层的作用，延迟了Co向Si基底的扩散迁移，有利于得到平整的CoSi2/基底Si界面。