Ферромагнитные фазы и их свойства в системе Fe/Si(111)-подложка после отжига

мента. В план исследования были включены два фактора: xI - фракция вносимого ультрадисперсного наполнителя; X2 - нагрузка, прикладываемая к образцу. В качестве выходной переменной у рассматривалась разница температур ДT образца до начала испытаний и образца в процессе трения.

На основании матрицы планирования модель процесса изменения температуры от размера частиц может быть представлена в виде

У = Ь0 Х0 + Ь1 Л"! + Ь2 Х2 + Ь12 Х1 Х2 ,

, 1 ^30 , 1 ^30

где ь0 = 30 ^ .-=" х-0 У-, Ь1 = 30 ^ '=" Х" У',

, 1 ^30 , 1 ^30

Ь2 = 30 ^ '=1 Х' 2 У' , 2 = 30 ^ =1 Х'1 Х' 2 У' .

Коэффициенты при независимых переменных х) указывают на силу влияния факторов, а его знак -направление влияния фактора. Величина коэффициента соответствует вкладу данного фактора в выходную переменную величину при изменении значения фактора на интервал варьирования.

После решения данных уравнений с учетом условий проведения экспериментов и определения значимых коэффициентов при кодированных переменных модель процесса изменения температуры в случае трения со смазочным материалом, модифицированным ультрадисперсным наполнителем, имеет вид

у = 22,28 + 1,42х" + 0,99х2 + 1,05х" х2.

Если оценивать полученные результаты, то зависимости изменения температуры образцов имели однотипный характер, но различались по абсолютным значениям, зависящим от нагрузки. При использовании смазочного материала с ультрадисперсным наполнителем отмечалось снижение температуры на 26-32 % в сравнении с базовым смазочным материалом. Такой результат отмечался для всех наполнителей независимо от размеров частиц. При этом для фракции Ф-1 отмечалось несколько большее, до 8-12 %, снижение температуры образца, чем для порошков фракции Ф-2.

Некоторое повышение температуры для смазочных композиций с УДПАГ в начале испытаний связано с режимом приработки, когда увеличение интенсивности износа приводит к быстрому нагреву и по-

вышению коэффициента трения. Окончанием режима приработки можно считать состояние, когда значения коэффициента трения и температуры стабилизируются, а полученная шероховатость будет оптимальной.

В целом результаты исследований показали, что введение УДПАГ обеспечивает смазочному материалу высокие антифрикционные и противоизносные свойства, позволяет снизить температуру узла трения на 13-15 %, коэффициент трения скольжения на 65-70 %, что позволяет в 1,5-2 раза увеличить срок службы трибоузлов. При этом наибольшая эффективность функционального действия наполнителя достигается при концентрации от 0,5 до 1 % масс. с размером частиц до 100 нм. Разработанная математическая модель процесса изменения температуры позволит изучать рецептурные факторы, определяющие оптимальность состава создаваемых смазочных композиций. По результатам проведенной работы на смазочные композиции получены патенты Российской Федерации.

Библиографические ссылки

1. Дроздов Ю. Н., Павлов В. Г., Пучков В. Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М. : Машиностроение, 1986. 224 с.

2. Терентьев В. Ф., Еркаев Н. В., Докшанин С. Г. Трибонадежность подшипниковых узлов в присутствии модифицированных смазочных композиций. Новосибирск : Наука СО РАН, 2003. 142 с.

References

1. Drozdov Ju. N., Pavlov V. G., Puchkov V. N. Trenie i iznos v ekstremalnyh uslovijah (The friction and wear in extreme conditions). M. : Machinebuilding, 1986, 224 p.

2. Terent'ev V. F., Erkaev N. V., Dokshanin S. G. Tribonadezhnost podshipnikovyh uzlov v prisutstvii modi-ficirovannyh smazochnyh kompozicij (Tribological reliability of bearing units in the presence of the modified lubricant compositions). Novosibirsk. Nauka, 2003, 142 p.

© Докшанин С. Г., 2013

УДК 338.246

ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ФАЗЫ И ИХ СВОЙСТВА В СИСТЕМЕ FE/SI(111)-ПОДЛОЖКА ПОСЛЕ ОТЖИГА

Н. М. Ерзунова, В. С. Жигалов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: Erzunova.Nadya@mail.ru

Исследовались магнитные и структурные свойства в системе Fe/Si - подложка с ориентацией (111). Установлено, что после удаления с поверхности подложки SiO2 в системе в результате отжига при температуре 1 000 оС формируются две фазы: Fe5Si3 и FeS. Первая из них является магнитоупорядоченной.

Ключевые слова: магнитные свойства, подложка, рентгеновский спектр.

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической области

FERROMAGNETIC PHASES AND THEIR PROPERTIES IN SYSTEM FE/SI (111)-A SUBSTRATE AFTER HEAT TREATMENT

N. M. Erzunova, V. S. Zhigalov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. Е-mail: Erzunova.Nadya@mail.ru

Magnetic and structural properties in system of a Fe/Si-substrate with orientation (111) were investigated. It is established that after removal from a substrate surface SiO2 in system as a result of heat treatment at temperature of 1000 wasps two phases Fe5Si3 and FeSi are formed. The first of them is magnetic.

Keywords: magnetic properties, a substrate, a x-ray spectrum.

В настоящее время особенный интерес вызывают материалы, сочетающие в себе полупроводниковые и магнитные свойства, в которых могут быть реализованы идеи спиновой электроники (спинтроники). В этой области исследований наиболее перспективными являются образцы в системе Fe-Si, так как они обладают магнитными и полупроводниковыми свойствами и в настоящее время еще недостаточно изучены [1].

Таким образом, целью данной работы является изучение фазообразования в системе Fe/Si(111)-подложка в результате термообработки и измерение их магнитных свойств.

Исходные образцы были изготовлены нанесением пленки Fe на подложку Si с ориентацией (111) мето-

дом термического испарения с помощью электронной бомбардировки тигля. Отжиг полученной системы проводился в диапазоне температур 200-1 000 оС с шагом в 100 градусов.

В результате исследований было установлено, что слой железа, нанесенный на подложку Si без удаления с поверхности окисла, химически не взаимодействовал с подложкой. В то же время удаление окисла методом ионного травления приводило к формированию фаз, начиная с температуры в 800 оС. По рис. 1, на котором представлен рентгеновский спектр, видно, что при Т = 1 000 оС формируются две фазы: Fe5Si3 и FeSi, где первая из них является магнитоупорядочен-ной. На рис. 2 представлена зависимость намагниченности от температуры.

100

FeSi 3.166

2.244

1.245

Fe-S¡ -1000

1.94

Л <ч СЧ сч

60

70

Jr А"м":

ВО

Рис. 1. Рентгеновский спектр после термической очистки

2000 -1В00 -1600 1400 -1200 -1000 -В00 -600 400 -200 -О

1,°с

200 400 600 300 1000 1200

Рис. 2. Зависимость намагниченности от температуры

Как видно по рис. 2, после температуры отжига в 700 оС намагниченность системы падает.

Автор благодарит Г. Н. Бондаренко за рентгеновские исследования.

Библиографическая ссылка

1. Курганский С. И. и др. Электронная структура Ре81 // Физика твердого тела. Т. 44, вып. 4 / Воронежский гос. ун-т. Воронеж, 2002. 52 с.

Reference

1. Kurganski S. I. Electronic structure FeSi // Physics of a firm body Vol. 44. Voronezh, 2002, p. 52.

© Ерзунова Н. М., Жигалов В. С., 2013

УДК 623.273

ТЕХНОЛОГИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОМ ДИФРАКЦИИ БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ПОВЕРХНОСТИ GeSi

М. Ю. Есин1, А. И. Никифоров2, В. А. Тимофеев2

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: yesinmisha@gmail.com 2Институт физики полупроводников СО РАН имени академика А. В. Ржанова Россия, 630090, г. Новосибирск, просп. имени академика Лаврентьева, 13. E-mail: ifp@isp.nsc.ru

Исследовались кристаллическая структура поверхности образцов системы GeSi, полученной методом мо-лекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). С помощью картины дифракции быстрых электронов (ДБЭ) было установлено, что при разных условиях роста меняется значение n в реконструкции поверхности 2*n.

Ключевые слова: молекулярно-лучевой эпитаксии, сверхвысокий вакуум, дифракции отражения быстрых электронов, твердый раствор.

TECHNOLOGY AND INVESTIGATION BY METHOD OF THE REFLECTION HIGH-ENERGY ELECTRON DIFFRACTION OF SURFACE GeSi

M. Yu. Yesin1, A. I. Nikiforov2, V. A. Timofeev2

1 Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: yesinmisha@gmail.com

2Rzhanov Institute of Semiconductor Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 13, Lavrentieva prosp., Novosibirsk, 630090, Russia. E-mail: ifp@isp.nsc.ru

The crystal structure of the surface of samples system GeSi, obtained by method molecular beam epitaxy (MBE), is investigated. With help patterns of reflection high-energy electron diffraction (RHEED) it is found out, that with different of growth conditions the meaning n in the reconstruction surface 2*n is changed.

Keywords: molecular-beam epitaxy, ultrahigh-vacuum, reflection high-energy electron diffraction, solid solution.

Возросший интерес к эпитаксиальным структурам системы GeSi обусловливается рядом универсальных свойств. Подобные структуры, полученные методом молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), применяются в устройствах, основанных на гетеропереходе [1]. Данный метод позволяет получать и исследовать кристаллические структуры. А также технология получения является совместимой с существующей кремневой технологией.

Актуальность работы заключается в том, что данная методика является распространенной и универсальной для получения монокристаллических структур. Как известно [1], большинство всей электроники состоит из кремния, метод МЛЭ позволяет получать качественные монокристаллические структуры кремния. Целью данной работы является получение и исследование слоя твердого раствора GexSi1-x при х = 0,2 на поверхности Si(001).

В рамках данной работы исследовались два образца с верхним слоем твердого раствора Geo,2Sio,8, выращенных при температуре 400 °С с толщиной слоя 200 А и при температуре 600 °С с толщиной слоя 100 А (см. рисунок) Изучаемые системы были получены методом молекулярно-лучевой эпитаксии в сверхвысоком вакууме при давлении 10-7 Па. Контролирование структуры и морфологии пленок осуществлялось с помощью дифракции отражения быстрых электронов (ДОБЭ), толщина слоев измерялась кварцевым датчиком толщины. Источниками напыления служили электронно-лучевые испарители (ЭЛИ).

На рисунке представлена схема поперечного сечения структур в одном цикле. Образцы состоят из следующих слоев: 1 - подложка Si(001); 2 - буферный слой кремния; 3 - слой Ge0,2Si0,8.