ИСТИНА

Материалы на основе оксидов хрома (III) хорошо известны и, как правило, используются при изготовлении защитных покрытий, различных каталитических систем, средств обработки твердых поверхностей и т.д. В последнее время с развитием спинтроники все большее внимание исследователей стали привлекать тонкие пленки на основе Cr2O3. Повышенный интерес вызван антиферромагнитным упорядочением (TN~307 K) и возможностью появления ферромагнитных свойств в напряженных пленочных структурах в районе комнатной температуры [1]. Целью настоящей работы являлось получение тонких эпитаксиальных пленок Cr2O3 в различных условиях и изучение влияния этих условий на свойства пленок. Осаждение Cr2O3 проводили методом химического осаждения из паровой фазы (MOCVD) на оригинальной установке с ниточным питателем [2]. Температуру осаждения варьировали в интервале 650-900оС, время осаждения составляло 3-240 минут. В качестве прекурсора использовали раствор ацетилацетоната хрома (III) в толуоле (С = 1.6710-3 – 1.6710-2 М/л). Пленки осаждали на монокристаллический Al2O3 с C- и R- ориентацией плоскости подложки. Полученные пленки исследовали с помощью рентгеновской дифракции, атомно-силовой микроскопии (AFM) и растровой электронной микроскопии. Рентгеновская дифракция подтвердила получение эпитаксиальных пленок Cr2O3 на С-сапфире во всем интервале температур осаждения и толщин пленок. При этом на R-сапфире по мере роста толщины наблюдали нарушение эпитаксии и появление поликристаллического оксида хрома в поверхностных слоях пленок. Различия вызваны, вероятно, преимущественным ростом пленок в направлении [0001]. В тонких (<400 нм) пленках на С-сапфире, нанесенных при температурах выше 750оС, наблюдали сдвиг рефлекса (006) Cr2O3 в область малых углов, соответствующий увеличению параметра «с» элементарной ячейки пленки до 13.720 Å по сравнению со стандартом (13.594 Å). Это свидетельствует о напряжениях в эпитаксиальной пленке, вызванных рассогласованием параметра «а» элементарных ячеек Cr2O3 и Al2O3 (4.959 Å и 4.758 Å, соответственно). По мере роста толщины наблюдали релаксацию упругих напряжений. По данным AFM шероховатость увеличивается с ростом температуры нанесения и толщины пленок. На наиболее гладких образцах средняя шероховатость Sa не превышала 1 нм, что говорит о хорошем качестве поверхности. Как правило пленки состоят блоков в форме треугольных призм, размеры которых зависят от условий нанесения и могут составлять до 50 нм в высоту со стороной треугольника до 1 мкм. Все блоки строго ориентированы относительно друг друга. Величина и количество блоков, по-видимому, коррелируют с пресыщением в газовой фазе при кристаллизации пленки и скоростью роста.