ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОНОГРАФИЧЕСКИЕ IN SITU ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ, ИНИЦИИРОВАННЫХ ТЕРМИЧЕСКИМ НАГРЕВОМ, В МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ НАНОСИСТЕМАХ

Методами электронно-лучевого и термического испарения в высоком вакууме получены двухслойные тонкопленочные наносистемы: Al/Fe и In/Co₃O₄ (толщина индивидуального нанослоя составляла от 20 до 35 нм). Установлены элементный и фазовый составы образцов в исходном состоянии. Методами просвечивающей электронной микроскопии и дифракции электронов проведены in situ исследования процессов твердофазных реакций в полученных наносистемах. Процессы твердофазных реакций инициированы путем термического нагрева непосредственно в колонне просвечивающего электронного микроскопа с помощью специального держателя образцов. Исследованы процессы формирования фаз при твердофазной реакции между нанослоями Fe и Al. Температура начала реакции и последовательность образования фаз определены на основании данных, полученных методом in situ дифракции электронов непосредственно в процессе твердофазной реакции. В результате проведенного исследования установлено, что твердофазная реакция между нанослоями железа и алюминия начинается с формирования твердого раствора Fe(Al) уже при 100°С. Показано, что в ходе дальнейшего нагрева последовательно формируются интерметаллические фазы FeAl₆ и/или Fe₂Al₅, FeAl, Fe₃Al. Впервые прямым структурным методом зарегистрировано формирование фазы Fe₃Al в тонких пленках Al-Fe. Проведены исследования структурных фазовых переходов при твердофазной реакции в тонкопленочной наносистеме In/Co₃O₄. Установлено, что твердофазная реакция между нанослоями индия и Co₃O₄ начинается при 185°C и заканчивается при 550°C. Показано, что в результате твердофазной реакции происходит формирование тонкопленочного нанокомпозиционного материала Co-In₂O₃, в котором наночастицы кобальта однородно распределены в матрице In₂O₃. Средний размер частиц кобальта составляет 20 нм.