Перебіг фазових перетворень в тонкоплівковій системі Al/Ni при відпалі у вакуумі

де V – прискорююча напруга у вольтах [11].

З цієї формули виходить, що для електронів з енергіями від 1 до 1000 еВ довжини хвиль де Бройля лежать в межах від 10 до 0, 1 Å. Для прискорюючої напруги 200 кВ отримуємо довжину хвилі 0. 025 Å (порівняйте довжини хвиль електрона для прискорюючої напруги 5, 75, 100, 200 і 400 кВ).

Тому хвилеві властивості електронів повинні проявлятися, наприклад, при їх розсіянні на кристалах, де відстань між атомами складає 1 ÷ 3 Å. В даному випадку кристали виступають природними дифракційними гратками. [12].

За довжини хвилі порядку 0, 04 Å та типових значень міжплощинних відстаней порядку 2-3 Å кути дифракції θ становлять одиниці градусів, що дозволяє прирівняти tg2θ ≈ 2tgθ ≈ 2sinθ ≈ 2θ. Тоді закон Вульфа – Брегга 2dsinθ=nλ можна записати як d•tg2θ = nλ. Але tg2θ=R/L. Тоді   звідки, якщо опустити n – порядок відбиття, отримаємо:

де R – відстань від центру дифракційної картини (сліду первинного пучка) до дифракційного рефлексу;

L – відстань від зразка до екрану,

d – міжплощинна відстань,

λ – довжина хвилі,

Добудок Lλ називається постійною приладу С і формула для розрахування міжплощинних відстаней по електронограмі набуває вкрай простого виразу[13]:

 

 

Електронограми для даної курсової роботи були одержані при прискорюючій напрузі 75 кВ за допомогою електронографа «ЭМР-100». Прошарки алюмінія та нікелю були отримані за допомогою послідовної конденсації елементів у вакуумі на ситалову підложку, яку попередньо не нагрівали. Товщина слоїв складала 30-50 нм. Час витримки при різних температурах – 3 хв. Стала приладу C ≈ 54. 68.

На рис. 7 приведена електронограма від двошарової плівки Al/Ni до відпалу. З електронограми видно, що кільця 1, 2, 4, 5, 7, 8 належить Al, а інші – Ni. Електонограма була зроблена при температурі 20 ºС. Прирівняємо електронограму еталону та зразка, щоб зрозуміти де Al, а де Ni.

 

 

Наступним етапом було індиціювання рефлексів електронограми. Індекси Ni були знайдені за допомогою інформації з бази даних. Отримані результати наведені в табл. 1. Розраховане значення параметру aAl = 4, 049 Ȧ, аNi = 3, 523 Ȧ.

 

 

Нижче наведений рисунок, на якому накладені дві електронограми – електронограма Al/Ni при 573ºС. 

 

Індиціювання електронограми та розрахунки всіх необхідних параметрів наведено в табл. 2.

 

 

 

Виявлено два інтерметаліда AlNi3 та Al3Ni2. Отримане значення параметру для даної температури становить aAlNi3 = 3, 572Ȧ, aAl3Ni2 = 4, 065Ȧ.

Нижче наведена електронограма охолодженого зразка до 131 ºС. 

 

Розрахунки для цієї електронограми наведені в табл. 3. По результатам розрахунків параметр ґратки для цієї температури а = 3, 714Ȧ. 

 

 

 

Як бачимо фаза AlNi3 зникла, але з’явилася нова фаза Ni2Al3, що і видно з даної електронограми.

Також ми можем вирахувати ОКР (область когерентного розсіяння). Область когерентного розсіяння нам потрібна для того, щоб оцінити приблизний розмір зерен зразка. Для цього нам потрібно визначити ширину лінії на електронограмі після охолодження до 131ºС яка співпадає з електронограмой при 20ºС та є самою інтенсивною.

ОКР = С/В (3. 1)

С – стала приладу;

B – ширина лінії;

B = 0, 6 мм

ОКР = 54, 68/0, 6 = 91. 1

 

 

В процесі виконання курсової роботи було проведено фазовий аналіз електронограм системи Al/Ni: при температурі 20ºС до відпалу, при температурі 573ºС під час відпалу, та при температурі 131ºС після охолодження зразка. В результаті аналізу було виявлено фази які утворилися під час відпалу при 573ºС: AlNi3, aAlNi3 = 3, 572Ȧ та Al3Ni2, aAl3Ni2 = 4, 065Ȧ. Також було взначено, що під час охолодження до 131ºС фаза AlNi3 зникла, але з’явилася нова фаза Ni2Al3, aNi2Al3 = 4, 03Ȧ, та у фазі Al3Ni2 змінився період кристалічної гратки, який дорівнює aAl3Ni2 = 4, 028Ȧ.

Також було визначено область когерентного розсіяння для нашого зразка, яка дорівнює ОКР = 91. 1