Absztrakt: Mélységi profilírozást használva Másodlagos Semleges Tömegspektroszkópiában, valamint Röntgen Diffrakcióval, elektromos ellenállással és TEM vizsgálatokkal megmutattam, hogy nanométeres NiSi rétegek készíthetők Ni2Si és Si(100) hordozó közötti szemcsehatár diffúzió indukált szilárdtest reakcióval alacsony hőmérsékleteken (180-200oC). A fenti reakció közbeni határfelület eltolódási sebességét is meghatároztam. A fenti mélységi profilírozási módszert alkalmaztam egyedi határfelületek eltolódási kinetikájának meghatározására nanokristályos-Ni/c-Si és nanokristályos-Ni/a-Si rendszerekben 180oC-on. A Si és Ni fogyási, valamint a reakciótermék növekedési kinetikája követi a parabolikus törvényt, azaz a vastagságok t1/2-el voltak arányosak. Amorf Si-ot tartalmazó (a-Si) rendszerben hosszabb hőkezelés időnél közel 40%Ni tartalmú réteg fejlődött ki a Si oldalán, jelezve NiSi2 fázis képződését. Ezt a Ni-nek az a-Si-bne való viszonylag nagyobb diffúziós együtthatójával értelmeztük. A Pt hatására vonatkozó eredmények azt mutatták, hogy a Pt növeli a NiSi fázis stabilitását, de nincs hatással a kinetikákra. Szemcsehatár diffúziós keveredést vizsgáltunk Ag/Au vékony filmekben is alacsony hőmérsékleteken (120-200oC). Világos kísérleti bizonyítékot szolgáltattunk Kirkendall-porozitás képződésére az Ag szemcsehatárai mentén. A pórusképződést 100 bar hidrosztatikai nyomás letiltotta. A kölcsönös diffúzió homogenizációra vezet mind az Ag és a z Au rétegben, olyan szintig, amely megfelel a szemcsehatár diffúzió indukált szemcsehatár mozgás a mozgó határok által hátrahagyott összetételeknek.

Abstract: It shown, by Secondary Neutral Mass Spectrometry, SNMS, depth profiling, X-ray diffraction, XRD, electrical resistance and TEM investigation, that nanometric NiSi layers can be produced by grain boundary diffusion induced solid state reaction between nanocrystalline Ni2Si and Si(100) substrate at low temperatures (180-200oC). The velocity of the interface shift during the above reaction was also determined. The same method for depth profiling was used to follow the kinetics of shift of the individual interfaces in the nanocrystalline-Ni/c-Si and nanocrystalline-Ni/a-Si systems at 180oC. The kinetics of the Si and Ni shrinkage as well as the growth of the reaction product followed the parabolic growth law in both systems i.e. the change of the thicknesses was proportional to t1/2. In systems with amorphous Si (a-Si), at longer annealing times, a layer with composition of about 40% Ni was developed at the Si-side, suggesting the formation of the NiSi2 phase. This was interpreted by the relatively high diffusivity of Ni in a-Si. Results on the effect of Pt showed the enhancement of the homogeneity of the NiSi phase but no effect on the kinetics of phase growth. The grain boundary intermixing in Ag/Au thin film system was also studied at low temperatures (120-200oC) for different annealing times. Clear experimental evidence is provided on nanoscale Kirkendall porosity formation along grain boundaries in Ag during the intermixing. The porosity formation was suppressed by application of 100 bar pressure. The interdiffusion leads to homogenization in both the Ag and Au layers up to levels corresponding to compositions left behind the moving boundaries during grain boundary diffusion induced grain boundary motion.