Синтез кубического нитрида ниобия реакционной диффузией и горением в азоте тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат наук Линде, Александр Викторович

• Линде, Александр Викторович
• кандидат наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат наук Линде, Александр Викторович

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1 Кристаллическая структура S-NbNx

1.2 Фазовая диаграмма системы Nb-N

1.3 Методы получения S-NbNx и его применение

1.3.1 Осаждение тонких 5-NbNx пленок через газовую фазу

1.3.1.1 Физическое (PVD) и химическое (CVD) осаждение из газовой фазы

1.3.1.2 Применение пленок из 8-NbNx

1.3.2 Другие методы получения

1.3.3 Выскокотемпературная реакционная диффузия

1.3.4 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)

1.3.4.1 История метода

1.3.4.2 Принцип

1.3.4.3 Фильтрационное горение

1.3.4.4 Получение 5-NbNx фильтрационным горением в атмосфере азота

1.4 Цели диссертации. 35 2. Методика эксперимента. 36 2.1 Методика синтеза

2.1.1 Исходные материалы

2.1.2 Приготовление образцов для реакционной диффузии и СВС

2.1.2.1 Приготовление образцов для реакционной диффузии

2.1.2.2 Приготовление образцов для СВС

2.1.3 Реактор с печью. 3

2.1.4 СВС-реакторы

2.1.4.1 СВС-реактор высокого давления

2.1.4.2 СВС-реактор для более низких давлений с окошком. 42 2.2 Дополнительная аппаратура и методики

2.2.1 Установка для рентгеноструктурного анализа

2.2.2 Сканирующий электронный мокроскоп

2.2.3 Волнодисперсионный (ВД) количественный микроанализ

2.2.4 Определение содержания азота по привесу и химическим анализу методом Кьельдаля

2.2.5 Магнитные измерения. 48 3. Результаты и их обсуждение. 51 3.1 Синтез диффузией

3.1.1 Синтез диффузией порошков б-МЬИ* со средним размером частиц 43 мкм

3.1.1.1 Методика эксперимента. 5

3.1.1.2 Микроструктура

3.1.1.3 Рентгеноструктурный анализ

3.1.1.4 Магнитные свойства и критическая температура Тс как функция х

3.1.1.5 Выводы

3.1.2 Синтез диффузией порошков б-МЫМ* с максимальным размером частиц 20 мкм

3.1.2.1 Методика эксперимента

3.1.2.2 Микроструктура

3.1.2.3 Зависимость х от условий синтеза

3.1.2.4 Рентгеноструктурный анализ

3.1.2.5 Критическая температура Тс

3.1.2.6 Выводы

3.2 СВС

3.2.1 СВС порошков 8-МЬНс при высоких давлениях азота (48-230 МПа)

3.2.1.1 Методика эксперимента

3.2.1.2 Скорость горения

3.2.1.3 Микроструктура. 8

3.2.1.4 Зависимость содержания азота х от давления азота ДЛУ-

3.2.1.5 Рентгеноструктурный анализ

3.2.1.6 Критическая температура Гс как функция а

3.2.1.7 Выводы

3.2.2 СВС порошков б-ИЬ^ при более низких давлениях азота (0,12-10 МПа)

3.2.2.1 Эксперимент

3.2.2.2 Экспериментальное исследование режимов горения

3.2.2.3 Сравнение теории и эксперимента

3.2.2.4 Выводы. 100 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 102 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез кубического нитрида ниобия реакционной диффузией и горением в азоте»

ВВЕДЕНИЕ

Кубический нитрид ниобия 5-NbNx прежде всего представляет интерес благодаря относительно высокой температуре перехода в сверхпроводящее состояние Тс = 17,3 К. Критическая температура зависит от дефектности кристаллической решетки, в частности от концентрации вакансий в подрешетках метала и неметалла. Чем меньше дефектность обеих подрешеток (чем ниже концентрации вакансий металла и неметалла), тем выше значение температуры Тс. Как следствие Гс зависит от атомного отношения азота к ниобию х, при изменении которого варьируются концентрации вакансий азота и ниобия. Литературные данные по вопросу какому именно х соответствует наименее дефектная кристаллическая решетка и соответственно наивысшая Тс противоречивы. С одной стороны она соответствует стехиометрическому нитриду с х = 1,00, но с другой - нестехиометрическому с х = 0,98. Установление точного х, которому соответствует максимальное значение Тс является исключительно выжным для уточнения сверхпроводящих свойств 5-NbNx.

В данной диссертации кубический нитрид ниобия с различными х получали из порошка ниобия в атмосфере азота высокотемпературной реакционной диффузией, а также самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС). Принципиальной разницей между этими двумя методами является то, что СВС протекает за счет внутреннего тепла, выделяющегося при реакции азотирования, в то время как синтез диффузией протекает за счет тепла, подводимого извне (нагрев в печи). После синтеза критическая температура Тс была измерена для продуктов с различными х, полученными обоими методами. Было также проведено исследование и сравнение зависимостей Тс(х).

При СВС в атмосфере азота возможны два различных режима фильтрационного горения: «поверхностный» и «послойный». «Послойный» реализуется в случае, когда образец фактически не препятствует фильтрации азота вовнутрь (она самопроизвольна). В таком режиме фронт горения имеет плоский профиль. Как правило «поверхностный» режим имеет место при низких давлениях азота, когда поры образца содержат недостаточное количество азота для полного превращения в нитрид и для поддержания горения требуется подвод азота извне. Возникающая малая разница давления между зоной горения и объемом реактора не обеспечивает требуемой скорости фильтрации. Для того чтобы подвестись внутрь образца газ должен преодолеть большее расстояние по сравнению с поверхностью, что при слабых скоростях фильтрации приводит к поглощению практически всего азота на поверхности. Это приводит к возникновению

вогнутого фронта горения и к неполному превращению твердого реагента внутри образца. Таким образом, исследование режимов горения представляет интерес с точки зрения получения продукта с равномерным химическим и фазовым составом.

Моя диссертация состоит из трех основных частей: (I) Обзор литературы, (II) Методика эксперимента и (III) Обсуждение результатов.

Обзор литературы включает в себя следующее:

• Презентация кристаллической структуры 8-№>1\[х с вакансиями азота и ниобия

• Презентация фазовой диаграммы 1ЧЬ-К с нитридными фазами с различным содержанием азота и их кристаллические структуры. Обсуждение вопроса: «Почему, как реакционной диффузией, так и СВС возможно получение однофазного продукта, состоящего только из 8-ЫЬМх?»

• Презентация различных методов получения б-МШ* (таких как физическое и химическое осаждение из газовой фазы, выскотемпературная реакционная диффузия и СВС), а также обсуждение их преимуществ, недостатков и применение б-МЬ^

• Цели диссертации

В Методике эксперимента будет представлено оборудование, которое использовалось для получения б-ЫЬ^, как реакционной диффузией, так и СВС. Будет рассмотрено дополнительное оборудование для исследования микроструктуры и фазового состава продукта, определения содержания азота х и критической температуры Тс.

Механизм образования 8-НЫЧт будет рассмотрен в параграфе «Обсуждение результатов». Будут рассмотрены измеренные значения Тс для различных х в продуктах, полученных реакционной диффузией и СВС, а также будет проведено сравнение зависимостей Тс(х) друг с другом. Будет установлено точное значение х, которому соответствует максимальное значение Тс. С другой стороны экспериментально и теоретически будет показано существование двух различных режимов фильтрационного горения таких как «поверхностный» и «послойный» режимы горения. Будет проведено сравнение теории с экспериментом.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Кристаллическая структура б-Г^ЬЗЧ*

Кубический нитрид ниобия 8-МЬЫх имеет структуру типа КгаС1 [1] (гранецентрированная решетка, Рис. 1а). Он также состоит из двух гранецентрированных решеток ниобия и азота, встроенных друг в друга. В реультате каждый атом ниобия заключен в октаэдр из атомов азота и наоборот и таким образом координационное число атомов каждого сорта равно 6. Кубический нитрид ниобия имеет пространственную группу РшЗт, параметр решетки а = 4,3927 А и расчетную плотность й = 8,38 г/см3 [2].

Согласно работе [3] кубический нитрид ниобия может существовать в

довольно широкой области гомогенности 0,864 < х < 1,062. При изменении х преимущественно деффекная решетка по азоту (Ш^Ь < 1, Рис. 16) трансформируется в преимущественно дефектную решетку по ниобию (ШчГЬ > 1, Рис. 1в). С другой стороны обе подрешетки даже в стехиометрическом нитриде (N/N5 = 1) могут быть дефектными [1, 4] и согласно [5] концентрация каждого типа вакансий достигает значения около 3,3%. Однако это значение отличается от 13%, опубликованных Денкером в [6], который, к сожалению, не указал точную ссылку.

О мь

Рис. 1. Кристаллическая структура З-ШЫ*: (а) - стехиометрический нитрид ниобия (ЪШЬ = 1), (б) - нестехиометрический нитрид ниобия (ЪШЬ < 1) с вакансиями азота, (в) - сверхстехиометрический нитрид ниобия (N/14Ь > 1) с вакансиями ниобия.

Концентрация атомных вакансий может быть рассчитана, если известна плотность, химический состав и параметр решетки [7]. Уравнение (1) представляет собой массу элементарной ячейки, деленную на ее объем, то есть ее плотность:

а- /У0-10

-24

(1)

где Мнь и Мк - атомные массы ниобия и азота соответственно; у их- доля узлов в кристаллической решетке соединения М^Ы*, занятая соответственно атомами ЫЬ и И; а - параметр решетки в ангстремах и Щ - число Авогадро.

Уравнение (1) содержит две неизвестных, у их. Второе уравнение имеет решение, потому что отношение х/у по сути является стехиометрическим коэффициентом, который определяется химическим анализом. При объединении с уравнением (1) мы получаем долю вакансий в каждой подрешетке (1 -х) и (1 -у).

Деффектность решетки напрямую влияет на величину параметра решетки а [1, 3]. Считается, что максимальное значение а соответствует стехиометрическому нитриду с х = 1,00 [1, 3, 4]. На Рис. 2 (кривая 1) показана зависимость параметра решетки а кубического нитрида ниобия от х согласно данным, приведенным Брауэром и др. [3]. Максимум на кривой Брауэра соответствует примерно стехиометрическому ИЫМ* (х « 1). При отклонении х от единицы значения параметра решетки а уменьшаются. Это объясняется образованием вакансий азота (х < 1) и ниобия (х > 1), которые искажают кристаллическую решетку и уменьшают а. С другой стороны максимальное значение параметра решетки соответствует нестехиометрическому нитриду с х ~ 0,98 [7, 8]. Кривая Стормса (Рис. 2, кривая 2) аналогична приведенной Брауэром и отличается лишь тем, что ее максимум смещен в сторону меньших х (Дх « 0,02; максимум а при х = 0,98). Таким образом, литературные данные о зависимости параметра решетки а от х противоречивы и вопрос какому именно х соответствует максимальное значение а (и соответственно наименее дефектная структура) является открытым.

4,392 4,390 4,388 4,386 < 4,384 4,382 4,380 4,378 4,376

0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04 1,06

л*

Рис. 2. Зависимость параметра решетки а в кубическом нитриде ниобия 8-КтЬКх от х: (1) согласно Брауэру и др. [3] и (2) Стормсу [7].

о о

о ° о

-а

ч

2 ЧАо'

. О

1 у

.' о о

о - 0

о °'.о о о ■ о О о'.

т I I-1-1-1-1-1-1-1—г

Кристаллическая дефектность также оказывает влияние на значение критической температуры Тс. Согласно [1, 4] максимум на зависимости Тс(х) соответствует стехиометрическому нитриду (х = 1,00), но с другой стороны - нестехиометрическому с х ~ 0,98 [9]. То есть литературные данные по данному вопросу также противоречивы. Установление максимума на зависимостях а(х) и Тс(х) является исключительно выжным для уточнения сверхпроводящих свойств 5-ЫЬМх. Изучение зависимости Гс от х без одновременного изучения (на тех же образцах) зависимости а от х и могло привести к противоречиям в литературных данных о максимуме на зависимостях а(х) и Гс(х), который по всей вероятности должен быть при одном и том же х. Поэтому в моей диссертации во избежание неопределенностей были синтезированы однофазные образцы, состоящие из с различными х. На них исследовались зависимости а(х) и Тс(х), а

также Тс(а) во всей полученной области гомогенности б-КТЫ^.

1.2 Фазовая диаграмма системы

Было проделано много работы по исследованию фазового равновесия и уточнения структурных свойств фаз в системе ниобий-азот. Было предложено несколько различных фазовых диаграмм системы ниобий-азот. Брауэр и Эссельборн [10] показали насыщенную азотом область, в которой при температурах 1280-1400°С существуют две фазы, у-ЖцЫз^. и б-МЫЧц^,. Тогда как при температуре выше 1400°С переход у-М^Ыз^ —> 5-КЬК,=>г разделяется тройной точкой с двухфазной областью высшего порядка (фазовый переход второго рода без двухфазной области). При Т = 1100-1280°С была также показана фаза ё'-ЫЬЫго^. Гуард и др. [11] исследовал насыщенную азотом область азотированием объемных металлических ниобиевых образцов и не обнаружил фазы б'-ГчПэН^э- Также его фазовая диаграмма не содержит фазового перехода второго рода у-Т^Ыз^, —> 8-МЬЫЬ1:>,. Более поздняя версия была предложена Левинским [12], который построил р-Т-х диаграмму на основе литературных данных. Его диаграмма вошла в справочник по двойным фазовым диаграммам [13], однако, определение фазы б-МЬИ^ не было дано. Брауэр и Керн [14] также предложили фазовую диаграмму с детальной информацией по равновесным давлениям азота, при которых фазовый переход второго рода у —> 5 протекает при 1400°С.

Согласно вышеперечисленным исследованиям фазы Р-М^^, у-МЬ4'Ы3±>,: 8-МЬМ]±у и являются стабильными, в то время как фаза 5'-]\'ЬМ~о д является промежуточной и возникает при фазовом переходе из т^ШЧ^ в б-ШМ^. В работе [15] был произведен расчет фазового равновесия, однако, фазы у-Т^Из^ и ^-№>N1^ не были включены в

фазовую диаграмму, так как их существование считались возможным при стабилизации кислородом.

Не смотря на то, что было проведено много исследований системы ИЬ-Ы, удовлетворительный и недвусмысленный уровень знаний по фазовым реакциям не был достигнут. Различные предложенные фазовые диаграммы [10-15] противоречивы. Поэтому в данной кандидатской диссертации принимается во внимание наиболее поздняя фазовая диаграмма [16, 17] (Рис. 3), которая была предложена с учетом предшествующих исследований и которая согласововалась с результатами, полученными в настоящей работе.

МЬ а{% N

Рис. 3. Фазовая диаграмма [16, 17] системы №>-К

В работах [16, 17] фазовое равновесие в системе МИМ было исследовано при помощи

диффузионных пар, количественного ЭД-микроанализа и дифференциальной

сканирующей калориметрией. Были обнаружены следующие фазы: а-МЬ(М) - твердый

раствор (ОЦК структура); р-^Ы^ - гексагональная структура (тип \У2С);

"/-КЬ4Мз±>. - тетрагональная структура (искаженная решетка типа ЫаС1); б-ШЫ^ - ГЦК

структура (тип ИаС1); т^МзЫ^ - гексагональная структура (тип Т1Р). Другие фазы

найдены не были. Однако в работе [18] были показаны другие насыщенные азотом фазы,

такие как ЫЬ5"Ы6 (гексагональная структура) и КЬ4К5 (тетрагональная структура). Стоит

также отметить, что в некоторых литературных источниках [19] фаза г|-ЫЬМ)±у иногда

10

обозначается, как s-NbNi^,, однако, в диссертации соблюдается маркировка, предложенная в [16, 17].

В диссертации было нужно получить кубический нитрид ниобия 8-NbNi±J,. Для этого использовались высокие давления (до 230 МПа) и высокие температуры, как при синтезе диффузией, так и при СВС. Температура синтеза поддерживалась выше 1300-1320°С (наивысшая температура, при которой стабильна фаза ri-NbNiiy [17]), что позволило получить именно фазу 5-NbN|±>„ Далее, после синтеза скорость охлаждения оказывалась достаточной для избежания фазового превращения S-NbNi±J, —> r|-NbN]±>, (таким образом 6-NbNiij, получался закалкой).

Стоит отметить, что при обсуждении фазового равновесия в системе Nb-N иногда используется переменная "у" для того, чтобы отобразить соотношение азот/ниобий в фазах более отчетливо.

1.3 Методы получения 5-NbN* и его применение

1.3.1 Осаждение тонких S-NbN* пленок через газовую фазу

1.3.1.1 Физическое (PVD) и химическое (CVD) осаждение из газовой фазы

Тонкие нитридные пленки могут быть получены напрямую испарением элементов или соединений (физическое осаждение) или термическим/химическим разложением молекул прекурсора на поверхности подложки (химическое осаждение). Это наиболее распространенные методы полчения 5-NbNx, и поэтому они будут описаны в деталях. Их достоинства и недостатки далее будут сравниваться с методами, использовавшимися в данной диссертации (такими, как СВС).

Метод физического осаждения включает в себя различные методики по осаждению тонких пленок. Наиболее известной в полупроводниковой промышленности является процесс напыления. Он основан на ионной бомбардировке источника материала (так называемой «мишени») и последующего выброса материала мишени в газовую фазу (Рис. 4). Этот материал (в атомарной форме) повсеместно оседает в пределах реакционной камеры, включая подложки, находящиеся внутри. Ионизированные атомы (в основном атомы аргона) используются для бомбардировки мишени. Такие позитивно заряженные ионы аргона создаются в электронной плазме, которая получается при помощи магнетрона, в котором мишень служит в качестве катода. Напряжение смещения, приложенное к катоду магнетрона обычно составляет -300 В или более. Благодаря выскому напряжению, ионы разгоняются в сторону мишени и выбивают нейтральные

11

атомы поверхности. Для того, чтобы осаждением получить тонкие пленки нитрида ниобия в качестве мишеней используют металлический ниобий, и процесс напыления протекает в атмосфере азота:

(2)

Радикалы азота, образованные в плазме, встраиваются в решетку ниобия и осаждаются на поверхность пожложки, формируя кубический нитрид ниобия б-НЫЧ*. Если используются раегирующие газы, то процесс назвается реакционным напылением.

¡Аргон, азот

Подложка из

Пленка ММ

:г:г13

°с!.(оо. :Аг ; А Г '

\/

Мт

Электшч. поле / плазма

Анод

Ниобиевая мишень (катод)

Рис. 4. Реакционное напыление №)1Ч. Азот (синий) внедряется в пленку МЬЫ (сине-желтая).

В реакционном напылении также используются поликристаллические мишени из ЫЪМ (без использования газообразного азота) для получения стехиометрических пленок из №>]Ч. Единственной проблемой, которая может возникнуть в этом случае - это получение нестехиометрического в начале осаждения из-за преимущественного распыления

более легкого элемента, азота.

Химическое осаждение - это процесс, в котором тонкая твердофазная пленка получается из газовой фазы за счет химической реакции. Наличие химической реакции и отличает химическое осаждение от физического, при котором протекают такие процессы, как испарение/сублимация и затем осаждение [20]. По сравнению с физическим химическое осаждение является более сложным, поскольку включает в себя не только диффузинные процессы, но также различные реакции при высокой температуре, как в газовой фазе, так и на поверхности. Рис. 5 демонстрирует перенос вещества и этапы реакции в ходе типичного процесса химического осаждения. Вначале один из прекурсоров

должен продифунднровать из основного потока к поверхности подложки. Пока прекурсор еще находится в газовой фазе над подложкой он может учавствовать в газофазных реакциях, которые могут приводить к его частичному разложениею с образованием промежуточных продуктов реакции. При адсорбировании прекурсоров на поверхности они могут также десорбировать с нее, опять диффундировать на поверхность или реагировать (разлагаться) с образованием тонкой пленки.

Транспорт к поверхности

Абсорбция реагентов

Г Массовый поток

Газофазные реакции

Поверхностные реакции Поверхностная диффузия

Десорбция Десорбция реагентов бипродукта

Рост островков

Рост пленки

Рис. 5. Схема процесса химического осаждения и протекающих реакций

Классический процесс химического осаждения бинарных соединений обычно происходит с участием двух исходных реагентов, одним из которых является металлсодержащий прекурсор (например, МЬС15, №>Р5) , а вторым реакционный газ (например, аммиак, азот, водород или их комбинации):

№>С15(г) + 1\'Н3(г) + Н2(г)-> 5-№Щтв) + 5НС1(тв)

(3)

Тонкие пленки из МЬЫ с относительно высокой критической температурой Тс до 16 К были получены физическим осаждением из №> мишеней в реакционной газовой смеси азота с аргоном на подложке из MgO при комнатной температуре, а также на подложке из сапфира при температуре 500°С [21]. Тонкие пленки кубического нитрида ниобия были получены осаждением на стальные подложки магнетронным напылением (физическое осаждение) в атмосфере азота с аргоном при комнатной температуре [22]. При повышении температуры осаждения было отмечено появление гексагональных фаз. Максимально

известное на данный момент значение Тс = 17,ЗК было получено в пленках, полученных в работе [23].

Ойа и Онодера [1] получали сверхпроводящие пленки нитрида ниобия (Тс шах = 14,0 К) реакцией газообразного №>С15 с ЫН3 и Н2 при атмосферном давлении в продуваемой кварцевой трубке при температуре подложки выше 900°С (химическое осаждение). Пленки из кубического нитрида ниобия были получены взаимодействием М>С15 и (МН^М^), который использовался в качестве источника азота при атмосферном давлении при 400-580°С [24].

Порошки также могут быть получены химическим осаждением. Троицкий с коллегами [25] получил сверхпроводящий порошок (Тс тах = 14,3 К) с размером

частиц 28-44 нм из смеси КЬГ5 + И2 в потоке азотной плазмы. В этой работе основным фактором, влияющим на состав нитрида х, являлась скорость подвода ЫЬР5 при постоянной скорости подвода N2. В работе [26] порошок З-ТЧЬ!4^ с размером частиц примерно 100 мкм получали нагреванием газообразного ЫЬС15 в потоке аммиака при 1000°С.

Физическое осаждение является довольно сложным процессом, кинетика которого включает несколько стадий: транспорт газа в зону реакции, переход молекул в активные состояния (ионизация, диссоциация, возбуждение и т.д.), транспорт активных частиц в направлении поверхности мишени, подложки, а также стенок реакционной камеры; взаимодействие активных частиц с поверхностями и откачка остаточных продуктов из камеры. Как сам процесс, так и фазовый состав пленок (и соответственно их свойства) зависят от каждой из этих стадий [27]. Поэтому при физическом осаждении требуется точно контролировать подачу азота, который взаимодействует с материалом мишени, а также общее давление (с инертным газом) в рабочей камере. Также необходимо контролировать скорость осаждения ШМ регулированием тока и напряжения, подаваемых на ЫЬ мишень в магнетроне, и материала, и температуры подложки в процессе осаждения [28].

Основным недостатком химического осаждения является сложность газофазных реакций (об этом упоминалось ранее). Таким образом, выбор прекурсоров для реакции, точный контроль парциального давления каждого из компонентов в газовой смеси, а также их массовый поток являются исключительно важными с точки зрения получения желаемого однофазного продукта.

Поскольку кубический нитрид ниобия 5-1ЧЫЧх является наилучшим сверхпроводником среди фаз системы МЬ-!М (в частности он обладает наиболее высокой критической температурой Тс = 17,3 К, см пункт 1.3.1.2). Однако сложность процесса физического и химического осаждений не редко приводит к получению таких фаз, как р-М^И (не сверхпроводящая [29]), г|-№>1\[х (не сверхпроводящая [1]), №>4М5 (с низкой Тс = 8,0 - 8,5 К [1]) и МЬ3М4 (даже не представленная в [16, 17] и не сверхпроводящая [29]). Иногда в качестве примеси к основной фазе появляется также аморфная фаза КЬЫХ.

В работе [30] пленки нитрида ниобия получали варьированием критических параметров процесса: парциальным давлением азота Р(И2) в газовой смеси Аг/Ы2 и прикладываемого напряжения смещения к подложке (при физическом осаждении). Осаждением были получены пленки кубического нитрида ниобия б-МЫЧ* при Р(Ы2) = 4-10"4 торр. При повышении Р(Ы2) происходило увеличение содержания второй, гексагональной фазы г|-МЬЫх. При постоянном давлении Р(1Ч2) = 4 • 10"4 торр изменение напряжения смещения от - 50В до -150В приводило к образованию менее упорядоченной структуры (пики на рентгенограмме уширялись и становились менее выраженными). В работе [31] тонкие пленки из ЫЬЫ осаждались на твердосплавные подложки методом плазменно-дугового напыления в атмосфере азота (разновидность физического осаждения). Было показано, что в диапазоне давлений 0,13-0,40 Па пленки состояли из смеси двух фаз: гексагонального р-М^ и кубического 8-МЫЧх, тогда как при давлении 0,67 Па и выше получали однофазный продукт, состоящий из б-ШЧ*. В работе [32] пленки из нитрида ниобия осаждали на аустенитную нержавеющую сталь марки 316Ь или на кремниевые подложки в атмосфере азота физическим осаждением. Скорость испарения № варьировалась изменением ускоряющего напряжения от 2 до 20 кВ. При увеличении скорости осаждения от 0,32 до 3,2 нм/сек структура пленок из нитрида ниобия изменялась от гексагональной (фазы ^-ИЬ^ и р-КЬ2Ы) до объемноцентрированной кубической (твердый раствор а-№>(14)), при этом фаза не получалась. В работе [33] пленки из

нитрида ниобия осаждались методом атомного наслаивания (разновидность химического осаждения) из смеси исходных компонентов №>С15 и Ш3 при температурах 250-500°С. Было обнаружено, что они состоят из тетрагональной фазы КГЬ4М5, которая имеет вдвое меньшую критическую температуру Тс, чем §-№>Кх. В публикации [34] химическим осаждением из смеси гомилептических диалкиламинных металлических комплексов с аммиаком при атмосферном давлении были получены тонкие пленки из N^N4 с относительно высокими скоростями осаждения и при низкой температуре подложки 200-400сС. Фаза N^N4 не является сверхпроводящей и поэтому не может быть применена в приборах, использующих сверхпроводимость. Таким образом, основным недостатком

15

методов химического и физического осаждения является сложность получения желаемого кубического нитрида ниобия 8-ЫЬМх.

1.3.1.2 Применение пленок из б-Г^ЫЧ*

Наиболее важным применением является использование тонких пленок из 3-МЬМХ в микроэлектронике. Сверхпроводимость при относительно высокой температуре 17,3 К [23, 35, 36] делает кубический нитрид ниобия одним из самых используемых материалов в переходах Джозефсона [37]. Переходы Джозефсона состоят из двух тонких пленок из сверхпроводящего материала (например, №>>!), между которыми заключена тонкая пленка, которая может быть из проводника (например, КГЬМ/А1М/ЫЬЫ [38]) или диэлектрика (ТЧЬШЧЮ/МЬК [39] или НЬК/М^О/ШК [40]). Когда такая система из трех пленок охлаждается до температуры перехода в сверхпроводящее состояние сверхпроводящего материала, происходит феномен, который заключается в протекании электрического тока через промежуточный слой без сопротивления. Такое явление крайне чувствительно к изменению магнитного поля вблизи устройства [41]. Эти переходы используются в таких криогенных устройствах, как высокочувствительные однофотонные детекторы [42, 43], в сверхпроводниковых болометрах на эффекте электронного разогрева (так называемые «горячие электронные болометры») [44] и в последнее время в детекторах масс-спектрометрии (времяпролётная масс-спектроскопия) [45].

Такие устройства нашли свое применение в медицине, физике и геологии [46]. Их преимущества по сравнению с аналогичными устройствами для измерения магнитных полей являются сверхвысокая чувствительность и возможность бесконтактного измерения. Это позволяет регистрировать очень маленькие токи, которые возникают в живых организмах (токи мозга, сердца и глаз). В геофизике такие устройства позволяют производить геологическую разведку со спутника, исследовать такие активные процессы в земле, как вулканическое извержение и предсказывать землетрясения. Джозефсоновские переходы, основанные на кубическом нитриде ниобия 5-МЬ1Чх могут применяться в мокросхемах для сверхпроводящих суперкомпьютеров [47]. Относительно высокая критическая температура 5-ЫЬЫх позволяет охлаждать такие микросхемы так называемыми криостатами с замкнутым контуром. Такие чипы коммерчески выгодны. 5-МЫ\тх может также найти свое применение в качестве покрытия в сверхпроводящих кабелях на основе графитовых волокон [48] или медной ленты [49]. Сверхпроводящие кабели на основе медной ленты используются в соленоидах, которые нашли применение в машиностроении.

С другой стороны механические свойства 5-]ЧЫ\Гх делают его подходящим материалом для использования в качестве твердого покрытия [50], а также материала для Джозефсоновских переходов, в которых из-за высокой хрупкости не могут быть применены оксидные высокотемпературные сверхпроводники [51]. Было обнаружено [52, 53], что З-МЬНс обладает модулем объёмной упругости 348 ГПа, сопоставимой с таковой для кубического нитрида бора и твердостью по Виккерсу 25 ГПа близкой к твердости сапфира А1203 [54]. Андриевский и другие [55] показали, что микротвердость по Виккерсу пленок из осажденных электродуговым методом, составила 33-34 ГПа, что выше, чем у других нитридных пленок таких, как Тл1ч[, 2гМ и СгЫ. Более высокая твердость по Виккерсу 38 ГПа и предельная нагрузка 95 Н были также доложены для гомогенных покрытий из 5-1ЧЬЫх в работе [31], которые были гораздо тверже, чем покрытия из других нитридов, например, ТЖ [56, 57] и ггН [58], причем полученных на тех же установках и при аналогичных условиях. Мартин и Бендэвид [59] и Бендэвид [60] докладывали даже более высокие значения твердости 45-48,5 ГПа (измерено системой с микроиндентором Берковича) для полученного ими 8-№>Т\[х электродуговым осаждением. Повышенная микротвердость объяснялась более высокими остаточными напряжениями в пленках [60].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Линде, Александр Викторович, 2004 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] G. Оуа, Y. Onodera, "Transition temperatures and crystal structures of single-crystal and polycrystalline NbNxfilms", J. Appl. Phys. 45 (no. 3) (1974) 1389-1397.

[2] Powder Diffraction Data (File 34-337), JCPDS International Center for Diffraction Data, Swathmore, PA, 1992.

[3] G. Brauer, H. Kirner, uDrucksynthese von niobnitriden und constitution von NbN\ Z. Anorg. Allg. Chem. 328 (1964) 34^13.

[4] L. E. Toth, Transition Metal Carbides and Nitrides, Academic Press, New York, 1971.

[5] W. Lengauer, P. Ettmayer, "Preparation and Properties of Compact Cubic 8-NbNi.", Monatsh. Chem. 117 (1986) 275-286.

[6] S.P. Denker, "Cohesion in cubic refractory monocarbides nitrides and monoxides", J. Less-Common Met. 14 (no. 1) (1968) 1-22.

[7] E.K. Storms, "Atom vacancies and their effects on the properties of niobium nitride containing carbon, oxygen, or boron. I. Phase boundary, thermodynamics, and lattice parameter", High Temp. Sci. 7 (no. 2) (1975) 103-121.

[8] M. Joguet, W. Lengauer, M. Bohn, J. Bauer, "High-temperature reactive phase formation in the Nb-Nsystem", J. Alloys Сотр. 269 (1998) 233-237.

[9] W. Lengauer, "Characterization of nitrogen distribution profiles in fee transition metal nitrides by means ofTc measurements", Surf. Interf. Anal. 15 (1990) 377-382.

[10] G. Brauer, R. Esselborn, "Nitride phases of niobiumZeits. Anorgan. Allgem. Chem. 309 (1961)151-170,

[11] R. W. Guard, J. W. Savage, D. G. Swarthout, "Constitution of a portion of the niobium-nitrogen system", Transact. Metall. Soc. AIME 239 (no. 5) (1967) 643-649.

[12] Левинский Ю.В., «р-ТДиаграмма состояния системы ниобий-азот», Изв. Акад. Наук СССР Металлы. 1 (1974) 52-55

[13] Т. В. Massalski (ed.), Handbook of Binary Alloy Phase Diagrams, CD-ROM edn. ASM, Materials park, OH, 1995.

[14] G. Brauer, W. Kern "Decomposition pressures and phase boundaries of niobium nitrides", Zeits. Anorg. Allgem. Chem. 507 (1983) 127-141.

[15] W. Huang, "Thermodynamic assessment of the Nb-N system", Metall. Mater. Trans. 27 A (no. 11) (1996) 3591-3600,

[16] M. Joguet, W. Lengauer, M. Bohn, J. Bauer, "High-temperature reactive phase formation in the Nb-N system", J. Alloys Comp. 269 (1998) 233-237.

[17] W. Lengauer, M. Bohn, B. Wollein, K. Lisak, "Phase reactions in the Nb-N system below 1400°C\ Acta Mater. 48 (2000) 2633-2638.

[18] N.Terao, 'New phases of niobium nitride", J. Less-Common Met. 23 (1971) 159-169.

[19] G. Brauer, "Nitrides, carbonitrides and oxynitrides of niobium", J. Less-Common Met. 2 (1960) 131-137.

[20] M. L. Hitchman, Chemical Vapor Deposition - Principles and Applications, Academic Press, London, 1993.

[21] J.-C. Villegier, B. Delaet, V. Larrey, P. Febvre, J.W. Tao, G. Angenieux, "Extraction of material parameters in NbN multilayer technology for RSFQ circuitsPhys. С 326-327 (1999) 133-143.

[22] S.K. Kim, B.C. Cha, "Synthesis of NbN thin films by D.C. magnetron sputtering", Sei. Technol. 1 (2003) 70-75.

[23] K.S. Keskar, T. Yamashita, Y. Onodera, " Super conducting transition temperatures of R.F. sputtered NbN films", Jpn. J. Appl. Phys. 10 (1971) 370-374.

[24] A.C. Newport, J.E. Bleau, C.J. Carmalt, I.P. Parkin, Sh.A. O'Neill, "Dual source APCYD synthesis of TaN and NbN thin films on glass from the reaction of MC15 (M = Та, Nb) and 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane", J. Mater. Chem. 14 (2004) 3333-3336.

[25] V.N. Troitskiy, I.A. Domashnev, E.N. Kurkin, O.M. Grebtsova, V.l. Berestenko, I.L. Balikhin, S.V. Gurov, "Synthesis and characteristics of ultra-fine superconducting powders in the Nb-N, Nb-N-C, Nb-Ti-N-C systems", J. Nanopart. Res. 5 (2003) 521-528.

[26] A. Yajima, T.Arai, R. Matsuzaki, Y. Saeki, "Formation process of niobium nitride by the reaction of niobium pentachloride with ammonia in the vapor phase and properties of the niobium nitride formed", Bull. Chem. Soc. Jpn. 57 (1984) 1582-1585.

[27] I. Hotovy, D. Buc, J. Brcka, R. Srnanek, "Study of Niobium Nitride Films Produced by DC Reactive Magnetron Sputtering", Phys. Stat. Sol. 160 A (1997) 97-104.

[28] R. Romestain, В. Delaet, P. Renaud-Goud, I. Wang, C. Jorel, J.-C. Villegier, J.-Ph. Poizat, "Fabrication of a superconducting niobium nitride hot electron bolometer for single-photon counting", New J. Phys. 6 (2004) 129-144.

[29] E.T. Randolph, S.H. Horwitz, S.B. Qardi, E.F. Skelton, E.P. Donovan, D.B. Chrisey, liMetastable Nitride Synthesis by Pulsed Laser Deposition: A New Phase in the NbNx System", 117(1995)294-299.

[30] K.S. Havey, J.S. Zabinski, S.D. Walck, "The chemistry, structure, and resulting wear properties of magnetron-sputtered NbN thin films", Thin Solid Films 303 (1997) 238-245.

[31] V.N. Zhitomirsky, I. Grimberg, L. Rapoport, N.A. Travitzky, R.L. Boxman,S.Goldsmith, A. Raihel, I. Lapsker, B.Z. Weiss, "Structure and mechanical properties of vacuum arc-deposited NbN coatings", Thin Solid Films 326 (1998) 134-142.

[32] K. Baba, R. Hatada, K. Udoh, K. Yasuda, "Structure and properties of NbN and TaN films prepared by ion beam assisted deposition", Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. В 127/128 (1997) 841— 845.

[33] P. Alen, M. Ritala, K. Arstila, J. Keinonen, M. Leskela, "The growth and diffusion barrier properties of atomic layer deposited NbNx thin films", Thin Solid Films 491 (2005) 235-241.

[34] R. Fix, R.G. Gordon, D.M. Hoffman, "Chemical vapor deposition of vanadium, niobium, and tantalum nitride thin films", Chem. Mater. 5 (1993) 614-619.

[35] M.W. Williams, K.M. Ralls, M.R. Pickus, "Superconductivity of cubic niobium carbo-nitrides", J. Phys. Chem. Solids, 28 (1967) 333-341.

[36] V. Buscaglia, F. Caracciolo, M. Ferretti, M. Minguzzi, R. Musenich, "Effect of pressure on the composition and superconducting Tc value of NbN prepared by combustion synthesis", J. Alloys Сотр. 266 (1998) 201-206.

[37] В. D. Josephson, "The discovery of tunnelling supercurrents", Rev. Mod. Phys. 46 (1974) 251-254.

[38] M. Lucci, H.N. Thanh, I. Davoli, "Electron spectroscopy analysis on NbN to grow and characterize NbN/AlN/NbN Josephson junction", Superlat. Microst. 43 (2008) 518-523.

[39] R. Terajima, K. Seko, J. Sakai, S. Imai, "Fabrication of NbN tunnel junctions with a magnetic barrier", Phys. C: Supercond. 392-396 (no. 2) (2003) 1382-1386.

[40] A. Kawakami, S. Miki, Z. Wang, "Fabrication of epitaxial NbN/MgO/NbN tunnel junctions using an ion-beam sputtered tunnel barrier", Physica C: Supercond. 392-396 (no. 2) (2003) 1387-1391.

[41] G.N. Gol'tsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov, C. Williams, R. Sobolewski, "Picosecond superconducting singlephoton optical detector", Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 705-707.

[42] R. Sobolewski, A. Verevkin, G. N. Gol'tsman, A. Lipatov, K. Wilsher, "Ultrafast superconducting single-photon optical detectors and their applications", IEEE Trans. Appl. Supercond. 13 (2003) 1151-1157.

[43] K. Smirnov, A. Korneev, O. Minaeva, A. Divochiy, M. Tarkhov, S. Ryabchun, V. Seleznev, N. Kaurova, B. Voronov, G. Gol'tsman, S. Polonsky, llUltrathin NbN film superconducting single-photon detector array", J. Phys.: Conf. Ser. 61 (2007) 1081-1085.

[44] A.D. Semenov, H.-W. Hubers, "Bandwidth of a hot-electron bolometer mixer according to the hotspot model", IEEE Trans. Appl. Supercond. 11 (2001) 196-199.

[45] K. Suzuki, S. Miki, Z. Wang, Y. Kobayashi, S. Shiki, M. Ohkubo, "Superconducting NbN Thin-Film Nanowire Detectors for Time-of-Flight Mass Spectrometry", Phys. C: Supercond. 468 (2008) 2001-2003.

[46] Т.Н. Гольцман, «Эффекты Джозефсона в сверхпроводниках», Соровский образоват. ж. 6 (по. 4) (2000) 96-102

[47] М. Radparvar, "Superconducting niobium and niobium nitride processes for medium-scale integration applications", Cryogenics 35 (1995) 535-540,

[48] M. Dietrich, "Microstructure and internal strain control in NbN on carbon fibers", IEEE Trans. Magn. 21 (1985) 455^158.

[49] Ю.Ж. Тулеушев, B.H. Володин, E.A Жаканбаев, «Получение слоистых систем при напылении нитридов титана и ниобия и исследование их свойств», Вестник НЯЦ РК 3 (по. 31) (2007) 18-21

[50] K.S. Havey, J.S. Zabinski, S.D. Walck, "The chemistry, structure, and resulting wear properties of magnetron-sputtered NbN thin films", Thin Solid Films 303 (1997) 238-245.

[51] И. А. Паринов, «Микроструктура и свойства высокотемпературных сверхпроводников», Ростов-на-Дону: РГУ т. 1 (2004) 416 с.

[52] М. Benkahoul, Е. Martinez, A. Karimi, R. Sanjines, F. Levy, "Structural and mechanical properties of sputtered cubic and hexagonal NbN thin films", Surf. Coat. Technol. 180-181 (2004) 178-183.

[53] C.S. Sandu, M. Benkahoul, M. Parlinska-Wojtan, R. Sanjines, F. Levy, "Morphological, structural and mechanical properties of NbN thin films deposited by reactive magnetron sputtering", Surf, and Coat. Tech. 200 (2006) 6544-6548.

[54] A. Verdyan, Y.M. Soifer, J. Azoulay, E. Rabkin, M. Kazakevich, "Nanohardness and crack resistance ofHTS YBCO thin films", IEEE Trans. Appl. Supercond. 15 (2005) 3585-3588.

[55] R.A. Andrievskii, I.A. Anisimova, V.P Anisimov, "Structure and microhardness of titanium nitride compositional and alloyedfilms", Thin Solid Films 205 (no. 2) (1991) 171-175.

[56] V.N. Zhitomirsky, I. Grimberg, L. Rapoport, N.A. Travitzky, R. L. Boxman, S. Goldsmith, B. Z. Weiss, " Vacuum arc deposition of TiN, NbN and TiN'/NbN multi-layer coatings", Surf. Coat. Technol. 120-121 (1999)219-225.

[57] V. N. Zhitomirsky, I. Grimberg, L. Rapoport, R. L. Boxman, N. A. Travitzky, S. Goldsmith, B. Z. Weiss, "'Bias voltage and incidence angle effects on the structure and properties of vacuum arc deposited TiN coatings", Surf. Coat. Technol. 133-134 (2000) 114-120,

[58] V.N. Zhitomirsky, I. Grimberg, R.L. Boxman, N.A. Travitzky, S. Goldsmith, B.Z. Weiss, " Vacuum arc deposition and microstructure of ZrN-based coatings", Surf. Coat. Technol. 94-95 (no. 1-3) (1997) 207-212.

[59] P.J. Martin, A. Bendavid, "The filtered arc process and materials deposition", Surf. Coat. Technol. 142-144 (2001) 7-10,

[60] A. Bendavid, P.J. Martin, T.J. Kinder, E.W. Preston, "77ze deposition of NbN andNbC thin films by filtered vacuum cathodic arc deposition", Surf. Coat. Technol. 163-164 (2003) 347352.

[61] K.L. Rutherford, P.W. Hatto, C. Davies, I.M. Hutchings, "Abrasive wear resistance of TiN/NbN multi-layers: measurement and neural network modeling", Surf. Coat. Technol. 86-87 (no. 1-3) (1996) 472-479.

[62] М. Larsson, P. Hollman, P. Hendequist, S. Hogmark, U. Wahlstrom, L. Hultman, "Deposition and microstructure of PVD TiN-NbN multilayered coatings by combined reactive electron beam evaporation and DC sputtering", Surf. Coat. Technol. 86-87 (1996) 351-356.

[63] M. Larsson, M. Bromark, P. Hendequist, S. Hogmark, "Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/NbN coatings", Surf. Coat. Technol. 91 (1997) 43-49.

[64] T.I. Selinder, M.E. Sjostrand, M. Nordin, M. Larsson, A. Ostlund, S. Hogmark, "Performance of PVD TiN/TaN and TiN/NbN superlattice coated cemented carbide tools in stainless steel machining" Surface and Coatings Technology 105 (no. 1-2) (1998) 51-55.

[65] I. Grimberg, V.N. Zhitomirsky, R.L. Boxman, S. Goldsmith, B.Z. Weiss, "Multicomponent Ti-Zr-N and Ti-Nb~N coatings deposited by vacuum arc", Surf. Coat. Technol. 109 (1998) 154159.

[66] H.C. Barshilia, K.S. Rajam, "Nanolayered TiN/NbN Multilayers as New Superhard Materials", International conference on advances in surface treatment: research and applications edited by T.S. Sudarshan, S.V. Joshi, G. Totten, 2003, India, http://nal-ir.nal.res.in/1379/01/ASTRA.pdf

[67] M. Fenker, M. Balzer, R.V. Buchi, H.A. Jehn, H. Kappl, J.-J. Lee, "Deposition ofNbN thin films onto high-speed steel using reactive magnetron sputtering for corrosion protective applications", Surf. Coat. Technol. 163-164 (2003) 169-175.

[68] A.F. Hollemann, E. Wiberg, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101st edition, Walter de Gruyter, Berlin, 1995.

[69] Y. Kurokawa, T. Ishizaka, M. Suzuki, "Preparation of refractory nitride fibers by thermal decomposition of transition metal (Ti, Nb) alkoxide-cellulose precursor gel fibers in NH3 atmosphere", J. Mater. Sci. 36 (no. 2) (2001) 301-306.

[70] Y. Li, L. Gao, "Synthesis and Characterization of Nanocrystalline Niobium Nitride Powders" J.Am.Ceram.Soc. 86 (2003) 1205-1207.

[71] S. Ran, L. Gao, "Spark plasma sintering of nanocrystalline niobium nitride powders" J. Am. Ceram. Soc. 91 (no. 2) (2008) 599-602.

[72] R. Musenich, P. Fabbricatore, G. Gemme, R. Parodi, M. Viviani, B. Zhang, V. Buscaglia, C. Bottino, "Growth of niobium nitrides by nitrogen-niobium reaction at high temperature", J. Alloys Сотр. 209 (1994) 319-328.

[73] R.E. Pawel, "Oxygen diffusion in the oxide and alpha phases during reaction ofZircaloy-4 with steam from 1000 °C to 1500 °C", J. Electrochem. Soc. 126 (1979) 1111-1118.

[74] B.H. Доронин, С.Г. Вадченко, «Механизм формирования нитридных пленок и слоев при высокотемпературном азотировании ниобия», Поверх.: Физ., Хим., Мех. 4 (1984) 99108.

[75] R. Berger, W. Lengauer, P. Ettmayer, "The y-Nb4N3ix-^d-NbN1-x phase transition", J. Alloys Сотр. 259 (1997) L9-L13.

[76] H. Bauer, "Inhomogeneity of sample structure and peak effect in superconducting NbN and Nb(C,N) diffusion wires", J. Low Temp. Phys. 24 (1976) 219-227.

[77] G. Horn, E. Saur, "Preparation und Supraleitungseigenschaften von Niobnitrid sowie Niobnitrid mit Titan-, Zirkon- und Tantalzusatz", Z. Phys. 210 (1968) 70-79.

[78] A.G Merzhanov, V.M. Shkiro, I.P. Borovinskaya, "Synthesis of Refractory Inorganic Compounds", USSR Inventor's Certificate 255 221, 1967; Byull. Izobr., 1971, no. 10; Fr. Patent 2 088 668, 1972; US Patent 3726643, 1973; UK Patent 1 321 084; Jpn. Patent 1 098 839, 1982.

[79] А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская, «Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений», ДАН СССР 204 (по. 2) (1972) 366-369.

[80] A.G. Merzhanov, I.P. Borovinskaya, "Historical Retrospective of 'SHS: An Autoreview", Int. J. SHS 17 (no. 4) (2008) 242-265.

[81] Я.Б. Зельдович, Д.А. Франк-Каменецкий, "Теория теплового распространения пламени", Ж. Физ. Хим. 12 (по. 1) (1938) 100-105.

[82] A.G. Merzhanov, "Combustion processes that synthesize materials", J. Mater. Proc. Tech. 56(1996) 222-241.

[83] A.G. Merzhanov, "History and new developments in SHS", Ceram. Trans.: Adv. Synth. Proc. Compos. Adv. Ceram. (Special Iss.) 56 (1995) 3-25.

[84] A.G. Merzhanov, "Fundamentals, achievements, and perspectives for development of solidflame combustion", Russ. Chem. Bull. 46 (no. 1) (1997) 1 - 27.

[85] A.G. Merzhanov, SHS on the pathway to industrialisation, Chernogolovka, 2001

[86] А.Г. Мержанов, И.П. Боровинекая, Ю.Е. Володин, «О механизме горения пористых металлических образцов в азоте», ДАН СССР 206 (по. 4) (1972) 905 - 369.

[87] А.П. Алдушин, А.Г. Мержанов, Б.И. Хайкин, «Режимы послойного фильтрационного горения пористых металлов», ДАН СССР 215 (по. 3) (1974) 612 - 615.

[88] А.П. Алдушин, Горение гетерогенных систем с образованием твердых продуктов реакции, Канд. диссер., ИПФХ РАН, Черноголовка, 1974 г.

[89] V.V. Grachev, Т.Р. Ivleva, "Surface and Layer-by-Layer Combustion Modes in Gas-Solid Systems", Int. J. SHS 7 (no. 1) (1998) 1-19.

[90] V.V. Grachev, T.P. Ivleva, "Two-Dimensional Modes of Filtration Combustion", Combustion, Explosion, and Shock Waves 35 (no. 2) (1999) 126-132.

[91] И.П. Боровинекая, Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитридов, Канд. диссер., ИПФХ РАН, Черноголовка, 1972 г.

[92] И.П. Боровинекая, «Процессы горения и химического синтеза», Archiwum procesow spalania 5 (no.2) (1974) 145- 162.

[93] S. Zhang, Z.A. Munir, "The combustion synthesis of refractory nitridesJ. Mater. Sci. 26 (1991) 3380-3385.

[94] C.L. Yeh, H.C. Chuang, "Experimental studies on self-propagating high-temperature synthesis of niobium nitride", Ceram. Int. 30 (2004) 733-743.

[95] C.C. Agrafiotis, J.A. Puszynski, V. Hlavacek, "Effect of metal particle size morphology on the combustion of refractory metals in nitrogen", J. Am. Ceram. 74 (no. 11) 2912-2917.

[96] S.D. Dunmead, Z.A. Munir, J.B. Holt, "Gas-solid reactions under a self-propagating combustion mode", Solid State Ion. 32/33 (1989) 474^181.

[97] J.J. Benton, Kjeldahl Method for Nitrogen Determination, Athens, GA: Micro-Macro Publishing, 1991.

[98] T. Sahara, K. Hirao, Y. Miyamoto, M. Koizumi, "Combustion synthesis of NbN powders and their superconducting transition temperatures", Soc. Mater. Sci. Jpn. 37 (1988) 55-59.

[99] A. Takahashi, K. Tanihata, Y. Miyamoto, M. Oyanagi, M. Koizumi, O. Yamada, "Combustion synthesis of Nb-N graded material", J. Jpn. Soc. Powder: Powder Met. 2 (1990) 83-86.

[100] М. Ohyanagi, М. Koizumi, К. Tanihata, Y. Miyamoto, О. Yamada, I. Matsubara, H. Yamashita, "Production of superconducting NbN thin plate and wire by the self-propagating high-temperature synthesis method", J. Mater. Sci. Let. 12 (1993) 500-501.

[101] Y. Miyamoto, "New ceramic processing approaches using combustion synthesis under gas pressure", Ceram. Bull. 69 (1990) 686-690,

[102] И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, A.H. Питюлин, В.Ш. Шехтман, "Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитридов тантала" в «Процессы горения в химической технологии и металлургии», Черноголовка, 1975, с. 113-118.

[103] Т. Watari, Y. Takakura, М. Murakami, A. Kato, "Preparation and superconductivity of NbN powder by a vapour phase reaction", J. Mater. Sci. 19 (1984) 2915-2920,

[104] G. Fagerlund, "Determination of Specific Surface by BET Method", Mater. Construct. (Paris), 6 (33) (1973) 239-245.

[105] D. Carole, N. Frety, S. Etienne-Calas, C. Merlet, R.-M. Marin-Ayral, "Microstructural and mechanical characterization of titanium nitride produced by SHS", Mater. Sci. Eng. 419A (2006) 365-371.

[106] J. Jones, B. Benton, Kjeldahl Method for Nitrogen Determination, Micro-Macro 367 Publishers, Athens, GA, 1991.

[107] Григорьев Ю.М., Мержанов А.Г., "Кинетика взаимодесйтвия переходных металлов с азотом", Юбилейное всесоюзное совещание по кинетике химических реакций в твердом теле, Новосибирск, 1977, с. 24-31.

[108] J.P. Bars, Е. Etchessahar, J. Debiugne, "Titanium alpha-nitrogen solid solution formed by high-temperature nitriding: diffusion of nitrogen, hardness and crystallographic parameters", Metall. Trans. A. 14A (8) (1983) 1537-1543.

[109] M. Ferretti, A. Martinelli, V. Buscaglia, "Metal Nitrides Synthesized by Combustion under High Nitrogen Pressure", Int. J. SHS 9 (no. 2) (2000) 193-205.

[110] D. Rafaja, W. Lengauer, H. Wiesenberger, M. Joguet"Combined Refinement of Diffusion Coefficients Applied on Nb-C and Nb-N Systems", Metall. Mater. Trans. A29 (1998) 439-446.

[111] G.V. Samsonov, O.I. Shulishova, I.A. Shcherbak, "Effect of conditions ofpreparation on the superconducting properties of niobium nitride", Powder Metall. Met. Ceram. 13 (no. 12) (1974) 1011-1013.

[112] P. Fabbricatore, G. Gemme, R. Musenich, R. Parodi, M. Viviani, B. Zhang, V. Buscaglia, "Niobium and niobium-titanium nitrides for RF applicationsIEEE Trans. Appl. Supercond. 3 (no. 1) (1993) 1761-1764.

[113] P. Fabbricatore, R. Musenich, M. Occhetto, R. Parodi, P. РоМПа, F. Merlo, "Multiphase structure of thermally diffused niobium nitride", IEEE Trans. Magn. 27 (no. 2) (1991) 1291— 1294.

[114] R.P. Elliot, S. Komjathy, "Columbium-Nitrogen System", Columbium Symp. Met. Soc. Conf. 10 (1961)367-401.

[115] A.L. Giorgi, E.G. Szklarz, T.C. Wallace, "Epitaxial andpolycrystalline HfN\ Proc. Brit. Ceram. Soc. 10 (1968) 183-187.

[116] M.W. Williams, "Dependence of superconducting properties on composition in the Niobium-Carbon-Nitrogen ternary system", PhD thesis, University of California, Berkeley, California, 1966.

[117] E.K. Storms, A.L. Giorgi, E.G. Szklarz, "Atom vacancies and their effects on the properties of NbN containing carbon, oxygen or boron. Part II: Superconducting transition temperature", J. Phys. Chem. Solids 36 (1975) 689-693.

[118] H. Rogener, "Warmekraft und Arbeitsmaschinen als offene thermodynamische Systeme", Z. Phys. 132 (1952) 446-467.

[119] N. Pessall, R.E. Gold, H.A. Johansen, "A study of superconductivity in interstitial compounds", J. Phys. Chem. Solids 29 (1968) 19-38.

[120] B.Sh. Braverman, M.Kh. Ziatdinov, Yu.M. Maksimov, "Superadiabatic Heating during Combustion of Chromium in Nitrogen", Combust. Explos. Shock Waves 35 (6) (1999) 645-647.

[121] V.V. Grachev, R.V. Solov'ev, "Two-Dimensional Model of Infiltration-Mediated Combustion: Effect of Heat Losses", Int. J. SHS 16 (3) (2007) 105-109.

[122] V.V. Grachev, R.V. Solov'ev, I.A. Studenikin, A.V. Linde, "Effect of Heat Loss on the Structure of a Filtration Combustion Wave", Dokl. Phys. Chem. 423 (2) (2008) 317-321.

[123] V.V. Grachev, "То the Theory of Filtration Combustion at High Pressures of Gas ReagenC, Int. J. SHS 17 (3) (2008) 168-176.

[124] H. Darcy, Les fontaines publiques de la ville de Dijon, Dalmont, Paris, 1856.

[125] А.Ф. Беляев, B.K. Боболев, И.А. Коротков, A.A. Сулимов, C.B. Чуйко, «Переход горения конденсированных систем во взрыв», Москва, Наука, 1973.

[126] А.С. Мукасьян, «Горение кремния и бора в азоте: Феноменология и механизм», Канд. диссер., ИПФХ РАН, Черноголовка, 1985 г.