STRUCTURE AND CRYSTALLIZATION OF Fe-Si AMORPHOUS THIN FILMS

Résumé
L'état amorphe et le processus de cristallisation de film amorphe de Fe-Si obtenus par évaporation sous vide ont été étudiés par spectroscopie Mössbauer, microscopie et diffraction électronique. Des spectres Mössbauer correspondant aux alliages amorphes ferromagnétiques Fe₅₀Si₅₀ et paramagnétique Fe₃₀Si₇₀ ont été obtenus par la technique en retour utilisant les électrons de conversion. Le large sextuplet obtenu à partir de Fe₅₀Si₅₀ comporte une structure fine qui ne peut être due à aucun composé connu ; ceci suggère l'existence d'un ordre à courte distance dans les alliages fraîchement préparés. Par recuit, il apparaît des modifications de cet ordre à courte distance, bien avant la cristallisation qui a lieu à 250°C, avec d'abord l'apparition du sextuplet caractéristique de Fe₃Si_x suivi d'une composante de fer pure. Le recuit de l'alliage paramagnétique amorphe Fe₃₀Si₇₀ conduit progressivement à des cristaux de β-FeSi₂ de plus en plus parfaits.

Abstract
Amorphous state and crystallization process of vacuum evaporated thin films of Fe-Si alloys were studied by means of Mössbauer spectroscopy, electron microscopy and electron diffraction. Mössbauer spectra from ferromagnetic amorphous Fe₅₀Si₅₀ and paramagnetic amorphous Fe₃₀Si₇₀ films were obtained with the back scattering method using the conversion electrons. In the typical broad sextet pattern from the Fe₅₀Si₅₀ film, a fine structure, which could not be attributed to any known chemical compounds or pure iron component, was observed, suggesting the existence of certain short range atomic configurations in the as deposited film. On the annealing, the change of shart range order preceded the amorphous-crystalline transformation which took place at around 250°C. By further annealing, Fe₃Si sextets first appeared. It was then followed by the appearance of pure iron component that was one of the final products in the crystallization process. On the annealing of paramagnetic amorphous Fe₃₀Si₇₀, β-FeSi₂ compound with defective structure was formed, and it gradually became a nearby perfect β-FeSi₂ crystals by further annealings.