Применение аморфных сплавов

В настоящее время почти все сферы технического применения АМС основываются на уникальном сочетании магнитных и механических свойств, которое делает аморфные металлы одним из ключевых элементов современных информационных технологий.

Аморфные сплавы используются в качестве диффузионных барьеров.

Стремление к миниатюризации электронных устройств привело к тому, что линейные размеры токоведущих дорожек, контактных площадок и других элементов современных интегральных схем не превышают 0,5-1 мкм. При субмикронных размерах рабочих элементов создаются условия для взаимного проникновения атомов - диффузии на границе раздела металл-полупроводник. Этот процесс со временем приводит к замыканию токоведущих дорожек и выходу прибора из строя. Чтобы предотвратить диффузию, необходимо создать тонкий барьерный слой между полупроводником и металлом.

Около десяти лет тому назад было показано, что наилучшими барьерными свойствами обладают аморфные металлические сплавы. Диффузия через аморфные слои сильно затруднена вследствие нерегулярности атомной структуры. Особенно хорошими барьерными свойствами обладают аморфные сплавы тугоплавких металлов, например Re-Ta, Re-Nb.

Аморфные сплавы используются для изготовления магнитных головок и датчиков.

Как известно, для записи и хранения информации используются ферромагнитные материалы. В результате исследований, направленных на увеличение информационной плотности, уже получены материалы, плотность записи на которых достигает 10⁸ бит/см². При этом размер области, хранящей один бит, не превышает 1 мкм². Такие носители делают из магнитожестких материалов, характеризующихся большой коэрцитивной силой. При этом магнитная головка, используемая для записи информации, должна быть из материала, имеющего высокое значение намагниченности насыщения. К тому же при считывании информации важно, чтобы материал сердечника головки имел высокую начальную магнитную проницаемость.

Всем этим требованиям удовлетворяют аморфные ферромагнитные сплавы. Используя напыление, можно изготовить головку, обладающую высокой намагниченностью насыщения, любых мыслимых размеров, способную перемагничивать микроскопические области носителя (около 0,1 мкм). Аморфные головки относительно дешевы, обладают высокой износостойкостью (время работы порядка 10 000 часов), характеризуются высокими значениями начальной магнитной проницаемости на частотах 5-15 МГц.

Аморфные слои, полученные с помощью ионно-плазменного напыления, можно использовать для создания высокочувствительных датчиков, сенсорных устройств и малогабаритных трансформаторов. Новые сенсорные устройства необходимы в технологических процессах производства автомобилей, индустриальных роботов, в промышленных измерителях различного рода свойств (датчики размеров, скручивающих моментов, силы удара, скорости газовых потоков, объема вытекающей жидкости и т.д.). Сенсорные устройства, изготовленные на основе аморфных сплавов, могут работать в самых сложных условиях благодаря высоким характеристикам упругости, изотропности, электромагнитных и других свойств.

Мало изучен ферромагнетизм аморфных систем при низких температурах. Первые шаги в этом направлении показали, что имеется возможность создания на основе АМС принципиально новой запоминающей среды со сверхвысокой информационной плотностью (сплавы со свойствами спинового стекла).

Вопросы для самопроверки

1. Благодаря каким свойствам медь широко применяется в электронной технике?

2. Какими преимуществами и недостатками обладает алюминий по сравнению с медью как проводниковый материал?

3. Почему удельное сопротивление металлов растет с повышением температуры?

4. Что такое температурный коэффициент удельного сопротивления материала? Является ли он константой для данного металла?

5. Как влияют примеси на удельное сопротивление металлов?

6. Что такое сверхпроводимость?

7. Все ли металлы являются сверхпроводниками?

8. Могут ли переходить в сверхпроводящие состояние сплавы?

9. Какие металлические сплавы высокого сопротивления нашли применение в электронной технике и для каких целей?

10. Какие сплавы используются для создания тонкопленочных резисторов?

11. Что такое аморфные металлические сплавы? Каковы особенности их строения?

12. Каковы значения электрического сопротивления аморфных металлических сплавов по сравнению с их кристаллическими аналогами?

13. Каковы особенности получения металлических сплавов в аморфном состоянии?