Методами рентгенофазового анализа, атомно-силовой микроскопии и вторично-ионной спектрометрии исследовано фазообразование и перераспределение компонентов в пленочной системе Co-TiO 2 при маг-нетронном распылении металла на оксид и в ходе последующего вакуумного отжига. Установлена глубокая диффузия кобальта в оксид титана и образование сложных оксидов состава: CoTi 2 O5 и CoTiO 3 . Предложен механизм их формирования на границах зерен по всей толщине пленки TiO 2 , предполагающий реакционную диффузию кобальта по межзеренным границам оксида. Разработана количественная модель реакционной взаимодиффузии в двухслойных пленочных поликристаллических системах металл-оксид с ограниченной растворимостью компонентов. Определены значения индивидуальных коэффициентов диффузии кобальта и титана в диапазоне температур 923−1073 K. Легированные кобальтом объемные образцы анатаза и рутила, полученные в [9] золь-гель методом, были парамагнитными при комнатной температуре. Только дальнейший отжиг в среде Ar/H 2 приводит к их фер-ромагнитному поведению. Исследования показали, что при низких уровнях легирования < 4% после отжига происходит образование CoTiO 3 в качестве новой фазы. Оксид Co 3 O 4 был обнаружен в образцах анатаза с уров-нями легирования Co ≥ 4%. Наблюдаемые оксиды Co восстанавливаются в среде Ar/H 2 до металлического Co. Таким образом, ферромагнетизм при комнатной тем-пературе является следствием сегрегации металличе-ского Co. Магнитные свойства пленок оксида титана, модифицированных кобальтом, определяются уровнем легирования и характером распределения магнитных фаз по всей толщине пленки.В [10] предложена модель перераспределения в мо-нокристаллическом рутиле введенной методом ионной имплантации примеси кобальта в процессе последующе-го отжига. Модель учитывает распыление материала во время ионной имплантации, быструю одномерную диф-фузию примеси вдоль структурного канала в рутиле и преципитацию внедряемой примеси на разных глубинах.Приводимые в [10,11] значения коэффициентов диф-фузии Co в монокристаллическом рутиле значительно различаются. Если процессы фазообразования при ион-ной имплантации кобальта в монокристаллический ру-тил в ряде работ [7,8,12] обсуждаются, то представления о механизме диффузии кобальта в поликристаллическом рутиле, сопровождаемом фазообразованием, неразвиты.Целью настоящей работы является комплексное ис-следование механизма взаимодействия кобальта с тон-кими пленками оксида титана.
Методика экспериментаПоликристаллические пленки оксида титана в струк-туре рутила получали путем магнетронного распыления 621