Влияние относительного содержания металлической компоненты в диэлектрической матрице на образование и размеры нанокристаллов кобальта в пленочных композитах Co$_{x}$(MgF$_{2}$)$_{100-x}$

Методами рентгеновской дифракции (XRD), рентгеноэлектронной спектроскопии (XPS) и инфракрасной спектроскопии (ИК) установлено влияние относительного содержания металлической компоненты на фазовый состав и субструктуру нанокомпозитов Co$_{x}$(MgF$_{2}$)$_{100-x}$ в широком интервале изменения значений $x$ = 16–63 at.%. Слои нанокомпозитов микронной толщины получали ионно-лучевым распылением составной мишени в атмосфере аргона.
Полученные результаты показывают, что относительное содержание металлического кобальта Со в диэлектрической матрице MgF$_{2}$ самым существенным образом влияет на фазовый состав и субструкуру нанокомпозитов.
При меньшем содержании металлической фазы кобальт находится в рентгеноаморфном состоянии в виде кластеров в объеме нанокристаллической матрицы MgF$_{2}$. С увеличением содержания кобальта до $x$ = 29 at.% на ситаловой подложке и до $x$ = 42 at.% на стеклянной подложке в рентгеноаморфной диэлектрической матрице MgF$_{2}$ формируются нанокристаллы кобальта гексагональной сингонии размерами порядка 10 nm, преимущественно ориентированные в плоскости базиса гексагональной решетки (001) $\alpha$-Со. При дальнейшем возрастании содержания кобальта до $c$ = 59 at.% размеры нанокристаллов $\alpha$-Со достигают $\sim$20 nm с сохранением той же преимущественной ориентации.
Тонкая структура XPS-спектров Со $2p$ и О $1s$ показала, что на поверхности композитов кобальт сильно окислен во всех образцах и только на поверхности образцов с малым содержанием Co наряду с оксидом кобальта обнаруживается мелкодисперсный, рентгеноаморфный кобальт в металлическом состоянии.
На ИК-спектрах этих же образцов с наименьшим содержанием металлической фазы наблюдается наиболее четкое формирование мод от нанокристаллической диэлектрической матрицы MgF$_{2}$.