Lattice expansion and phonon softening in Nb/Cu superlattices

Abstract

Nb/Cu superlattices with modulation wavelength in the range 1 to 30 nm are synthesized by magnetron sputtering. Both, X-ray diffraction and ion mill Auger electron spectroscopy techniques are used to determine the structure of the superlattices. The X-ray experiments reveal two anomalous expansions in the average lattice spacing at modulation wavelengths λ = 2 and 8 nm. Ultrasonic measurements of the surface-acoustic-wave (SAW) velocities in the superlattices show that surface phonons soften at the same two modulation wavelengths. A preliminary explanation of the experimental results is presented. Nb/Cu-Supergitter mit Modulationswellenfängen im Bereich 1 bis 30 nm werden mittels Magnetronsputtering synthetisiert. Sowohl Röntgenbeugung als auch Ionenzerstäubungs-Augerelektronenspektroskopie werden benutzt, um die Struktur der Supergitter zu bestimmen. Die Röntgenexperimente zeigen zwei anomale Expansionen im mittleren Gitterabstand bei Modulationswellenlängen λ = 2 und 8 nm. Die Ultraschallmessungen der Geschwindigkeiten der akustischen Oberflächenwellen (SAW) in den Supergittern zeigen, daß Oberflächenphononen bei denselben beiden Modulationswellenlängen erweichen. Eine vorläufige Erklärung der experimentellen Ergebnisse wird angegeben.