В ходе исследований влияния различных параметров на размер и концентрацию металлических островков, которые образуются на подложке на самых первых стадиях роста, т.е. в первых нескольких монослоях материала пленки, было обнаружено, что тенденция к образованию островковой структуры усиливается: при высокой температуре подложки; в материале с низкой температурой кипения; при низкой скорости осаждения; при слабой связи между пленкой и подложкой; при высокой поверхностной энергии в материале пленки и при низкой поверхностной энергии подложки.
Как следует из теории зародышеобразования, последовательность этапов образования зародышей и роста пленки вплоть до образования непрерывной пленки такова [1]:
1. Образование адсорбированных атомов.
2. Образование субкритических эмбрионов разного размера.
3. Образование зародышей критического размера.
4. Рост этих зародышей до сверхкритических размеров с результирующим обеднением адатомами зон захвата вокруг зародышей.
5. Конкурирующим процессом на этапе 4 является образование критических зародышей на площадях, не обедненных адатомами.
6. Зародыши соприкасаются друг с другом и срастаются, с тем чтобы образовать новый островок, занимающий площадь меньше, чем сумма площадей двух начальных зародышей; это приводит к увеличению свободной поверхности подложки.
7. Атомы адсорбируются на этих вновь освободившихся участках, и наступает процесс «вторичного» образования зародышей.
8. Большие островки срастаются, оставляя каналы или полости на подложке.
9. Каналы и полости заполняются в результате вторичного зародышеобразования и, в конце концов, образуется непрерывная пленка.
В работе [2] в приближении самосогласованного среднего поля рассматривается рост островков различной геометрии (шаровой сегмент, цилиндр) при различных механизмах переноса атомов. В случае слабых источников атомов средний радиус островков растет, а их плотность падает, и вопрос об образовании сплошной пленки определяется конкуренцией источников атомов и процессов переноса в островковой пленке. В случае сильных источников число островков, захваченных самосогласованным диффузионным полем в режим совместного роста, N=const и, так как островки растут, сплошность пленки всегда достигнута. Выясняются критерии перехода из режима роста островковых структур в режим роста сплошной пленки. Установлено, что они носят универсальный характер и фактически имеют геометрическую природу и не содержат материальных констант вещества, таких как коэффициент поверхностной диффузии, плотность адсорбированных атомов у границы островка, длина диффузии адсорбированных атомов, объем атома в островке.
В работе [3] рассматривается структура поверхностей раздела островковых пленок металлов, получаемых методом термического испарения и конденсации в вакууме на поверхности монокристаллов: межфазная граница подложка – островок, внутренние межкристаллитные границы, свободная поверхность островков. Исследования ряда пар подложка – пленка с относительно большим несоответствием параметров кристаллических решеток (Si – Au; CaF2 – Au; Bi – Au, Ag; Zn - Bi) показали, что для них реализуются неочевидные как азимутальные, так и плоскостные ориентационные соотношения, однозначно или вовсе не объясняемые принципом параллельности плотноупакованных направлений. Анализ пленки (110) Mo|| (111) CaF2 показал, что на межфазной границе образуются решетки совпадающих углов с обратной плотностью совпадающих узлов от 5 до 15. Наблюдаемый ряд ориентационных соотношений характерен только для островковых пленок и не сохраняется при формировании сплошных пленок, так как навязывает образование в них широкого набора межзеренных границ. Прямые электронно-микроскопические исследования показывают, что монокристаллические островки размером до 20 нм не содержат дислокаций. Установлено, что образование межзеренных границ происходит на стадии срастания отдельных островков, находящихся в благоприятных взаимных ориентировках. Основной вид границ – двойниковые.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.