При малой скорости испарения на подложке осаждается большое количество атомов остаточного газа, это влияет как на структуру пленки, так и на удельное сопротивление r и теплопроводность s, чем меньше толщина пленки, тем больше влияют остаточные газы на свойства и структуру пленки.
г) от температуры подложки.
На холодной подложке пленки имеют мелкокристаллическую структуру, на подогретой - крупнокристаллическую структуру.
Пленку мелкокристаллической структуры можно сделать крупнокристаллической, подвергнув технологическому отжигу.
Электрофизические свойства пленок, независимо то способа их получения, зависят от: толщины, с увеличением толщины удельное сопротивление уменьшается, а теплопроводность увеличивается. Длина свободного пробега электронов в пленке оказывается меньше, чем в массивном материале, так как электроны в пленке испытывают дополнительные столкновения с границами поверхностей пленки. Для металлов удельная теплопроводность:
Удельная теплопроводность массивного металла зависит от длины свободного пробега электронов, перемещающихся между атомами кристаллической решетки. Поскольку в массивном металле длина свободного пробега электронов является постоянной величиной, его удельную теплопроводность можно считать постоянной для данного материала. В тонкой пленке, когда один из размеров проводника становится сравнимым с длиной свободного пробега электронов, начинает сказываться влияние электронов, отраженных от границы раздела металл – среда, у которых длина свободного пробега не является постоянной и изменяется с изменением толщины пленки.
Среднюю длину свободного пробега электронов определяют с учетом отражения электронов от границы раздела металл – среда, считая, что тонкие пленки имеют ту же кристаллическую структуру, как и массивный металл.
Для различных соотношений между толщиной пленки d и длинной свободного пробега l для электрона можно записать:
lп=lм(1- lм/4d) при d³lп
lп=d/2 (0,5 – ln d/lм) при d£lп
На структуру пленки влияет температура подложки в момент осаждения, поэтому удельное сопротивление зависит от температуры подложки. Если получить пленку на холодной подложке, то можно улучшить её параметры путем технологического отжига. В пленках осажденных на холодную подложку возникают механические напряжения, чтобы убрать этот дефект применяют технологический отжиг, он еще удаляет примеси попавшие в материал пленки при её нанесении. Пленки, отожженные в вакууме сразу после нанесения, являются стабильными по своим электрофизическим свойствам и обладают высокой механической прочностью. Удельное сопротивление большинства тонких металлических пленок после их прогрева необратимо уменьшается на 25—50%. У пленок, полученных термовакуумным напылением, удельное сопротивление уменьшается примерно от 2rм до 1,3rм (где rм — удельное сопротивление массивного металла); у пленок, полученных ионно-плазменным распылением, это значение изменяется примерно от (4—10) rм до (1,5—1,8) rм.
Для каждого металла существует характерная температура, при которой происходят структурные превращения, которые сопровождаются резким уменьшением удельного сопротивления, эта температура близка к температуре рекристаллизации металла и зависит от толщины пленки d. Рекристаллизация металла – это процесс образования и роста одних зерен, за счет соседних зерен соседней фазы. Образование и рост зерен с более совершенной структурой, за счет исходных деформированных зерен с менее совершенной структурой называют первичной рекристаллизацией. На следующем этапе – который называют собирательной рекристаллизацией, идет рост одних рекристаллизованных зерен за счет таких же соседних зерен, в результате мелкокристаллическая структура преобразовывается в крупнокристаллическую.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.