Рост пленки на подложке

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Марийский государственный технический университет

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

Рост плёнки на подложке

(реферат)

Выполнил: ст. группы ЭВС–31

Фокин С.В.

Проверил: к.т.н., доцент Сушенцов Н.И.

г. Йошкар-Ола

2004 г

Содержание

Четыре стадии роста пленки

Зарождение частиц новой фазы

Коалесценция островков

Образование каналов

Образование сплошной пленки

Список литературы

Четыре стадии роста пленки

Как следует из теории зародышеобразования и электронно-микроскопических наблюдений, последовательность этапов образования зародышей и роста пленки вплоть до образования непрерывной пленки такова:

1. Образование адсорбированных атомов.

2. Образование субкритических эмбрионов разного размера.

3. Образование зародышей критического размера (этап зародышеобразования).

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.

Некоторые из этих этапов схематически показаны на рис. 1 Различают четыре стадии процесса роста: зарождение частиц новой фазы (зародышей) и островковой структуры, срастание или коалесценция островков, образование каналов, образование непрерывной пленки. Ниже эти стадии будут обсуждаться очень подробно, в основном, на основании электронно-микроскопических исследований.[1]

Рис. 1. Схема стадий роста пленки.

Зарождение частиц новой фазы

На этом этапе происходит столкновение атомов из газовой фазы с поверхностью подложки, после чего атомы могут прочно закрепиться на подложке, либо через некоторое время реиспариться, либо упруго отразиться от поверхности. Схема возможных процессов на поверхности подложки представлена на рис.2.

Взаимодействие с дефектами подложки

Поверхностная диффузия

Химическое связывание, зародышеобразование

Объемная диффузия

Рис. 2 Схема возможных процессов на поверхности подложки

Вероятность упругого отражения может быть оценена как:

(1)

где Ek - кинетическая энергия атома падающего на подложку; Ed - энергия десорбированного атома до установления термодинамического равновесия с подложкой; Et - энергия десорбированного атома после установления равновесия с подложкой.

Величина a i может быть приближенно определена из решения уравнения Шредингера для случая столкновения налетающего атома с одномерной полубесконечной цепью упруго связанных атомов подложки. Решение этого уравнения показало, что отражением падающих частиц можно пренебречь, если их энергия меньше, чем 25 Eд, где Eд - потенциальная энергия десорбции, что справедливо практически при всех методах получения пленок (для металлов, например, Eд » 1 эВ, т.е. Ek должна быть не более 25 эВ). Кроме того, вероятность полной термической аккомодации (at = 1) увеличивается при увеличении отношения масс падающего атома и атома подложки. На основе той же модели было показано, что время релаксации энергии ~ 2/n , где n - частота колебаний атомов подложки (n ~ 1011 - 1013 с-1). Таким образом, можно принять, что установление термодинамического равновесия атомов с подложкой происходит мгновенно.

Адсорбированные атомы могут двигаться по поверхности (поверхностная диффузия) и при столкновении образовывать более устойчивые образования, - начальные зародыши. Диффузия зародышей по поверхности, как правило, на много порядков меньше диффузии отдельных атомов и уменьшается по мере роста размеров зародыша. Поэтому считается, что зародыши на поверхности неподвижны. При достижении зародышами определенного размера gкр (см. рис.3) соответствующего максимуму свободной энергии образования зародыша, он уже не распадается на отельные атомы, а растет, образуя устойчивый конденсат.[2]

Рис.3 Изменение термодинамического потенциала от количества атомов g в зародыше.

Современные теоретические представления описывают три возможных режима роста тонких пленок после образования начальных устойчивых зародышей: послойный, островковый и смешанный. Реализация в конкретной системе того или иного механизма роста определяется соотношением удельных свободных энергий границ раздела "пар-конденсат" (), "конденсат-подложка" () и поверхности подложки ().

В случае + <= происходит послойный рост, т.е. последовательное заполнение подложки моно атомными слоями. При этом необходимо, чтобы указанное условие удовлетворялось после образования первого слоя (т.е. когда свободная энергия поверхности пле

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать