Зародышевый механизм роста пленок - Механизмы образования и свойства поверхности, созданной при помощи электронно-лучевого испарения
Рис. 2. Последовательность стадий роста пленки
Образование покрытия начинается с возникновения зародышей.
На первом этапе происходит столкновение атомов из газовой фазы с поверхностью подложки, после чего атомы могут остаться на подложке, либо упруго отразиться, либо реиспариться. К концу данного этапа достигается максимальная для данных условий осаждения концентрация зародышей, поскольку она протекает очень быстро, сами зародыши не успевают вырасти. Если размер зародыша достигает критической величины, то такой зародыш растет, присоединяя диффундирующие адсорбированные атомы. Зародыш, достигший величины, когда его можно уверенно наблюдать с помощью электронного микроскопа, называют островком. Т. к. размер зародыша намного меньше диффузионной зоны поверхности основы, то вероятностью роста зародышей за счет попадания осаждаемого материала, можно пренебречь.
Огромное влияние на рост, структуру и ориентацию зародышей оказывает поверхность подложки, ее неоднородность как физическая, так и химическая может изменить ход процесса зародышеобразования. Ускорить процесс образования зародышей могут различные дефекты поверхности, а окислы, загрязнения могут замедлить процесс в местах их нахождения.
На 2 этапе происходит не только рост зародышей, но и уменьшение их концентрации, т. к. они сливаются или объединяются между собой. Если слияние сопровождается изменением первоначальной формы и ориентации островков, то такое слияние называется коалесценцией. Коалесценция на втором этапе называется первичной. Отдельные зародыши могут перемещаться и объединяться при столкновении. Высокая температура и слабая связь с основой является одной из причин миграции зародышей. Также она может быть внешним воздействием на зародыши, например, электрическим полем. По мере увеличения размеров зародышей уменьшение концентрации зародышей замедляется.
Если же слияние происходит без изменений форм и ориентации, то процесс называется коагуляцией. Она имеет место при невысоких температурах и при затруднении деформации самих островков из-за наличия в них оксидов. пленка напыление свойство шероховатость
На 3 этапе происходит слияние островков с образованием более крупных структур. Если после их слияния освободилась большая площадь поверхности, то на свободном месте может начаться вторичное зародышеобразование. Как только поверхность заполнилась большим количеством островков происходит их слияние и образуется единая структура в виде сетки. Этот процесс называется вторичной коалесценцией. Он характеризуется большим массопереносом островков по поверхности. Как только завершается образование сплошной сетчатой структуры процесс вторичной коалесценции замедляется. В образовавшейся пленке содержится большое количество пустот и пор, которые называются каналами, они имеют извилистую форму и кристаллографическую огранку.
На 4 этапе происходит медленное заполнение каналов и пустот путем возникновения новых зародышей, которые разрастаются и сливаются. По мере зарастания каналов длина их уменьшается, а ширина изменяется мало. Этот процесс приводит к сглаживанию рельефа поверхности, покрытие становится гладким, ровным, повторяя макрорельеф напыляемой подложки.
На завершающем этапе 5 происходит рост толщины покрытия, который может сопровождаться структурными изменениями: рекристаллизацией, ростом зерен, снижением количества дефектов в кристаллической решетке покрытия и т. д.
Одним из главных параметров, позволяющих регулировать свойства и структуру пленки, является температура подложки, эта температура имеет несколько характерных значений:
- 1. Tкр - критическая температура основы. Температура, выше которой не происходит конденсация, т. к. происходит отражение падающих электронов от поверхности. 2. и1 - Температура, выше которой конденсация пара происходит по механизму пар - жидкость - кристалл; 3. и2ТПл/3 - температура, ниже которой покрытие имеет аморфное строение.
Экспериментально установлено, что в зависимости от температуры основы конденсация может происходить по двум механизмам: пар - кристалл и через жидкую фазу пар - жидкость - кристалл. В первом случае только что возникшие островки имеют ограненную форму и кристаллическое строение, во втором - их форма близка к сферической форме жидкой капли, растекающейся по поверхности. Переход от одного механизма к другому осуществляется при температуре и1, которая при конденсации на нейтральной неориентированной поверхности, например, поверхности стекла, равна примерно 2/3 ТПл (ТПл - температура плавления напыляемого материала).
При более низкой температуре конфигурация островков и промежутков между ними определяется возможностью их формоизменения. При температуре:
И2ТПл/3
И ниже диффузионная подвижность атомов в зародыше и островке, а также и возможность формирования самих островков подавлены. В результате образуется структура со случайным расположением атомов в решетке. Такая структура образует покрытие по своему строению близкое к аморфному. В интервале температур и2 " Т2 < и1 конденсация осуществляется по механизму пар - кристалл. Островки растут в виде плоских образований и, если степень заполнения поверхности основы невелика, то они могут иметь кристаллическую огранку. Указанный процесс основан на способности атомов металлов и других неорганических материалов, нагретых до температуры испарения в вакууме, перемещаться прямолинейно в виде атомарных или молекулярных пучков и, конденсируясь на поверхности твердого материала, образовывать пленки.
Похожие статьи
-
Создание пленок термическим методом, молекулярно-лучевой эпитаксией в вакууме или магнетронным, ионным в газовых средах происходит в следующей...
-
Послойный механизм роста происходит на ступенчатых подложках, имеющих кристаллическую структуру. Сначала осаждаемые атомы адсорбируются на поверхности в...
-
Неидеальный кристалл имеет различного рода отклонения от точной периодичности идеального. Обычно различают отклонения в виде точечных и линейных...
-
1. Плоскостность. Требование, означающее строгую параллельность лицевой стороны, куда наносят пленку, к тыльной стороне. Это необходимо как для...
-
Методика проведения эксперимента Объектами настоящего исследования были мишени, напыленные при различных температурах. Нанесение покрытия на молибденовые...
-
Нейтронообразующая мишень Нейтронообразующая мишень представляет собой подложку, на которую наносят активный слой металла, обладающего хорошими...
-
В настоящей дипломной работе была изучена научно-техническая литература по созданию тонкопленочных покрытий. Изучение литературных источников показало,...
-
Целью данного исследования было изучение шероховатости поверхности напыленных дисков. В качестве объектов исследования были взяты пять образцов дисков -...
-
Рис. Общий вид основной вакуумной камеры: 1. Светофор 2. Кронштейн для подъема крышки 3. Крышка технологической камеры 4. Технологическая камера 5....
-
Применяемые в производстве вещества и материалы, даже очень чистые, за частую имеют некоторое количество чужеродных атомов, оказываясь на поверхности,...
-
Цель данного исследования состояла в исследовании мишеней при помощи сканирующего микроскопа и определения наличия примесей в них. В качестве объектов...
-
Целью данного исследования являлось 1. Определение влияния температуры подложки во время нанесения покрытия на структурные параметры сорбента мишеней...
-
В настоящее время электронно-лучевые пушки очень широко применяются в промышленности. Они используются для сварки, нанесения покрытий, плавки, в научных...
-
Низковольтные нейтронные генераторы имеют широкое применение в науке и в технике. Ими пользуются физики и химики, геологи и биологи, медики и инженеры....
-
При неблагоприятных условиях хранения в жирах протекают различные процессы, отрицательно влияющие на их пищевые качества. Большинство изменений жиров...
-
Физико-химические показатели при хранении молока и механической обработке - Химический состав молока
1). Изменение составных частей при хранении и транспортировании молока. 2). Изменение составных частей при механической обработке. 3). Изменение...
-
Для получения пленок SiC использовалась вакуумная установка типа УРМ3, модернизированная с учетом особенностей предполагаемой методики получения....
-
Классификация теста По способу разрыхления все виды теста для мучных кондитерских изделий можно разделить на два вида: дрожжевое и бездрожжевое (или...
-
История применения активных металлов для связывания газов внутри вакуумного прибора насчитывает более 100 лет. Для этой цели впервые был использован...
-
Пластмассы. Основные характеристики пластмасс - Пластмассы. Их свойства и области применения
Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления...
-
Определение теплофизических характеристик наполненных полимерных пленок очень важно с практической точки зрения. Предполагаемой областью применения...
-
Изготовление монокристаллических ферритовых пленок - Изготовление пластинчатых магнитопроводов
Тонкие ферритовые магнитные пленки монокристаллической структуры находят широкое применение в качестве элементов для магнитных логических и запоминающих...
-
При конструировании, изготовлении и сборке оптических деталей большое значение имеют базовые поверхности или сокращенно базы. Базами называют...
-
Исходя из области применения радиопоглощающих полимерных материалов, можно утверждать, что наряду с радиофизическими характеристиками огромное значение...
-
Техника и методика формирования золь-гель мишеней Гель (ксерогель) из полимерного золя образуется в процессе полимеризации мономеров и полимеров,...
-
Для исследования радиофизических свойств радиопоглощающих полимерных материалов в настоящей работе было рассмотрено влияния весовой концентрации...
-
Хранить пшено нужно в чистых, хорошо вентилируемых, не зараженных амбарными вредителями помещениях, соблюдая санитарные нормы и правила. Тару с крупой...
-
Консервирование пищевой продукт холодильной Лучшим способом консервирования является тот, который позволяет возможно более длительное время хранить...
-
Исследование радиофизических свойств ненаполненных полимерных пленок В настоящее время существует потребность в создании радиопоглощающих материалов для...
-
Сварка плавлением - Процессы сварки металлов плавлением
Сварка плавлением осуществляется нагревом свариваемых кромок до температуры плавления без сдавливания свариваемых деталей. При нагреве с повышением...
-
Спекание керамики Операция спекания осуществляется для придания изделиям их окончательной прочности, компактности и плотности материала, полного...
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Формуют керамические изделия в основном пластическим методом и методом литья, а также полусухим прессованием. Для формования применяют гипсовые формы...
-
Описание технологической схемы - Производство шлакоблоков
Технология производства шлакоблоков состоит из нескольких этапов, которые тесно взаимосвязаны между собой. Начинается все с подготовительного этапа. Он...
-
Серые чугуны - Классификация чугунов
Структура серого (литейного) чугуна состоит из металлической основы с графитом пластинчатой формы, вкрапленным в эту основу. Такая структура образуется...
-
Полиморфные переходы в карбиде кремния Уже первые исследователи, открывшие явление полиморфизма, наблюдали переходы одних модификаций в другие. В 1839...
-
Физико-химические основы переработки пластмасс - Изготовление деталей из пластмасс
В основе процессов переработки пластмасс находятся физические и физико-химические процессы структурообразования и формования: 1) нагревание, плавление,...
-
К факторам, влияющим на здоровье и работоспособность человека в процессе труда, относятся: Производственный микроклимат - сочетание температуры,...
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
-
Основным технологическим средством автоматизации проектирования в машиностроении является цифровая ЭВМ, оперирующая с информацией, представленной в...
Зародышевый механизм роста пленок - Механизмы образования и свойства поверхности, созданной при помощи электронно-лучевого испарения