Структурное состояние тонких покрытий

Подложки, на которых конденсируются пленки, обычно имеют температуру 100-300?С. В результате пленки формируются в условиях заметного переохлаждения. В итоге структура пленок, сконденсированных в вакууме, имеет свою специфику. Для структуры вакуумных конденсатов характерны следующие особенности.

Пленки, полученные при относительно низких температурах подложки, состоят из кристаллов, размеры которых заметно меньше, чем у массивных образцов (их размер у конденсатов составляет 10- 9-10- 8 м).

Из-за больших переохлаждений и перенасыщений процесс формирования пленок сопровождается образованием высокой концентрации несовершенств кристаллической решетки. Благодаря условиям, при которых происходит зарождение и формирование пленок, в них возникают макро- и микронапряжения и деформации. Уровень напряжений иногда значительно превышает предел прочности материала в массивном состоянии.

Рассмотренные особенности структуры пленок отражают неравновесность состояний, в которых находятся пленки после их получения. На степень неравновесности пленок большое влияние оказывают физико-технологические параметры (температура подложки, скорость конденсации, степень вакуума, физическая природа испаряемого материала и др.). В пленках образуется огромное число различных неравновесных состояний, которым соответствуют определенные магнитные свойства. При нагревании пленок, а также при комнатной температуре наблюдается изменение их структурного состояния. Также обнаруживается изменение концентрации вакансий и т.п. В результате пленки переходят в более равновесное состояние.

Структура и физические свойства пленок помимо указанных причин в большой степени зависят также от толщины пленок. При уменьшении толщины пленок возрастает вклад поверхностных процессов по сравнению с объемными. В пленках с толщиной меньше некоторой критической в результате увеличения вклада поверхностной энергии изменяются фазовые и структурные состояния, электросопротивление и другие физические свойства. Особенности структуры и толщина тонких пленок, естественно, оказывают существенное влияние на их магнитные свойства.

Размерный структурный эффект в тонких покрытиях

размерный эффект — комплекс явлений, связанных с существенным изменением физико-химических свойств вещества вследствие: 1) непосредственного уменьшения размера частиц (зерен, кристаллитов); 2) вклада границ раздела в свойства системы; 3) соизмеримости размера частиц с физическими параметрами, имеющими размерность длины и определяющими свойства системы (размер магнитных доменов, длина свободного пробега электрона, дебройлевская длина волны, размер экситона в полупроводниках и т.д.).

Псевдоморфизм в тонких покрытиях. Образование сверхструктур. Свойства сверхструктур.

ПСЕВДОМОРФИЗМ- химическое и структурноеизменение минерала без изменения его формы

Структурное состояние очень тонких покрытий 1-2 монослоя характеризуются сверхструкгурой. Обладает свойствами:

1. ДЛЯ каждой системы подложка — покрытия МОЖНО указать большое КОЛИЧЭСТВО сверхструктур, каждая ИЗ которых УСТОЙЧИВЗ В определенном интервале температур.

2. С повышением температуры образуются сверхструктуры более высокого порядка.

3. образование определенной сверхструктуры начинается локально В определенном УЧЗСТКЭ И затем постепенно сверхструктура прорастает на ПОВЭРХНОСТИ.

4. Сверхструкгуры в тонких слоях более 2-ух нанослоев становятся не устойчивыми.

5. Всегда в период сверхструктуры больше периода кристаллической решетки поверхности подложки.

6. Периоды сверхструктуры и поверхности подложки не всегда находятся в определенном соответствии.

 

42)

Эпитаксия — это закономерное нарастание одного кристаллического материала на другом т. е. ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки).

Влияние температуры: 1.при нагревании наблюдается очистка поверхности 2. активируются диффузионные процессы и возрастает вероятность присоединения адсорбированных атомов к частицам. 3.Возростает вероятность ионизации, что и вызывает повышение энергии связи с поверхности подложек.

Влияние скорости осаждения: При повышении скорости осаждения возрастает критическая температура эпитаксии.