Зародыши и их образование

на диэлектрических подложках,
При достаточной температуре перемещаются вдоль нее,

Если между ними имеются силы притяжения, образуется кластер.

Возможен и обратный процесс – развал кластеров

Развал более вероятен при размерах меньших критического

При больших размерах более вероятен процесс присоединения атомов

Осаждение атомов на поверхности

Пусть система в равновесном состоянии

Свободная энергия ΔG
есть сумма двух частей:

ΔG=ΔGs+ΔGb

ΔGb – объемная

ΔGs -- поверхностная

поверхности
ΔGb отрицательна, зависит от объема
Присоединение атомов приводит
к возрастанию энергии

Кристаллиты с r>rC называют зародышами

Присоединение следующих атомов
приводит к выигрышу энергии.

Пропорциональна r 3

Пропорциональна r2 (r - радиус
кристаллита).

ΔG должна иметь максимум при некотором r=rc

r

r>rc

Такие кластеры устойчивы.
Имеется тенденция к увеличению размеров.

s=p/pнасыщ – степень пересыщения

подложке
Имеющие докритические размеры растворяются, другие,
напротив, разрастаются за счет

Форма и размеры зависят от величины поверхностной энергии, от условий нанесения пленок

Диффузия по поверхности, встреча с коллегами

Образование зародышей, хаотически
распределенных по поверхности

Первый этап

Второй этап

Атомная структура подложки

Температура подложки

Адсорбция остаточных газов

Интенсивность потока частиц

Энергия поступающих частиц и т.п.

Характер взаимодействия подложки с адсорбатом

роста пленки серебра
на Pt(111) - зародышеобразование
Одиночные атомы (мономеры),
димеры

Не изменяется средний размер
зародышей (п=2,6),
но возрастает их число.

Режим зародышеообразования
Димеры стабильны

θ = 0,0024 ML

θ = 0,006 ML

θ = 0,03 ML

Увеличение не только числа,
но и размеров островков

Переход от зародышеобразования к росту

другим одиночным атомом
Подвижность достаточна,
вероятность присоединения
к островку больше

Возникает разветвленная конфигурация
из 12 атомов, напоминающая букву ”Y”

Увеличение Т подложки приводит
к росту подвижности атомов, что,
в свою очередь, сказывается на
плотность островков в насыщении

Плотность островков
достигает насыщения.

θ = 0,12 ML

θ = 0,06 ML

Режим чистого роста

связи
i – количество атомов
у критического зародыша
Ei - их энергия

F – поток,
D – коэффициент
диффузии

Концентрация островков из х атомов

просветов
Слияние в более крупные
Кристаллографическая ориентация
сливающихся кристалликов
может быть

Далее - единая сетка

Может иметься множество
пустот и каналов

На последней стадии пустоты заполняются, образуется сплошная пленка

Свойства пленок - размер и форма кристаллитов, их взаимная
кристаллографическая ориентация, их физико-химические свойства - зависят от
большого числа факторов.

В дальнейшем

Коалисценция

Образуются поликристаллы

диссоциация
докритических зародышей
Скорость осаждения частиц
При высоких интенсивностях

Уменьшение среднего размера зерен пленки

Важен угол напыления конденсата

Величина зерна зависит от многих факторов

Чем выше Тs ( в разумных пределах), тем
крупнее кристаллиты

обладая большей энергией связи с адатомами, способствуют
зародышеобразованию
Пользуются при

Велика роль совершенства кристаллической структуры подложки