5 / 11
А.С. Бабурин, А.Р. Габидуллин, А.В. Зверев
8
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 6
Рост квазимонокристаллической пленки оказался возможен только
на подложке из слюды. У пленок, сформированных на слюде, среднегеометри-
ческая шероховатость не превысила 1,5 нм. Для пленок, сформированных на
кремнии и сапфире, измеренная стилусным профилометром среднегеометриче-
ская шероховатость на опорной длине 500 мкм превысила 10 нм. Как видно на
СЭМ-снимах, это объясняется ростом трехмерных кристаллов, который иници-
ализируется изменением свободной энергии единицы поверхности после нане-
сения первых слоев (Δ
> 0, см. таблицу).
Проведена серия экспериментов для получения зависимостей, определяющих
структуру растущей пленки в подходе с использованием соотношений энергомас-
сопереноса. Их характер известен из литературы [12, 13] и сохраняется для мате-
риалов большого спектра. Но для определения значений критических точек и
точек перегиба для конкретной системы подложка–материал, необходим ряд эм-
пирических значений. На основе экспериментальных данных построены кривые,
ограничивающие области получения пленок с мелкозернистой (рентгеноаморф-
ной), поликристаллической и квазимонокристаллической структурами (см.
рис. 2). Их характер совпадает с приведенными данными в литературе и позволя-
ет ограничить область дальнейших исследований. Как следует из зависимостей,
для формирования кристаллитов необходимы температуры более 200
С и скоро-
сти осаждения, не превышающие несколько ангстрем в секунду.
Данный подход позволяет объяснить три типа наблюдаемой морфологии
роста. Для пленок, нанесенных на подложки при комнатной температуре, не
наблюдается упорядоченного роста зерен. Это соответствует области поликри-
сталлической пленки. Присутствуют как маленькие зерна (<10 нм), так и боль-
шие кристаллиты (несколько сотен нанометров) (рис. 3).
Рис. 3.
Пленка серебра на слюде, полученная при комнатной температуре,
нанесенная со скоростью 10 Å/с (слева) и 150 Å /с (справа)
Упорядоченный рост кристаллитов и их максимальный размер ожидаемо
получаются при наиболее высоких температурах — порядка 500
о
С (рис. 4). Это
соответствует области монокристаллической пленки. Их размер составляет от
полумикрона до нескольких микрометров. Для данных температур наибольшей
сплошности удалось добиться при скорости осаждения 1 Å/с. Сплошная область
составила более 90 %.