2 / 11
Получение пленок серебра методом электронно-лучевого испарения…
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 6
5
лические пленки серебра могут быть получены методами испарения [4], импульс-
ного лазерного нанесения [5], магнетронного нанесения [6] и гальваники [7].
Данных о получении сплошных пленок монокристаллического серебра толщиной
менее 200 нм в литературе не встречается. В настоящей работе поставлена задача
формирования сплошных пленок квазимонокристаллического серебра толщиной
200 нм, что соответствует верхней границе толщины для применения в нано-
плазмонике.
В качестве критерия оценки степени монокристалличности использовано
аспектное отношение размера кристаллита к толщине пленки, которое состав-
ляет от 1:1 до 20:1 [8, 9] для несплошных пленок серебра толщиной в несколько
десятков нанометров.
В работе рассмотрены процессы роста пленок серебра и определены основ-
ные технологические зависимости для получения сплошных квазимонокри-
сталлических пленок с аспектным отношением более 5:1 и толщиной до 200 нм.
Одним из наиболее пригодных методов осаждения для решения поставлен-
ной задачи является электронно-лучевое испарение [4, 10], что обусловлено
широким диапазоном интенсивностей создаваемых потоков, низкой энергией
атомов, отсутствием ионной составляющей, возможностью работать в высоком
вакууме.
Модели и критерии планирования эксперимента.
Для описания механиз-
мов роста тонкой пленки обычно применяют энергетический или кинетический
подходы. При планировании эксперимента в работе использованы оба подхода.
Соотношение энергий пленки и подложки определяет механизм эпитакси-
ального роста пленки: двумерный, островковый или смешанный [11]. Это поз-
воляет выбрать систему подложка–материал, подходящую для роста монокри-
сталла, исходя из изменения свободной энергии Δα (таблица) единицы поверх-
ности раздела подложка–среда. В свою очередь, изменение свободной энергии
определяется суммой энергий границ поверхностей раздела [11]:
п.к
п.с
,
где
п.с п.к
,
,
— энергии поверхностей разделов кристалл–среда, подложка–
среда, подложка–кристалл соответственно.
Изменение свободной энергии поверхности раздела подложка–среда [11]
Механизм роста тонкой
пленки
Энергетическое
условие
Система
материал–подложка
Двумерный
(Франка — Ван дер Мерве)
Δ
< 0
Ag/Ag, Ag/Au
Островковый
(Фольмера — Вебера)
Δ
> 0
Ag/NaCl, Ag/KCl, Ag/mica
Смешанный
(Странски — Крастанова)
Δ
< 0 — первые слои;
Δ
> 0 — последующие
слои
Ag/Si, Ag/Al
2
O
3
(c-cut)