35 Чотири стадії росту плівки

Теоретичні розробки та електронно-мікроскопічні дослідження свідчать про таку послідовність утворення плів­ки:

• утворення адатомів на підкладці;

• утворення кластерів із декількох адатомів;

• утворення зародків критичного розміру;

• ріст цих зародків до надкритичних розмірів зі збідненням адатомами зон захоплення навколо зародка;

• утворення критичних зародків на не збіднених адатомами місцях;

• зрощення зародків і утворення острівців, що займаютЛ площу меншу, ніж сумарна площа, яку займали зародки;

• вторинний процес утворення зародків на звільнених діляв нках підкладки;

• зрощення великих острівців з утворенням каналів на підМ кладці;

• заростання каналів у результаті процесу вторинного зар<И дкоутворювання.

Перелічені дев'ять етапів утворення плівки Д.Пешлі узав гальнив у вигляді чотирьох стадій росту плівки:

• утворення зародків та острівців;

• зростання (коалесценція) острівців;

• утворення каналів;

• перехід до структурно суцільної плівки.

Розглянемо більш детально ці чотири стадії.

35.1 Утворення острівців

Якщо спостерігати ча процесом конденсації плівки в І електронному мікроскопі, то вдається зафіксувати лишеИ стадію раптового утворення критичного зародка, оскількиИ адатоми і навіть кластери мають такі розміри, що не спосте-в рігаються на екрані мікроскопа. Якщо матеріалом плівки є| нетугоплавкий метал, то характерний розмір критичнопш зародка 2-3 нм. Вони ростуть у трьох вимірах, але в площиЛ ні підкладки з більшою швидкістю, ніж у напрямку нормалЯ до неї (рис. 2.3 а). Це пов'язано з тим, що ріст зародка від«И бувається за рахунок поверхневої дифузії адатомів, а неї внаслідок прямого потрапляння. Для плівок, наприклад,И срібла та золота, при Т_п = 670 К концентрація критичних І зародків складає величину 5-Ю¹⁴ м², а мінімальна довжина І дифузійного пробігу приблизно 50 нм.

35.2 Коалесценція острівців

На рисунку 2.3 проілюстровано процес коалесценції двох зародків сферичної форми (б, г) та з вираженою кристалографічною формою (в, д). В останньому випадки острівець, який утворився, набуває кристалографічної форИ ми лише в тому випадку, коли він довгий час (для приклад зазначимо, що коалесценція відбувається упродовж 10' < не взаємодіє із сусідніми острівцями. Процес коалесценц дуже нагадує процес злиття крапель у рідкому стані, ще приводить до збільшення вільної поверхні підкладки й до! утворення вторинних зародків між острівцями (рис. 2.3 би Вторинний зародок росте до того часу, поки не зіткнеться сусіднім. Якщо останній більших розмірів, то вториннизародок дуже швидко зливається з ним і повністю входить Я великий острівець.

Можливими механізмами перенесення у процесі коаі лесценції можуть бути об'ємна та поверхнева дифузії атс мів. Експериментальні факти свідчать, що основним механзмом є поверхнева дифузія. Чим менший розмір частинкитим помітніша ця дифузія. Рушійною силою коалесценції результуюче зменшення поверхневої енергії острівців.

35.3 Утворення каналів

У міру росту острівців тенденція їх заокруглення зме­ншуються. Вони починають витягуватися і намагаються ут>« ворити безперервну сітчасту структуру, в якій конденсоваЯ ний матеріал розділений довгими і вузькими (від 5 до 20 нмЩ каналами неправильної форми (рис.2.3 є).