Розділ 1 вивчення тензорезестивних властивостей наноструктурованих плівкових систем на основі
Al І Cu
В наш час теорія процесів зародження і росту тонких плівок детально розроблена. Підвищена динаміка розвитку фізики малорозмірних систем, як складової частини, фізики твердого тіла обумовлена практичним використанням шарів з розвиненою поверхнею як паливних елементів, сенсорів, каталізаторів, фільтрів та інших пристроїв. Основою самоорганізації статистично однорідних тривимірних мікро- та наносистем є мінімізація вільної енергії, яка є наслідком конденсації при наднизьких пересиченнях і відповідного закріплення адатомів на поверхні росту з максимально міцними хімічними зв’язками. З цих причин вивчення фізичних процесів при квазірівноважній стаціонарній конденсації є передумовою розвитку принципово нового науково-технологічного напряму, пов’язаного із самоорганізацією широкого спектра статистично однорідних архітектурних форм [4].
Розглянемо феноменологічні основи пропонованої моделі зростання острівців. На початковій стадії випаровування формуються зародки групи 1 (рис. 1.1.). Їх зародження і зростання на цій стадії, найвірогідніше, здійснюється за механізмом Фольмера-Вебера. До тих пір поки рівень маткової фази не дійде до рівня I, зростаючі зародки мають напівсферичну форму. Як тільки висота зародків 1 порівнюється зрівнем маткової фази, зростання зародків відбувається в обсязі нижче поточного рівня маткової фази.
Рис.1.1. Схема росту острівців на різних стадіях процесу [5]
Таким чином, за рахунок переважного зростання в площині підкладки, зародкове утворення починає набувати острівкові форми. Зменшення товщини маткової фази (нижче рівня I) призводить до збільшення швидкості концентраційного насичення компонентом А. Як наслідок, це призводить до появи стійких зародкових утворень групи 2 в просторі маткової фази між зародками групи 1. Ізотропне зростання зародків групи 2 триває до того моменту, поки рівень маткової фази не опуститься нижче рівня II. Далі починаються острівцеві зростання зародків 2 і одночасно процес формування первинних зародків групи 3. Утворення острівкового типу на основі зародків групи 3, відбуваються при товщині маткової фази нижче рівня III. Зародження острівців 2 і 3 груп відбувається поза зоною ефективного зняття концентраційного насичення острівцями групи 1 в маткової фазі. Слідуючи з
вищесказаного можна припустити, що при високій щільності зародкових острівців 1 групи структура повинна характеризуватися більш однорідним розподілом острівців за розмірами. Оскільки, в цьому випадку, підвищується
ймовірність перекриття зон ефективного зняття концентраційного насичення
острівцями групи 1, то, як наслідок, знижується ймовірність зародження острівців 2 групи і тим більше 3 групи [5].
Методи отримання нанокристалічних матеріалів
Донедавна у літературі можна було знайти дуже невелику кількість робіт пов’язаних із розробленням методів отримання нових прозорих напівпровідників p-типу. Проте за останні декілька років ситуація істотно змінилася. Було отримано та досліджено плівки таких матеріалів, як, наприклад, СuAlO2, CuSrO2 [15], ZnO легований Nі або Ga. Для отримання таких плівок сьогодні найчастіше використовують такі методи, як: радіочастотне магнетронне напилення, електронно -променеве напилення та імпульсне лазерне напилення.
Перед напиленням підкладка проходила триступеневе очищення в ультразвуковій ванні. Для очищення використовували ацетон, метанол та де- іонізовану воду. Крім того, після встановлення підкладки у вакуумну камеру її відпалювали при температурі 573 К для десорбції атмосферних газів, що могли знаходитися у поверхневому шарі полікристалічного кварцу. Для розпилення матеріалу мішені використовувався ексимерний KrF лазер із довжиною хвилі 248 нм. Густина потоку лазерного випромінювання на поверхні мішені під час напилення становила 1 Дж/см2. Для запобігання локальному перегріву і забезпечення рівномірності товщини плівки мішень, як і підкладка, оберталися. Плівка була напилена у вакуумі із залишковим тиском 10-3 Па при відстані від мішені до підкладки 6 см. Для забезпечення необхідної товщини та рівномірності плівки напилення проводилось з частотою лазерних імпульсів 7 Гц протягом 238 хв. Напилення проводилося на підкладку при кімнатній температурі [6].