Исследование параметров симр и ультротонких пленок меди

ВВЕДЕНИЕ

Работа посвящена экспериментальному поиску и теоретическому обоснованию путей управления свойствами ультратонких пленок меди, наносимых методом сильноточного импульсного магнетронного распыления. Известно, что свойства пленок металлов толщиной менее 10 нм кардинально отличаются от свойств объемного материала. Это объясняется увеличением влияния механизма нуклеации пленки на ее итоговые характеристики.

Медь является ярким представителем металлов, начальная стадия роста пленок которых идет по островковому механизму, поэтому тонкие пленки меди имеют, в частности, более высокое удельное сопротивление, пониженную плотность, чем объемный материал. Широкий диапазон существующих и перспективных применений высококачественных пленок меди с толщиной менее 10 нм заставляет искать пути управления их свойствами.

Одним из способов реализации управляемого роста пленок металлов заключается в формировании высококонцентрированных импульсных атомарно – ионно – плазменных потоков. Для этого может быть использован метод сильноточного импульсного магнетронного распыления.

Перспективность данного метода обусловлена рядом важных достоинств. Высокая плотность мощности в режиме сильноточного импульсного распыления позволяет обеспечивать высокую плотность ионных потоков, воздействующих на растущее покрытие. Стоит отметить что, несмотря на активно возрастающую популярность сильноточного импульсного магнетронного распыления, процессы, протекающие при осаждении материала на подложку, остаются сравнительно слабо изученными.

Цель работы - исследование влияния параметров сильноточного импульсного магнетронного распыления на структуру, свойства и итоговые эксплуатационные характеристики ультратонких пленок меди.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Ознакомится с современным состоянием дел в области формирования ультратонких пленок. Рассмотреть общепринятые механизмы роста пленок и используемые методы получения тонких покрытий.
2. Собрать экспериментальную установку по напылению ультратонких пленок методом сильноточного импульсного магнетронного распыления;
3. Экспериментально исследовать параметры сильноточного импульсного магнетронного разряда;
4. Получить ультратонкие пленки меди на подложках из стекла в различных режимах сильноточного импульсного магнетронного распыления;
5. Исследовать оптические и электрические характеристики, рельеф поверхности покрытия;
6. Установить зависимость между параметрами сильноточного импульсного магнетронного разряда (импульсная и средняя мощность разряда, частота формирования импульсов, плотность атомарных и ионных потоков на подложку) на структуру, свойства и итоговые эксплуатационные характеристики покрытий.

Практическая значимость настоящей работы заключается в создании задела по технологии производства теплосберегающих покрытий на архитектурных стеклах и полимерной пленке.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ НАПЫЛЕНИЯ УЛЬТРОТОНКИХ ПЛЕНОК

1. Механизмы роста пленок.

Развитие техники и технологий получения тонких пленок требует понимания процессов их роста и связей с параметрами осаждения, как следствие этого количество фундаментальных и прикладных работ по данной тематике непрерывно растает. В работах [1,2,3,4] приводится описание физических моделей, описывающих процесс роста пленок и нанокластеров.

Свойства тонких металлических пленок в значительной мере определяется двумя стадиями: стадией зарождения (нуклеации) пленки и стадией ее роста. Общеприняты три различных механизма начальной стадии роста пленки (см. рис. 1.1).[pic 1]

Рисунок 1.1 - Схематическое представление основных механизмов роста пленок Первая модель Франка – ван дер Мерве описывает послойный рост пленки, в

котором осуществляется последовательное заполнение всех вакансий в каждом монослое. Послойный рост относится к случаю, когда атомы пленки обладают более сильной связью с подложкой, чем друг с другом. В результате чего образование каждого слоя начинается только после завершения формирования