Исследование процесса роста металлических кластеров на поверхности кристаллов методом молекулярно-динамического моделирования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

МОСКАЛЁВ Дмитрий Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РОСТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КЛАСТЕРОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 01.04.07 — Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж - 2006

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель член-корреспондент РАН, доктор

физико-математических наук, профессор Иевлев Валентин Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Хухрянский Юрий Павлович;

доктор физико-математических наук, профессор

Трофимов Владимир Исакович

Ведущая организация

Воронежский государственный университет

Защита состоится 19 декабря 2006 г. в 14 м часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.06 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан 17 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Горлов М.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интерес к наноструктурам связан как с проявлением размерного эффекта, так и с их применением в наноэлектронике, оптике, гетерогенном катализе, для получения функциональных покрытий с высокой прочностью и термостойкостью и т.д. Физика и технология тонких плёнок сейчас бурно развиваются, что обусловлено широким использованием тонких плёнок в ряде технологий (например, при изготовлении полупроводниковых приборов, интегральных схем и уникальных объектов исследований). Поэтому исследования закономерностей формирования тонких плёнок на данный момент очень актуальны. Успехи физики тонких плёнок отражены в монографиях, сборниках, справочниках.

Один из путей создания дискретных наноструктур - вакуумная конденсация из паровой фазы, поскольку при реализации соответствующего механизма роста сконденсированной фазы имеется возможность формирования дискретных наноструктур на поверхности твердого тела. Дискретные наноструктуры на поверхности твердого тела как начальные стадии роста пленок, безусловно, во многом определяют их субструктуру и на стадии наступления сплошности. Для получения наноразмерных гетероструктур с необходимыми свойствами и выбора технологических режимов их производства необходимы знания о закономерностях возникновения, морфологии и структуры отдельных нанокластеров.

Вакуумная конденсация металлов на сколы ионных кристаллов широко используется для изучения закономерностей зарождения и роста тонких пленок по механизму Фольмера и Вебера. Установлено, что увеличение плотности точечных дефектов кристаллической подложки (вакансий, примесных атомов) приводит к увеличению плотности насыщения островков и, как правило, улучшению их эпитаксиальной ориентации. Влияние точечных дефектов - активных центров зарождения — на кинетику образования, роста и на распределение кластеров по размерам достаточно полно описывается микрокинетическими моделями. В этих моделях при составлении кинетических уравнений образования и роста кластеров учитывается плотность активных центров, спектр активностей, возможность их миграции по поверхности подложки.

В то же время ограничены данные о структуре самих нанокластеров на начальных этапах конденсации, когда объекты состоят из нескольких десятков и сотен атомов. Также не раскрыта на атомном уровне природа ориентирующего влияния точечных дефектов кристаллической подложки. Моделирование методом молекулярной динамики даёт возможность выйти на уровень отдельных атомов в исследовании нанокластеров и процесса их роста.

Работа выполнена в региональной лаборатории электронной микроскопии и электронографии Воронежского государственного технического университета в рамках проектов А-0032 и Б-0101 Федеральной целевой программы «Интеграция» и г/б НИР № 1.1.05.

Цель и задачи исследования. Установление методом моделирования молекулярной динамики закономерностей процесса образования одно- и двухкомпонентных металлических нанокластеров на поверхности ионного кристалла.

В соответствии с целью в работе решались следующие задачи:

1. Разработка программного обеспечения с целью молекулярно-динамического моделирования роста малоатомных кластеров на кристаллической подложке.

2. Исследование эволюции формы однокомпонентного металлического кластера в процессе его роста.

3. Исследование смены формы и распределения атомов в процессе роста и при отжиге двухкомпонентного металлического кластера с начальным случайным распределением атомов компонентов.

4. Исследование природы дискриминации 180-градусной ориентации кластеров золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита.

Научная новизна исследований.

1. Установлена смена формы роста кластера от двухмерного к трехмерному и механизм автокоаггесценции («сворачивание»), при котором происходит резкое сокращение размеров первого слоя.

2. Показано, что в растущем двухкомпонентном кластере с неодинаковой глубиной потенциала межатомного взаимодействия атомов компонентов между собой наблюдается образование ядра кластера из компонента с большей глубиной потенциала и оболочки из компонента с меньшей глубиной потенциала. Установлено, что отжиг двухкомпонентного кластера с первоначально случайным распределением атомов приводит к аналогичному результату.

3. Подтверждена причина наблюдаемой экспериментально дискриминации 180-градусной позиции "треугольных" островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита: преимущественное зарождение кластеров на анионных вакансиях поверхности подложки.

Объекты исследования.

Объектами исследования являются одно- и двухкомпонентные металлические нанокластеры, получаемые конденсацией в вакууме из паровой фазы на поверхность кристалла.

Основные положения и результаты; выносимые на защиту.

1. При росте однокомпонентного кластера происходит смена формы роста от двухмерной к трехмерной при критическом размере кластера, зависящем от глубины потенциала межатомного взаимодействия.

2. При росте кластера из двухкомпонентного пара ядро кластера образовано компонентом с большей глубиной потенциала межатомного

взаимодействия, а компонент с меньшей глубиной потенциала образует оболочку. Отжиг двухкомпонентного кластера с первоначально случайным распределением атомов приводит к аналогичному результату.

3. Экспериментально наблюдаемая дискриминация 180-градусной позиции "треугольных" островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита обусловлена преимущественным зарождением кластеров на анионных вакансиях поверхности подложки.

Практическая значимость работы.

Раскрытие механизма влияния анионных вакансий на ориентацию кластера может быть использована при выборе и в технологии обработки кристаллической подложки для получения эпитаксиальных плёнок.

Результаты диссертации могут быть использованы для прогнозирования морфологии двухкомпонентных дискретных наноструктур.

Материалы диссертации могут быть использованы в курсе лекций "Физика тонких плёнок" для студентов в области микроэлектроники и материаловедения.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Международной школе-семинаре "Нелинейные процессы в дизайне материалов" (Воронеж, 2002); II школе-семинаре "Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения" (Дубна, 2002); IV Международном семинаре "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении" (Астрахань, 2002); Научной сессии МИФИ-2002; конференции МФТИ им. Ломоносова (Москва, 2004); Nanoparticles, nanostructures and nanocomposites СПб-2004; Международной школе-семинаре "Нелинейные процессы в дизайне материалов" (Воронеж, 2004); IV Международной научной конференции "Кинетика ■ и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация." (Иваново, 2006); на ежегодных научных конференциях ВГТУ (2002-2006г.г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ (включая регистрацию программы "Кластер"), в том числе 6 из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце работы, лично соискателем разработан программный продукт для решения задачи моделирования молекулярной динамики процесса кластерообразования; проведено моделирование роста однокомпонентного металлического кластера, роста и отжига двухкомпонентного металлического кластера. Консультации по кинетике образования и роста островковых

пленок проводил к.ф.-м.н., доцент Шведов Е.В. Автор также выражает благодарность научному коллективу лаборатории за помощь в работе.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 114 наименования и приложения. Работа изложена на 83 страницах и содержит 30 рисунков, 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы и выбор объектов исследования, сформулированы цель и задачи исследования, перечислены основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, приведены сведения об апробации результатов работы, публикациях, структуре и объеме работы.

В первой главе "Рост кластеров на дефектах кристаллической подложки (Литературный обзор)" приведен краткий литературный обзор по теме диссертации. Приведены работы, посвящённые исследованию закономерностей начальных стадий формирования тонких плёнок по механизму Фольмера и Вебера. Также дан обзор экспериментов, в которых отмечено влияние реальной структуры кристаллической подложки на плотность и ориентацию кластеров. Рассмотрен вопрос разделения природы зародышеобразования на дефектах и бездефектной поверхности. Приведено описание метода молекулярной динамики, его варианты и области применения и описаны физико-математические основы метода. Рассмотрен ряд работ, использующих методы моделирования для исследования поведения тонких плёнок.

В первой части второй главы "Моделирование роста однокомпонентного кластера на поверхности кристалла" методом молекулярной динамики (МД) изучается переход нанокластера от плоской формы роста к объёмной. Приведена оценка результатов моделирования формы нанокластера, вычислены значения критических размеров нанокластера, при которых происходит изменение его формы от плоской к объёмной для различных параметров парного потенциала взаимодействия атомов конденсат-конденсат и конденсат-подложка.

Сравнение результатов моделирования осуществлялось для двух потенциалов парного взаимодействия:

1. Потенциал Морзе

р(г) = О■ е~2'"'""г") - 2-£>сл-е"*""0 , где £> -минимум потенциала (£„,—минимум потенциала конденсат-подложка); а — параметр крутизны;

г0 - расстояние, соответствующее минимуму потенциала и г между двумя взаимодействующими атомами. 2. Потенциал Леннарда-Джонса

■ расстояние

<p(r) = D-

Т » ( го т

г J n — m \ г )

где D - минимум потенциала;

п-т

пит- параметры крутизны; г„ - расстояние, соответствующее минимуму потенциала и г - расстояние между двумя взаимодействующими атомами.

Рис. 1. Эволюция формы кластера с увеличением числа атомов: а — 29-атомный кластер с первым атомом во втором слое; б, в — сворачивание нанокластера (при добавлении четвёртого атома во второй слой); г — повторение цикла для третьего слоя. Более тёмным изображены атомы подложки (I), более светлым атомы конденсата (II, III), цифра соответствует номеру слоя (III)

В ходе проведённого исследования обнаружен переход формы роста кластера от двумерной к трёхмерной в области значений глубины потенциала. Ниже границы этой области кластер сразу растёт трёхмерным, а выше перехода нет вплоть до максимально рассмотренного размера кластера. Переход может быть как плавным (новые атомы уходят во второй слой), так и скачкообразным (рис.1, эффект сворачивания, при котором часть атомов поднимается из нижележащих слоев в вышележащие, в результате чего кластер из плоского становится объёмным).

Во второй части второй главы "Моделирование роста и отжига двухкомпонентного нанокластера на поверхности кристалла" приведены результаты исследования процесс роста двухкомпонентных нанокластеров на кристаллической подложке и отжиг двухкомпонентного нанокластера со случайным распределением атомов компонентов.

При росте двухкомпонентного кластера, кроме значения критического размера смены формы, интересным представляется распределение атомов различных компонентов внутри кластера. Глубина потенциала парного взаимодействия атомов первой компоненты задавалась большей по сравнению с атомами второй компоненты, что на практике соответствует тугоплавкому и легкоплавкому металлам. Для атомов второй компоненты глубина потенциала задавалась вдвое меньшей.

При малом количестве атомов кластер растёт двухмерным. Какой-либо особенности в распределении атомов первой и второй компонент не наблюдается. После появления второго слоя происходит увеличение концентрации атомов легкоплавкого компонента на краях и во втором слое кластера. Размер первого слоя увеличиваются незначительно.

При увеличении размера кластера концентрация атомов тугоплавкого компонента во втором слое растёт, т.е. верхние слои увеличивают свои размеры за счёт атомов легкоплавкого компонента. Изменений в вышеуказанных тенденциях роста как до размера кластера из 50 атомов первой компоненты и 100 атомов второй компоненты, так и в дальнейшем не замечено. Так же, как и в кластере меньших размеров, увеличивается число атомов первой компоненты в первом и втором слоях, а второй, третий и четвёртый слои растут за счёт атомов второй компоненты.

Верхний слой (в случае, если число слоев больше двух) атомов первого компонента не содержит. Таким образом, кластер состоит из тугоплавкого ядра и легкоплавкой оболочки.

При отжиге двухкомпонентного кластера атомы перераспределяются (с повышением температуры за меньшее число шагов), форма кластера изменяется от заданной прямоугольной к полусферической. Одновременно атомы второй компоненты вытесняются в верхние слои и на боковую поверхность кластера. Атомы первого слоя, контактирующие с подложкой, практически все остаются на месте, за исключением крайних, которые переходят в верхние слои. С появлением четвертого слоя кластер приобретает

полусферическую форму и при дальнейшем отжиге форма и структура кластера остаются неизменны.

Таким образом, при росте кластера из двухкомпонентного пара, если глубина потенциала парного взаимодействия атомов компонентов между собой различна, наблюдается образование ядра из атомов компонента с большей глубиной потенциала и оболочки из атомов компонента с меньшей глубиной потенциала. То же самое наблюдается и при отжиге двухкомпонентного кластера со случайным начальным распределением атомов компонентов, имеющих различные глубины парного потенциала взаимодействия атомов между собой.

В первой части третьей главы "Моделирование влияния вакансий на ориентацию кластеров Аи на поверхности (111) CaF2" на конкретном примере исследуется влияние вакансий подложки на ориентацию островков при вакуумной конденсации металлов на ионный кристалл. Результаты известных исследований влияния точечных дефектов на ориентацию тонких металлических пленок на сколах ионных кристаллов носят опосредованный характер, хотя и важны для управления процессами получения эпитаксиальных пленок. Для понимания механизма ориентирующего влияния конкретных точечных дефектов на ориентацию дискретных эпитаксиальных наноструктур целесообразно использование молекулярно-динамического моделирования (МДМ) начальных стадий формирования сконденсированной фазы.

. »'*»« »V** *..• « <

' Ж Л • •»*.»*•«•

> *А » * iVi # i,.V* »'; •

S* " фш WtJF.SV^iwm

л 1* * • v*». * • •

» « »

Ss&smjj

_ . * » ■ • . • » . **» * •» » »_•• * л" ' .» » » »•

*. *. % V; -

' •\ v • ♦ « .«.^""я .

Рис. 2. Микрофотографии эпитаксиальных островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита1

1 Иевлев В.М., Шведов Е.В., Аммер В.А. //Крисгаадография. - 1978. -Т 23. - С665-666.

7

Образующиеся при конденсации золота в вакууме 10"7 Па на взаимодополняющие сколы флюорита в области температур ориентированной кристаллизации (35 0-3 70 °С) эпитаксиальные островки золота имеют преимущественную ориентацию (111)[П0] Аи || (111)[110] или [110] Са¥2-Установлено, что при росте эпитаксиальных островковых пленок в пределах сингулярных участков поверхности происходит дискриминация 180-градусной позиции "треугольных" (треугольных по основанию, а фактически пирамидальных) островков Аи. В то же время для взаимодополняющих поверхностей характерна 180°-градусная разориентация островков (рис. 2), т.е. ориентация островков изменяется на противоположную. В пределах каждой поверхности в 180-градусной позиции находятся всего около 5 % эпитаксиальных островков. Плотность островков на свободных от ступеней участках равнялась примерно 3-10"см~2. Для объяснения наблюдаемого эффекта проведено молекулярно - динамическое моделирование процесса образования и роста металлических кластеров на анионных вакансиях и обычных узлах адсорбции.

Рис. 3. Расположение четырехатомных кластеров Аи на идеальной плоскости (111) CaF2 в нормальной (А) и двойниковой позиции (В). (Изображения атомов Са и F второго и третьего слоев частично перекрываются атомами второго и первого слоев)

В результате моделирования роста кластера на идеальной поверхности скола флюорита установлено, что он образуется исключительно в нормальной позиции А (рис. 3). Двойниковая (по отношению к CaF2) позиция В оказывается энергетически невыгодной. Помещенный в эту позицию тетраэдрический кластер смещается на 1/6 [121] CaF2, т.е. в нормальную позицию.

В табл.1 приведены результаты расчета относительного уменьшения энергии связи на один атом металла (Е„ - Ed)/E„ (где Е„ и Ed - энергии связи на один атом в нормальной и двойниковой позиции соответственно) при переходе от позиции кластера А к позиции В для различных значений глубины

потенциала взаимодействия Э|/02. Приведённые значения энергии соответствуют параметрам крутизны п = 3 и ш = 6. При больших значениях п и т (6 и 12) разница в энергиях возрастает.

Таблица 1.

Относительная разница в энергии связи атома в кластере на идеальной подложке в нормальной и двойниковой позициях по отношению к СаР2

d,/d2 (En - Ed)/E„

1.0/0.8 0,1725

1.0/0.7 0,1701

1.0/0.6 0,1771

1.0/0.5 0,1631

1.0/0.4 0,1575

1.0/0.3 0,1489

1.0/0.2 0,1342

Таблица 2.

Относительная разница в энергии связи атома в пятиатомном кластере на анионной вакансии в нормальной и двойниковой позициях по отношению к СаР2

d,/d2 (En-EH)/E„

1.0/0.8 0,1599

1.0/0.7 0,1575

1.0/0.6 0,1534

1.0/0.5 0,1481

1.0/0.4 0,1407

1.0/0.3 0,1299

1.0/0.2 0,1127

Результаты расчетов свидетельствуют о возможности дискриминации двойниковой ориентации кластеров золота на идеальной поверхности (111) флюорита. Дискриминация обусловлена тем, что чередование анионных и катионных плоскостей (111) в структуре CaF2 приводит к различному расположению ближайших к кластеру атомов подложки в нормальной и двойниковой позициях.

Но дискриминация двойниковой ориентации кластеров Аи на идеальной плоскости (111) CaF2 не объясняет наблюдаемую экспериментально дискриминацию 180-градусных позиций "треугольных" островков в пределах одной поверхности скола, поскольку расчеты показывают, что в нормальной позиции энергетически разрешены оба азимута (рис. 3). При расколе кристаллов CaF2 неизбежно образование анионных вакансий в поверхностных слоях, поэтому имеется основание рассматривать зарождение кластеров на активных центрах конденсации — вакансиях. На рис. 4 показаны положения кластеров Аи на анионных вакансиях в нормальной (А) и двойниковой (В) позициях.

В табл.2 приведены значения относительной разницы в энергии связи атома в пятиатомном кластере золота в нормальной (Еп) и двойниковой (Ed) позициях для разных отношений глубин парных потенциалов взаимодействия атомов конденсата между собой и с атомами подложки. Из них следует, что зарождение на вакансии должно исключать образование азимутально разориентированных на 180° кластеров, поскольку одна позиция соответствует энергетически невыгодной двойниковой ориентации В. Поэтому при конденсации золота на вакуумный скол флюорита образуются кластеры одной

азимутальной ориентации в нормальной позиции А. При переходе к взаимодополняющей поверхности ориентация кластеров изменяется на 180°, следуя за изменением ориентации потенциального рельефа в окрестности вакансии.

^ WW т ^ 1 +

Рис. 4. Тетраэдрический кластер Аи на вакансии фтора в нормальном (А) и двойниковом (В) положениях; а и б - взаимодополняющие поверхности

Влияние энергетического рельефа в окрестности вакансии на форму кластеров проявляется при отношении Х)хЮг более 1/0.3. Сохранение треугольной формы кластерами больших размеров (островками) можно объяснить тем, что количество точечных дефектов в межфазной границе кластер-подложка может увеличиваться по мере роста как за счет увеличения площади покрытия островком поверхности подложки, так и за счет захвата мигрирующих вакансий.

Таким образом, наблюдаемая экспериментально дискриминация 180-градусной позиции "треугольных" островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита объясняется преимущественным зарождением кластеров на анионных вакансиях поверхности подложки и дискриминацией их двойниковой ориентации относительно плоскости (111) CaF2.

Во второй части третьей главы "Рост кластеров золота на поверхности кристаллов NaCl" приведены результаты МД моделирования влияния анионных вакансий на ориентацию кластера. Из экспериментов по выращиванию золота на поверхности ЩГК хорошо известен факт, что кластер растет в двух основных кристаллографических ориентациях: (100) [110] Аи || (001) [110] NaCl (1) и (111) [ill] Аи || (001) [МО] NaCl (2). Причем при увеличении плотности вакансий рост островков происходит преимущественно в эпитаксиальной (100) ориентации. С целью изучения влияния вакансий на ориентацию кластеров золота на кристалле NaCl было проведено МД моделирование процесса зарождения и роста металлического кластера на

10

анионной вакансии и для сравнения в обычных узлах адсорбции. Глубина потенциала взаимодействия между атомами кластера была взята единичной. Глубина потенциала взаимодействия между атомами кластера и атомами подложки варьировалась в диапазоне от ОД до 0,9. Ход эксперимента по конденсации металла на NaCl и KCI повторял ход предыдущего эксперимента, проведенного с системой Au-CaF2 флюорита.

В результате моделирования роста на идеальной подложке был обнаружен переход от ориентации (111) к (100) при достижении глубины потенциала золото-подложка 0.5. При моделировании роста на вакансии переход происходил при глубине потенциала 0.7.

Мы считаем, что ориентация определяется не только геометрией потенциального рельефа в окрестности вакансии, но и соотношением глубин потенциалов межатомного взаимодействия атомов конденсата с различными (металл, галоген) атомами подложки. Для проверки этого предположения компьютерные эксперименты проводились для значений глубин потенциала связи с каждой компонентой от 0.1 до 0.9 независимо. Результат серии экспериментов представлен в табл. 3.

Кластеры растут на вакансии в основном в ориентации (001), если значение глубины потенциала связи атомов конденсата с металлическими атомами подложки выше, чем с галогеном. В случае же, если сильнее будет связь конденсата с галогеном, кластеры в ориентации (001) практически не образуются.

Таблица 3.

Ориентация кластера металла на вакансии при различных соотношениях значений глубин потенциалов взаимодействия компонентов конденсат-подложка

Глубина Аи-К

п-ла 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.1 (111) (111) (111) (Ш) (111) (111) (111) (001) (001)

0.2 (111) (111) (111) (111) (111) (HI) (001) (001) (001)

0.3 (111) (111) (111) (111) (111) (001) (001) (001) (001)

0.4 (111) (111) (111) (111) (001) (001) (001) (001) (001)

1 3 0.5 (111) (111) (111) (111) (111) (001) (001) (001) (001)

< 0.6 (П1) (111) (111) (HI) (111) (111) (001) (001) (001)

0.7 (111) (111) (111) (111) (111) (111) (001) (001) (001)

0.8 (1П) (111) (111) (111) (111) (111) (001) (001) (001)

0.9 (111) (111) (111) (111) (111) (111) (001) (001) (001)

В ходе эксперимента рассматривался кластер, растущий до размера 50 атомов. Моделирование дальнейшего роста кластера показало, что растущий в ориентации (1) кластер в ряде случаев переходит в ориентацию (2). Это

говорит о том, что ориентирующего влияния одной вакансии становится недостаточно для удержания кластера в эпитаксиальной ориентации.

Из проведённых экспериментов следует, что причиной ориентирующего влияния вакансии может выступать более сильная связь между атомами металлов, нежели между атомами металла и галогена. Тогда при осаждении на анионную вакансию будет сразу возникать «кластер» металла (5 атомов Ме вокруг вакансии +4 Аи сверху вакансии), задающий ориентацию растущему кластеру. Однако с увеличением размера кластера влияние вакансии ослабевает и кластер перестраивается из ориентации (1) в ориентацию (2).

В четвёртой главе "Плотность насыщения кластеров на ионных кристаллах" приведена кинетическая модель, учитывающая подвижность точечных дефектов кристаллической подложки и их захват межфазной границей кластер-подложка.

Рис. 5. Зависимость плотности насыщения от температуры Т для системы Рс1/М£0: 1-2-3 — расчетные кривые для значений ¿^=1.0, 1.2, 1.3 эВ соответственно; 4 — экспериментальная кривая

Резкое уменьшение плотности насыщения при высоких температурах наблюдалось ранее при конденсации золота на вакуумные сколы ЫаС1 и КС1 и железа на В случае конденсации различных металлов (Рс1 и Ре) на

одинаковые подложки (N^0(001)) графики зависимостей Ы3(Т) практически

совпадают. Величины начальной плотности активных центров различаются в два раза, что вполне понятно, так как могли использоваться кристаллы с разными количествами примесных атомов, которые также выступают в роли активных центров зарождения. В случае конденсации одного и того же металла на разных подложках (Аи на ИаС1 и КС1 или А£ на ЫаС1 и КВг) в одинаковых условиях не совпадают как температуры, при которых начинается аномально резкое уменьшение так и крутизна кривых. Эти результаты дают основание предположить, что изменение свойств самой кристаллической подложки при повышении температуры может определять поведение ансамбля кластеров на ее поверхности.

Аномально резкое уменьшение плотности кластеров при высоких температурах подложки можно объяснить подвижностью точечных дефектов в процессе конденсации. Описывающая рассматриваемую модель система уравнений имеет вид:

= Л (1 - 6») - 2стО, /V, /V - 2ста /V, ^ - 4аО, /V,2 -Л т„

¿1 (Ш сИ

- = -2стД^|Л' - 2аОуЫЫа = 2о£>1ЛГ|ЛГ + 2о£>]Лг12

где N1, Н), N - плотности адсорбированных атомов, незанятых активных центров и растущих кластеров соответственно; Б] и Б,)-энергии активации поверхностной диффузии адатомов и активных центров; 0 — степень покрытия подложки; а - коэффициент захвата; та — время жизни адатома до десорбции.

Численный расчет показывает, что плотность адатомов в течение процесса образования кластеров остается практически постоянной и ее значение при малых степенях покрытия можно определить из первого уравнения:

Ní »Ят, где т - время жизни адатома до десорбции или захвата активным центром.

г =

^Схр' ~ кТ 1+2а0|ЛГ<'°

здесь Еа — энергия активации десорбции адатомов. Плотность адатомов определяется равновесием между скоростью поступления атомов на подложку и скоростями десорбции и захвата адатомов активными центрами и растущими кластерами. Полагая N1 постоянным, можно получить аналитическое решение системы уравнений. Выражение для плотности насыщения кластеров имеет вид

N, = -N„ + , Nsl = N, exp[^--£|-j >

где Ei и Ed —энергии активации поверхностной диффузии адатомов и активных центров соответственно.

Итак, причиной аномального уменьшения плотности насыщения кластеров при повышении температуры может быть захват мигрирующих по поверхности подложки вакансий межфазной границей.

Наблюдаемое экспериментально резкое уменьшение плотности насыщения островков при конденсации на ионные кристаллы сопровождается всегда переходом к их эпитаксиальной ориентации относительно подложки, что свидетельствует о единой причине обоих эффектов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. При моделировании роста, однокомпонентного кластера методом МДМ выявлен размерный эффект морфологической перестройки, заключающийся в сворачивании кластера, в процессе которого происходит резкое сокращение размера первого слоя (с соответствующим увеличением второго).

2. Показано, что при росте кластера из двухкомпонентной паровой фазы образуется ядро, состоящее в основном из атомов с большей глубиной потенциала межатомного взаимодействия, окруженное оболочкой из атомов с меньшей глубиной потенциала взаимодействия. Отжиг двухкомпонентного кластера со случайным начальным распределением атомов компонентов приводит к аналогичному распределению атомов в кластере.

3. Наблюдаемая экспериментально дискриминация 180-градусной позиции "треугольных" островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита объясняется преимущественным зарождением кластеров на анионных вакансиях поверхности подложки и дискриминацией их двойниковой ориентации относительно плоскости (111) CaF2.

4. Показано, что ориентирование кластера при зарождении на вакансии обусловлено различием глубин потенциалов парного взаимодействия металл-металл и металл-галоген.

5. Наблюдаемое в экспериментах по конденсации металлов на поверхности ионных кристаллов резкое уменьшение плотности насыщения кластеров - зародышей с повышением температуры подложки может быть объяснено захватом мигрирующих вакансий поверхности подложки межфазной границей конденсат-подложка.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кинетика зарождения и распределение по размерам нанокластеров двухкомпонентных пленок металлов с ограниченной взаимной растворимостью / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.Е. Андрусевич, Д.В. Москалев // Вестник Воронежского государственного технического университета. Сер. Материаловедение - 2002. Вып.1.10. С. 18-23.

2. Иевлев В.М. Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалев // Вестник Воронежского государственного технического университета. Сер. Материаловедение - 2002. Вып.1.12. С. 65-68.

3. Иевлев В.М. Плотность насыщения и ориентация дискретных наноструктур на поверхности ионных кристаллов / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалёв // Физика и Химия Стекла - 2005. Т. 31. № 3. С. 402-408

4. Ievlev V.M. Nucleation Kinetics and Orientation of Discrete Nanostructures on Ionic Crystals / V.M. Ievlev, E.V. Shvedov, D.V. Moskalyov //Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites //Topical Meeting of the European ceramic society. Saint-Petersburgs, Russia, 5-7 July 2004, Book of abstracts, P.127.

5. Шведов E.B., Москалев Д.В. 50200401486 Кластер. Программа //Информационный бюллетень. Алгоритмы и программы. - 2005. — №4. 29.29 Физика атома и молекулы.

6. Иевлев В.М. Молекулярно-динамическое моделирование процессов роста одно- и двухкомпонентного нанокластеров на поверхности кристалла / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалёв // Вестник Воронежского государственного технического университета. Сер. Материаловедение - 2003. Вып.1.14. С. 40-44.

Статьи и тезисы докладов

7. Москалев Д.В. Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении: сб. Тез. IV междунар. семинара. Астрахань, 2002. С. 89.

8. Москалев Д.В. Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Нелинейные процессы в дизайне материалов: тез. междунар. школы-семинара. Воронеж, 2002. С. 187-190

9. Москалев Д.В. Компьютерное моделирование начальных стадий конденсации металлических пленок / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Научная сессия МИФИ-2002: сб. науч. тр. М„ 2002. Т. 9. С. 196.

10. Москалев Д.В. Определение формы малоатомных металлических кластеров при вакуумной конденсации с использованием метода молекулярной динамики / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения: тез. II школы-семинара. Дубна, 2002. С. 53.

11. Ориентирующее влияние анионных вакансий на поверхности флюорита в процессе вакуумной конденсации золота / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалев, В.А. Аммер // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении: материалы V междунар. конф. Воронеж, 2004. Т. 2. С. 44-47.

12. Шведов Е.В. Влияние анионных вакансий на ориентацию кластеров Аи на поверхности кристаллов КаС1 и КС1 / Шведов Е.В., Москалёв Д.В., Омороков Д.Б. // Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация: тез. докл. IV междунар. науч. конф. Иваново, 2006. С. 104.

Подписано в печать 15 _.II.2006 Формат 60x84/16. Бумага для мнегов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж _90_ _

ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет' 394026 Воронеж, Московский просп., 14

4

Глава 1. Рост кластеров на дефектах кристаллической подложки (Литературный обзор).

Глава 2. Эволюция структуры нанокластера металла на поверхности кристалла.

2.1 Моделирование роста однокомпонентного кластера на поверхности кристалла.

2.1.1 Методика моделирования.

2.1.2 Моделирование на основе потенциала Морзе.

2.1.3 Моделирование на основе потенциала Леннарда-Джонса.

2.2 Моделирование роста и отжига двухкомпонентного нанокластера на поверхности кристалла.

2.2.1 Рост двухкомпонентного кластера.

2.2.2 Исследование расслоения компонентов при отжиге.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Влияние поверхностных вакансий ионных кристаллов на ориентацию кластеров.

3.1 Моделирование влияния вакансий на ориентацию кластеров Аи на поверхности (111) CaF2.

3.1.1 Экспериментальные данные по ориентации дискретных наноструктур на поверхности (111) CaF2.

3.1.2 Методика моделирования.

3.1.3 Расчет отношений энергии связи кластера с подложкой.

3.2 Рост кластеров золота на поверхности кристаллов NaCl.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Плотность насыщения и ориентация дискретных наноструктур на ионных кристаллах.

4.1 Система кинетических уравнений.

4.2 Сравнение с экспериментом.

Выводы к главе 4.

Актуальность темы. Интерес к наноструктурам связан как с проявлением размерного эффекта, так и с их применением в наноэлектронике, оптике, гетерогенном катализе, для получения функциональных покрытий с высокой прочностью и термостойкостью и т.д. Физика и технология тонких плёнок сейчас бурно развиваются, что обусловлено широким использованием тонких плёнок в ряде технологий (например, при изготовлении полупроводниковых приборов, интегральных схем и уникальных объектов исследований). Поэтому исследования закономерностей формирования тонких плёнок на данный момент очень актуальны. Успехи физики тонких плёнок отражены в монографиях, сборниках, справочниках [1-9].

Один из путей создания дискретных наноструктур - вакуумная конденсация из паровой фазы, поскольку при реализации соответствующего механизма роста сконденсированной фазы имеется возможность формирования дискретных наноструктур на поверхности твердого тела. Дискретные наноструктуры на поверхности твердого тела как начальные стадии роста пленок, безусловно, во многом определяют их субструктуру и на стадии наступления сплошности. Для получения наноразмерных гетероструктур с необходимыми свойствами и выбора технологических режимов их производства необходимы знания о закономерностях возникновения, морфологии и структуры отдельных нанокластеров.

Вакуумная конденсация металлов на сколы ионных кристаллов широко используется для изучения закономерностей зарождения и роста тонких пленок по механизму Фольмера и Вебера. Установлено, что увеличение плотности точечных дефектов кристаллической подложки (вакансий, примесных атомов) приводит к увеличению плотности насыщения островков и, как правило, улучшению их эпитаксиальной ориентации. Влияние точечных дефектов - активных центров зарождения - на кинетику образования, роста и на распределение кластеров по размерам достаточно полно описывается микрокинетическими моделями. В этих моделях при составлении кинетических уравнений образования и роста кластеров учитывается плотность активных центров, спектр активностей, возможность их миграции по поверхности подложки.

В то же время ограничены данные о структуре самих нанокластеров на начальных этапах конденсации, когда объекты состоят из нескольких десятков и сотен атомов. Также не раскрыта на атомном уровне природа ориентирующего влияния точечных дефектов кристаллической подложки. Моделирование методом молекулярной динамики даёт возможность выйти на уровень отдельных атомов в исследовании нанокластеров и процесса их роста.

Работа выполнена в региональной лаборатории электронной микроскопии и электронографии Воронежского государственного технического университета в рамках проектов А-0032 и Б-0101 Федеральной целевой программы «Интеграция» и г/б НИР № 1.1.05.

Цель и задачи исследования. Установление методом моделирования молекулярной динамики закономерностей процесса образования одно- и двухкомпонентных металлических нанокластеров на поверхности ионного кристалла.

В соответствии с целью в работе решались следующие задачи:

1. Разработка программного обеспечения с целью молекулярно-динамического моделирования роста малоатомных кластеров на кристаллической подложке.

2. Исследование эволюции формы однокомпонентного металлического кластера в процессе его роста.

3. Исследование смены формы и распределения атомов в процессе роста и при отжиге двухкомпонентного металлического кластера с начальным случайным распределением атомов компонентов.

4. Исследование природы дискриминации 180-градусной ориентации кластеров золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита.

Научная новизна исследований.

1. Установлена смена формы роста кластера от двухмерного к трехмерному и механизм автокоалесценции («сворачивание»), при котором происходит резкое сокращение размеров первого слоя.

2. Показано, что в растущем двухкомпонентном кластере с неодинаковой глубиной потенциала межатомного взаимодействия атомов компонентов между собой наблюдается образование ядра кластера из компонента с большей глубиной потенциала и оболочки из компонента с меньшей глубиной потенциала. Установлено, что отжиг двухкомпонентного кластера с первоначально случайным распределением атомов приводит к аналогичному результату.

3. Подтверждена причина наблюдаемой экспериментально дискриминации 180-градусной позиции "треугольных" островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита: преимущественное зарождение кластеров на анионных вакансиях поверхности подложки.

Объекты исследования.

Объектами исследования являются одно- и двухкомпонентные металлические нанокластеры, получаемые конденсацией в вакууме из паровой фазы на поверхность кристалла.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. При росте однокомпонентного кластера происходит смена формы роста от двухмерной к трехмерной при критическом размере кластера, зависящем от глубины потенциала межатомного взаимодействия.

2. При росте кластера из двухкомпонентного пара ядро кластера образовано компонентом с большей глубиной потенциала межатомного взаимодействия, а компонент с меньшей глубиной потенциала образует оболочку. Отжиг двухкомпонентного кластера с первоначально случайным распределением атомов приводит к аналогичному результату.

3. Экспериментально наблюдаемая дискриминация 180-градусной позиции "треугольных" островков золота на взаимодополняющих поверхностях (111) флюорита обусловлена преимущественным зарождением кластеров на анионных вакансиях поверхности подложки.

Практическая значимость работы.

Раскрытие механизма влияния анионных вакансий на ориентацию кластера может быть использована при выборе и в технологии обработки кристаллической подложки для получения эпитаксиальных плёнок.

Результаты диссертации могут быть использованы для прогнозирования морфологии двухкомпонентных дискретных наноструктур.

Материалы диссертации могут быть использованы в курсе лекций "Физика тонких плёнок" для студентов в области микроэлектроники и материаловедения.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Международной школе-семинаре "Нелинейные процессы в дизайне материалов" (Воронеж, 2002); II школе-семинаре "Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения" (Дубна, 2002); IV

Международном семинаре "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении" (Астрахань, 2002); Научной сессии МИФИ-2002; конференции МФТИ им. Ломоносова (Москва, 2004); Nanoparticles, nanostructures and nanocomposites СПб-2004; Международной школе-семинаре "Нелинейные процессы в дизайне материалов" (Воронеж, 2004); IV Международной научной конференции "Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация." (Иваново, 2006); на ежегодных научных конференциях ВГТУ (2002-2006г.г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ (включая регистрацию программы "Кластер"), в том числе 6 из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце работы, лично соискателем разработан программный продукт для решения задачи моделирования молекулярной динамики процесса кластерообразования; проведено моделирование роста однокомпонентного металлического кластера, роста и отжига двухкомпонентного металлического кластера. Консультации по кинетике образования и роста островковых пленок проводил к.ф.-м.н., доцент Шведов Е.В. Автор также выражает благодарность научному коллективу лаборатории за помощь в работе.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 114 наименования и приложения. Работа изложена на 83 страницах и содержит 30 рисунков, 4 таблицы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кинетика зарождения и распределение по размерам нанокластеров двухкомпонентных пленок металлов с ограниченной взаимной растворимостью / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.Е. Андрусевич, Д.В. Москалев // Вестник Воронежского государственного технического университета. Сер. Материаловедение - 2002. Вып. 1.10. С. 18-23.

2. Иевлев В.М. Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалев // Вестник Воронежского государственного технического университета. Сер. Материаловедение - 2002. Вып. 1.12. С. 65-68.

3. Иевлев В.М. Плотность насыщения и ориентация дискретных наноструктур на поверхности ионных кристаллов / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалёв // Физика и Химия Стекла - 2005. Т. 31. № 3. С. 402-408

4. Ievlev V.M. Nucleation Kinetics and Orientation of Discrete Nanostructures on Ionic Crystals / V.M. Ievlev, E.V. Shvedov, D.V. Moskalyov //Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites //Topical Meeting of the European ceramic society. Saint-Petersburgs, Russia, 5-7 July 2004, Book of abstracts, P.127.

5. Шведов E.B., Москалев Д.В. 50200401486 Кластер. Программа //Информационный бюллетень. Алгоритмы и программы. - 2005. - №4. 29.29 Физика атома и молекулы.

6. Иевлев В.М. Молекулярно-динамическое моделирование процессов роста одно- и двухкомпонентного нанокластеров на поверхности кристалла / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалёв // Вестник Воронежского государственного технического университета. Сер. Материаловедение - 2003. Вып. 1.14. С. 40-44.

Статьи и тезисы докладов

7. Москалев Д.В. Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении: сб. Тез. IV междунар. семинара. Астрахань, 2002. С. 89.

8. Москалев Д.В. Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Нелинейные процессы в дизайне материалов: тез. междунар. школы-семинара. Воронеж, 2002. С. 187-190

9. Москалев Д.В. Компьютерное моделирование начальных стадий конденсации металлических пленок / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов //Научная сессия МИФИ-2002: сб. науч. тр. М., 2002. Т. 9. С. 196.

10. Москалев Д.В. Определение формы малоатомных металлических кластеров при вакуумной конденсации с использованием метода молекулярной динамики / Д.В. Москалев, Е.В. Шведов // Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения: тез. II школы-семинара. Дубна, 2002. С. 53.

И. Ориентирующее влияние анионных вакансий на поверхности флюорита в процессе вакуумной конденсации золота / В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалев, В.А. Аммер // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении: материалы V междунар. конф. Воронеж, 2004. Т. 2. С. 44-47.

12. Шведов Е.В. Влияние анионных вакансий на ориентацию кластеров Аи на поверхности кристаллов NaCl и КС1 /Шведов Е.В., Москалёв Д.В., Омороков Д.Б. //Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация: тез. докл. IV междунар. науч. конф. Иваново, 2006. С. 104.

1. Палатник Л.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования и субструктура конденсированных плёнок «Наука», М., 1972.

2. Палатник Л.С., Папиров И.И. Эпитаксиальные плёнки. «Наука», М.,1971.

3. Чопра К.Л. Электрические явления в тонких плёнках. «Мир», М.,1972

4. Трусов Л.И., Холмянский В.А. Островковые металлические плёнки. «Металлургия», М., 1973.

5. Северденко В.П., Точицкий Э.И. Структура тонких металлических плёнок. «Наука и техника», Минск, 1969

6. Точицкий Э.И., Кристаллизация и термообработка тонких плёнок. «Наука и техника», Минск, 1976.

7. Монокристаллические плёнки. Под ред. Пинскера З.Г. «Мир», М.,1966

8. Технология тонких плёнок, справочник, т. 1-2. «Советское радио», М., 1977

9. Косевич В.М., Палатник Л.С., Сокол А.А., Архипов П.П., Центры зарождения конденсированной фазы на ионных кристаллах. ДАН СССР, 1968, т. 180, с .586-588

10. Постников B.C., Моргунов В.Н., Золотухин И.В., Иевлев В.М. О зародышеобразовании золота на ионных кристаллах. ФТТ, 1968, т. 12, с.2975-2977

11. Трофимов В.И., Лукъянович В.М. О центрах зародышеобразования золота на кристаллах NaCl. ФТТ, 1968, т. 10, с. 18891891.

12. Дистлер Г.И., Леюедева В.Н, Москвин В.В. Исследование центров окраски щёлочно-галоидных кристаллов на электронно-микроскопическом уровне. Кристаллография, 1969, т. 14, с.664-671.

13. Трофимов В.И., Черников В.Н., Лукъянович В.М. Декорирование закалённых кристаллов КС1. ФТТ, 1969, т.11, с.3655-3657

14. Сокол А.А., Косевич В.М. Влияние примесей в ионных кристаллах на эпитаксию золота. Кристаллография, 1969, т. 14, с. 527-528

15. Stenzel Н., Bethge Н. An investigation of heterogeneous nucleation on point defects. Thin Solid Films, 1976, v.32, p.267-270

16. Трофимов В.И., Чалов A.E., Евко Э.И. Влияние состояния поверхности подложки на зародышеобразование золота при вакуумной конденсации. ФТТ, 1971, т.13, с.334-336

17. Matthews J.W. The role of contamianants in the epitaxial growth of gold on sodium chloride. Phil. Mag., 1965, v.12, pi 143-1157

18. Ueda R., Inuzuka T. Crystal surface effects on the nucleation and epitaxial growth of gold deposits from vapour phase. J. Crystal Growth, 1971, v.9, p.79-83

19. Bethge H. Nucleation and surface conditions. J. Vacuum Sci. thechnology, 1969, v/6, p.460-467

20. Жданов Гл.С. Зоны захвата адатомов в тонких плёнках меди на углероде. ФТТ, 1973, т.15, с.3692-3695

21. Venables J.A. Rate equation approaches to thin film nucleation kinetics. Phil. Mag., 1973, v.27, p.697-738

22. Stowell M.J. Nucleation of Au and Ag on alkali halide substrates. Thin Solid Films, 1974, v.21, p.91-105

23. Lewis B. Migration and capture processes in heterogeneous nucleation and growth. Surface Science, 1970, v.21, p.273-306

24. Robins J.L., Rhodin T.N. Nucleation of metal crystals on ionic surfaces. Surface Science, 1964, v.2, p.346-355

25. Lee E.H., Poppa H., Pound G.M. The quantitative measurements of nucleation and growth kinetics of gold on mica. Thin Solid Films, 1976, v.32, p.229-232

26. Биржега М.И., Топа В., Теодореску В. Влияние прерывистого осаждения на зародышеобразование и рост частиц Au на щелочно-галоидных кристаллах-подложках. Известия АН СССР, сер. Физическая, 1977, т.41, с.2450-2458

27. Inuzuka Т., Ueda R. Nucleation density of golf on the cleavage surface of sodium chloride. Surface Science, 1967, v.8, p.445-448

28. Inuzuka Т., Ueda R. Nucleation of gold deposits on alkali-halide crystals. J. Phys. Society Japan, 1968, v.25, p. 1299-1307

29. Stirland D.J. Electron-bombardement-induced changes in the growth and epitaxy of evaporated gold films. Appl. Phys. Letters, 1996, v.8, p.326-327

30. Stirland D.J. Epitaxy modifications to evaporated fee metals induced by electron bombardment of alkali halide substrates. Appl. Phys. Letters, 1969, v. 15, p.86-88

31. Stirland D.J. Some observation on the structure of gold deposits on rocksalt substrates. Thin Solid Films, 1967/68, v.l, p.443-473

32. Chambers A., Prutton M. Improved epitaxy of nickel on rocksalt substrates due to electron bombardiment. Thin Solid Films, 1967, v.l, p.255-239

33. Lewis В., Jordan M.R. Nucleation and epitaxy of gold deposits chloride substrates during electron bombardment. Thin Solid Films, 1970, v.6, pi-15

34. Palmberg P.W., Rhodin T.N., Todd C.J. Low-energy electron diffraction studies of epitaxial growth of silver and gold in ultrahigh vacuum. Appl. Phys. Letters, 1967, v.10, p. 122-124

35. Palmberg P.W., Todd С .J., Rhodin T.N. Role of surface defects in the epitaxial growth of some fee metals on potassium chloride cleaved in ultrahigh vacuum. J. Appl. Phys., 1968, v.39, p.4650-4662

36. Людовик Э.Ж.-Р., Пыиько В.Г., Зуев B.M. К вопросу о возникновении преимущественных ориентаций кристаллитов в эпитаксиальных металлических плёнках, выращиваемых на щелочно-галоидных кристаллах. В сб. «Физика твердого тела», Красноярск, 1974, с. 1420

37. Пынько В.Г., Людовик Э.Ж.-Р. Ориентационная кристаллизация ОЦК металлов на поверхностях сколов кристаллов NaCl. В сб. «Плёночные монокристаллы магнито-упорядочивающихся веществ», Красноярск, 1975, с.8-15

38. Пынько В.Г., Зуев В.М., Людовик Э.Ж.-Р., Камалов А.С. Эпитаксиальный рост плёнок кобальта на вакуумной конденсации их на (001) поверхность кристалла окиси магния. В сб. «Физика магнитных плёнок», Красноярск, 1975, вып. 7, с.66-70

39. Birjega M.I., Glodeanu F., Popescu-Pogrion N.G., Teodorescu I.A., Тора V. Epitaxy of Au thin films evaporated on Ag-doped NaCl substrates, electrolytically coloured. Thin Solid Films, 1972, v.10, p.307-310

40. Patel A.R., Mohama S. Epitaxial growth of Ag on Ag doped NaCl. Thin Solid Films, 1973, v.16, p.369-374

41. Kirk D.L., Inner R.M. The influence of ordered surface point defect arrays onto the epitaxial deposition of gold upon (100) surfaces of sodium chloride. Thin Solid Films, 1975, v.28, p.243-249

42. Shvedov E.V., Postnikov V.S., Ievlev V.M., Nucleus Saturation Density and Epitaxy in the Condensation of Metals on Alkali-Halide Crystals. I. Saturation Density // Phys. Stat. Sol. (a).- 1977.- V.44.- P.423-427.

43. Shvedov E.V., Ievlev V.M., Nucleus Saturation Density and Epitaxy in the Condensation of Metals on Alkali-Halide Crystals. II. Oriented Growth of Islands. Phys. Stat. Sol. (a).- 1978.- V.48.- P.603-608.

44. Сокол А. А., Косевич В. М., Влияние примесей в ионных кристаллах на эпитаксию золота // Кристаллография, 1969.- Т. 14.- С.527-528.

45. Трофимов В. И., Чалых А. Е., Евко Э. И., Влияние сосюяния поверхности подложки на зародышеобразование золота при вакуумной конденсации // ФТТ.-1971.- Т.13.- С.334-336.

46. Matthews J. V., The role of contaminants in the epitaxial giowth of gold on sodium chloride // Phil. Mag.-1965.- V.12.- P.l 143-1157.

47. Ueda R., Inuzuka Т., Crystal surface effects on the nucleation and epitaxial growth of gold deposits from the vapor phase // J.Crystal Growth.-1971.-V.6.- P.79-83.

48. Кукушкин С. А., Осипов А. В., Процессы конденсации тонких пленок // УФН, Обзоры актуальных проблем, 1998.- Т.168.- №10.- С.1083-1116.

49. Трусов Л.И., Холмянский В.А., Островковые металлические пленки.-М.: «Металлургия», 1973.- 320с.

50. Косевич В.М., Палатник Л.С., Сокол А.А., Архипов П.П., Центры зарождения конденсированной фазы на ионных кристаллах // Доклады академии наук СССР, 1968.- Т. 180.- №3.- С.586-588.

51. Косевич В.М., Сокол А.А., Структуры, создаваемые в кристалах точечными дефектами // ФТТ.- 1969.- Т.П.- С.810.

52. Трофимов В.И., К вопросу о природе центров зародышеобразования на реальной поверхности твердого тела // Тематический сборник «Активная поверхность твердых тел». Москва: 1976.-С. 196-200.

53. Haas G., Menek A., Brune Н., Barth J. V., Venables J.A., Kern К, Nucleation and growth of supported clusters at defect sites: Pd/Mg0(001) // Phys. Rev. В.- 2000.- V.61.- №16.- P. 11105-11108.

54. Дорфман В. Ф., Галина М. Б., О двумерном и трехмерном зародышеобразовании при росте кристаллов.- Докл. АН СССР, 1968.- Т. 182.-№2.- С.372-375.

55. Дорфман В.Ф., Галина М. Б., Трусов JI. И., К теории зародышеобразования при росте кристаллов.- Кристаллография, 1969.- Т. 14.-№1,- С.71-78.

56. Шведов Е.В., Нечаев В.В., Двухмодальное распределение зерен по размерам в тонких пленках, Изв.АН РФ,сер.Физическая, 1997.- Т.61.- №5.-С.959-960.

57. Шведов Е.В., О природе двухмодального распределения зерен по размерам в тонких пленках металлов на ЩГК // Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение.- Вып.1.1.- Воронеж: ВГТУ, 1996.- С.158-159.

58. Иевлев В.М., Шведов Е. В., Стабилизация размеров зародышей при вакуумной конденсации // ФТТ.- 1978.- Вып.З.- №20.- С.809-811.

59. Chopra К L. /П. Appl. Phys.- 1966.- У31.- Р.3405-3410.

60. Андрусевич Дмитрий Евгеньевич, Кинетика кластерообразования при вакуумной конденсации металлов из одно- и двухкомпонентного пара, Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Воронеж 2002

61. Крокстон К. Физика жидкого состояния. М.: Мир, 1978. - 400 с.

62. Лагарьков А.Н., Сергеев В.М. Метод молекулярной динамики в статистической физике // УФН. 1978. - Т.125. - №3. - С.409-448.

63. Марч Н., Тоси М. Движение атомов в жидкости. М.: Металлургия, 1980. - 296 с.

64. Computer model of middle stage of thin film growth / R.Hrach, V.Stray /Czech. J. Phys B28 1978. /ppl382-l389

65. Formation mechanism of adatom islands on FCC (111) substrates / Ya-Quiong Xu, B-G Liu, E G Wang, D-S Wang / Journal of Physics D: Applies Physics / 34 (2001) / 3 January 2001 / ppl 137-1142

66. Submonolayer epitaxy with impurities: Kinetic Monte Carlo simulations and rate-equation analysis / Miroslava Kotrla, Joachim Krug, Pavel Smilauer / Physical Review В / V62 N4 /15 July 2000-11 / pp2889-2898

67. Simulated growth of layers on a substrate with mismatch: structural studies / S. Tan, A. Ghazali, J.C.S. Levy / Surface Science / 369 (1996) / pp360-366

68. Структура и стабильность кластеров на поверхностях металлов / Н.А. Леванов, B.C. Степянюк, В. Хергерт, А.А. Кацнельсон, А.Э. Мороз, К. Коко / Физика твердого тела, 1991, т41 в7 /13 октября 1998 / рр1329-1334

69. Molecular-dynamic study of the structural rearrangements of Cu and Au clusters softly deposited on a Cu(001) surface / F.J. Papacios, M.P. Iniguez, M.J. Lopez, J.A. Alonso / Physical Review В / V60 N4 / 15 July 1999-11 / pp2908-2915

70. Computer simulation of the spreading of metallic clusters landing at grazing incidence on a metallic surface / F.J. Papacios, M.P. Iniguez, M.J. Lopez, J.A. Alonso / Physical Review В / V62 N23 / 15 December 2000-1 / ppl6031-16039

71. Molecular dynamics simulation studies of atomic-level structures in rapidly quenched Ag-Cu nonequilibrium alloys / H.W. Sheng, J.H. He, E. Ma / Physical Review В / V65 /19 April 2002 / ppl84203-l 184203-10

72. Molecular-dynamic study of the diffusion coefficient on crystal surface / F.J. Resende, B.V. Costa / Physical Review В / V61 N19 / 15 May 2000-1 / ppl2697-12700

73. Molecular dynamic simulation of a homogenous bcc->hcp transition / J.R. Morris, K.M. Ho / Physical Review В / V63 / 24 May 2001 / pp224116-1 -224116-9

74. Preroughening, fractional-layer occupancies, and phase separation at a disordered flat metal surface / Santi Prestipino, Erio Tosatti / Physical Review В / V57 N16/15 April 1998-11 / ppl0157-10165

75. Surface-sandwich segregation in Pt-Ni and Ag-Ni alloys: Two different physical origins for the same phenomenon / Guy Treglia, Bernard Legrand / Physical Review В / V35 N9 /15 March 1987-II / pp4338-4344

76. Surface segregation effect for transition-metal alloys in the coherent-potential approximation: general consideration and calculation for Cu-Ni alloys / J. Phys.: Condens. Matter / 2 (1990) / 21 August 1989 / pp869-885

77. Surface segregation effect for transition-metal alloys in the coherent-potential approximation: general consideration and calculation for Cu-Ni alloys / J. Phys.: Condens. Matter / 2 (1990) / 21 August 1989 / pp869-885

78. The surface composition of Pt-Cu Alloys: experimental observation and theory of surface segregation / A.D. Van Langeveld, V. Ponec / Application of Surface Science / 16 (1983) / 4 April 1983 / pp405-423

79. X. Гулд, Я. Тобочник Компьютерное моделирование в физике т1 / М. Мир, 1990. 349 с.

80. Zhen Shu, Davies J. // Phys. Stat. Sol A. V-78 №2 (1983) C.595-605

81. Shvedov E V., Ievlev V.M. // Phys. Stat. Sol. (a) 48,1978, 603-608.

82. Brune H., Bales G.S., Jacobsen J., Boragno C., Kern K. // Phys. Rev. B.I999. V.60. №8. P.5991-6006.

83. Nouvertne F., May U., Bamming M., Rampe A., Korte U., Guntherodt G., Pentcheva R., Scheffler M. // Phys. Rev. B. 1999. V.60. №20. P. 14382-14386.

84. Rouyer D., Krembel C., C.Hanf M., Peruchetti J.C., Bolmont D., Gewinner G. // Surf. Sci. 1995. V.322. P.34-40.

85. Леденцов H.H., Устинов B.M., Иванов C.B., Мельцер Б.Я., Максимов М.В., Копьев П.С , Бимберг Д., Алферов Ж.И. // УФН. 1996. Т. 166. №4. С.423-428.

86. Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Щукин В.А., Копьев П.С., Алферов Ж.И, Бимберг Д. // ФТП. 1998. Т.32. №4. С.385-410.

87. Henzlen М. // Surface Science. 1996. V.357/358. P. 809-819.

88. Haas G., Menck A., Brune H., Barth J.V., Venables J.A., Kern K. // Phys.Rew.B. 2000. V.61. P. 1105-1108

89. Zinsmeister G. // Jap. J. Appl. Phys. 1974. Suppl.2. Pt.l. P.545-550.

90. Цинсмайстер Г.Дж. // В кн.: Процессы роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок. Новосибирск. Наука. 1975 4.1. С.11-16.

91. Venables J.A. //Phil.Mag. 1973. У.21. Р.697-738.

92. Venables J.A. // Phys. Rev. В. 1987. V.36. P.4153-4162.

93. Bartelt M C., Tringides M.C., Evans J.W.// Phys. Rev. B. 1993. V 47. P.l 3891-13894.

94. Bales G.S., Chrzan D.C.// Phys.Rev. B. 1994. V.50. P.6057 6067.

95. Bartelt M. S., Stoldt C.R., Jenks C.J., Thiel P.A., Evans J.W.// Phys. Rev. B. 1999. V.59. №4. P.3125-3134.

96. Shvedov E.V.,. Postnikov V.S, Ievlev V.M. // Phys Stat. Sol. (a) 44, 1977,423-427.

97. Иевлев B.M.,Трусов Л.И., Холмянский B.A. Структурные превращения в тонких пленках. М.: Металлургия, 1988, 326с.

98. Трофимов В.И., Осадченко В.А. Рост и морфология тонких пленок. М.: Энергоатомиздат, 1993, 272с.

99. Robinson V.N.E. and Robins J.L.// Thin Solid Films, 1970, V.5, P.313-327.

100. Fahsold G., Pucci A., and Rieder K.H.// Phys.Rev.B, 2000, V.61,1. P.8475

101. G.Haas, A.Menck, H.Brune, J.V.Barth, J.A.Venables, K.Kern. //Phys.Rew.B, 2000, V.61, №16, P.l 105-1108.

102. Иевлев В.М., Бугаков А.В., Трофимов В.И. Рост и субструктура конденсированных пленок: Учеб. Пособие Воронеж: Изд-во ВГТУ. 2000, 386с

103. Иевлев В.М., Бугаков А.В. Ориентированная кристаллизация пленок, Учеб. Пособие, Воронеж, Воронеж. Гос. Техн. Ун-т, 2003, 163с

104. Кукушкин С.А., Слезов В.В. Дисперсные системы на поверхности твердых тел (эволюционный подход): механизм образования тонких пленок,. СПб, Наука, 1996,304с