Моделирование процессов нанесения тонкопленочных покрытий ионно-плазменными методами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ДОНЕЦЬШ ДЕРШШ УН1ВЕРС1ТЕТ

'о

сэ

^ сэ На правах рукописи

Сч;

Волоконська йнвела йнатолИвна

Коделпвання процес!в-к&нвсениа гонкогШвкозого покриття 1онно-ллазковнки методами.

01.04,0? -"Ф1знка твердого т1ла"

АВТОРЕФЕРАТ дисертацИ на здобуття паукового ступена кандидата ф1зико-матеватичних наук

Донвцьв-1995

АОНЕЦЬКИИ ДЕРЖАНИИ« ÜlllFiEPCIITtT

На правах рукопису Бодоконська йнаела йнатолПвна

Модвлювання прсщеспз нанесеннл тонкпгшвковаго покритта 1йнно-плазмовими методами.

01 .04.07 -"СИзика твердого тiла"

АВГОРЕФЕРйТ дисертацП на здабуття паукового стцпеня кандидата ф1зико-мзтематичних наук

Донецьк-1995

Дисертац1ею е рцксишс.

Робота виконана ц Доке.циксшу кервавиоыу днЛверсите! 1.

Науков! кер1виики:доктор Финка-иагематичьих нацк, про$есор Башка АЛ., кандидат (Язика-катематичних наук, Теплов С.В.

0ф1ц1йн1 опонентн:доктор ф1зико-«ате«атичиих нацк, Лозовський В.З.

кандидат $1зино-иатеиатнчнм наук, йелихов Ю.В.

ЦровЦиа орган1зац1я:Запор1аський технШний ун1верситет.

Захист в 1 дбидеться "___"—________1995р.о 15 гойин! на зас!данн{

спец1ал1зовако1 вчепз! ради К 06.06.03 при Доиецькоиц дераавномц ун1верситет1 ( 340055,м.Донецьк,вал.ин1версйтетська,24).

3 дисертащ1еы иовка ознайомитись у б!блиотец1 Донкецькаго дерваенога ун1варситет9

Автореферат роз1сланий "__"____________1995р.

Вчений сектетар спац1ал1эовано| ради

кандидат ф1зино-матеиатичних наук 0. С. 3,абаков

Загальна характеристика роботи.

Пкгуаяьн1сть проблем».

За тепер!инього часу практично усi галуз! пронислового вироб-ництва вйкористовувть нанесения тоткгих пл1вок р!зних речовин, як! додавть нонструкц!йним матер1алаМ необх1дн1 технолог1чн1 ta эксплуатации! властйвосг!. Для нанесения пл1вки використовуять р!зни ф!зичн1 процес и, дозволячч! одеряувати та зд!йснгаваТИ перенесения синтезовано! речовйни в!д Дйерела на Шдкладку, Основн! з них е TepMiMiie випарявання, 1онне розпиленнй ( iDimo-плазяове, Mât-яетронне), газотранспортн! реакц!!. Одеряання пл!вок пучками Ион1й та ianHo-плазмовими методами на в!дм!ну в1д iiimîx метоД!в э огляду керування та синерг!чного характеру з'являетьей найб!лы1 ПерспеН-тивним. У технологи планового Ьсадяення у Форн1 плазми айо 1оН-но-проыетево! технолог!i для йнробництва пл!вок вбираючйх ие-талл!чн1. нап!впроводников! та Д1електрикй викорйстовуетьоя tinep-термальная область значвн!й энергП с 1—iОООэВЭ fil. Серед переваг його вйкористання сл!дувч1: епНаксиальний. р!ст ' кристэллНнйХ гШеок при низ'ькой температуре пцкладки, виробництво Мйтас.таб1ль-ных фаз, зростання густини та твердеет! добра адгез!я. Х«ч обйнрн! экспериментальна дан1, в!днссяы) 1ся до оейдйеиня пл!вон Мйзьксё-. нергетичнияи видами характерйуються не' floctMtb повним Фундаментальным зрозумишям та малим набором точных контролюуемых парамет-ричних даних. Це в значиой ступен! вйкликоно складно 1 х!м1ко-ф!зйчно1! природой систем практичного осадйейия де Первичн1 'параметри маять г1пертермалъний розпод!л ix ванко визначатй та контролйватй [2-41. Падаючий пучок звичайно вклйчае сум1а иой!В, сеободн! рад!кали та атоми э великими роэкидами в знерг!ях роз-под!лу та кутках пад1иня. Кр!м toro, осадяення пл!вки iоннимИ пучками суяроводяуеться ц!лыы рядои супутн!х-часю протилеяного Ш-

рактерц усп!ине иорування характеристиками пл1вки при в!домих умовах осадвення ^густини потоку, энергИ пучка, температуры подкладки) вимагае обл!ку одного або суперпозицН процес1в, супроводауючих осадиення (ядсорбц1ю, субплонтацш. каскадне лереы1шува1шя, терм!чну 'а рад1ац1йно-стинулъованую д!фуз1т, сегрегац!ю, хим)чн! реакцП я т. д.). 1снуюч1 у Л1тергтур! дан 1 св!дотствуют про те, вдо у тепер!вн1й час нагромодиеи обширный зкепер1ментальный натер1ал та проведен! тесретичн! досл1аення, дозволяюч! проводити оц!нки для окремкх прпцес!в, о!дбуваячих при осадаенн! пл!вки р1эники методами, у тому числ! ионными пучками. Але, у план! тео-ретичних досл^жень, сзагал!, для рсзрахунку працеса осадяення низькоенергетичиих частинок використоиунться метод молекулярно! дйнаИки. якийне завяди е досить зручнин но-перших тому яо спроба узяти на увагу одночйсно ус! ф!зичк! процеси супроводяуюч1 осадяення приводить до того, до модель стае меньа рухливою, а по-друге, до великих витр^т машинного часу.Разом з тим, результаты проведения таких прэцес1в як утворення тонких пл!век заданной стехио-метрП з необх!дними влагтивостями , вир1внявання пор!г!в та утво-рення м!лких прреход!в за допомогою !онно! имплантацИ, станов-лятея все. бЗльш чутливики до зкин технолог1чних параметра та ви-иагавть крацого зрозумГння Ф!рики выаезгаданих процес!в.

Ц1ЛЬ РОБОТИ

Метсв ц!е1 дисертацИ е утворення д!фуз!йнич моделей осад-«енНя пл1вкк у »ирокомц эпсргетвчному дЬзпаэон! (1-1000 эй) та резроблення на основ! эанропонованих моделей найб1лы1 ирнйнятих з технолог 1чно! точки эору (з найиеньиими витратами ыавшшого часу) численных !»стод1з розрахунку стех1окетричного та для окрехих ви-падк!в фазового складу пл1вки та п1дклздки в прочее! 11 осадяення.Теоретично дослЦити у рамках д!фуз1йно1 иодел1 вплив процес1в, супутн1х осадкенив пл!вки на концентрац!йний проф1ль

- Створен! программ доэволяшч! разрахбвивати концснтрац(йний проф!ль пЦкладкн та пл1зки при нанесен»! II 1ошшии почками з контроливчики параметрами осадяення: гусшмии потбк1в, знерг1яии пучка, температурой пЦкладки (у тоиу числ! с одноч&сиик бочйариу-ванням !онани 1кертного и хЫчно активного газу).

- Впврае теоретично досл1д*&н1 особливост! формування структурного и фазового складу кароЦних ал1вок при напиленк! 1х 1онн-ии пучками.

О С И О В II I П О Л 0 1 Е Н II Я 8( О ВИНОСЯТЬСЯ Кй ЗПХЙСТ

1 .Эффективний зас!й апису субп/интаиШних ьфенПе при напи-ленн! Сагатокошонеитних пл'.вкоа 1оышыи пучками.

2. Теоретичне доегЛднення у райках д1фуз!йного набляшшя впливу каскадного переи!шування та вакаис1йн<ьстиицльовэно1 дмф-фуз!1 на концентрац!йнний профиль п1дкладкн 1 пл1вкн, осад1уваеиоа 1оннин пучком у иирикому знергетичному д1апазон1. йодель моя1ф1ко-вана для випадку одиочасногЬ осадвення з бомбардуваиням 1онами {нертного газу.

З.Лодель осадаення пл!вок пучками 1он1з х1и!чно активних влемент!в. Ступ1кь впливу ф1зико-х1м!чних властнэостей контактув-

чих матср1ал1в на фориуваиня кокцентрацШного профили пл!вкн та

£

¡Накладки при шшо-активуючнм синтезу.

8. Теоретичне досл1в«енна особливосей форыування структури вуглицевих гг. 1вок при ocanietiHi 1онно-плазмовими та 1онно-пучковн-ыи методами при р1зних технолог1чних уиовак.

Йпробац1я робоги.

Результаты допов!далися на сл1ду»чих конферешйях:

XI MiKHapûflfia кои#еренц!я "Взаимодействие ионов с поверхностью" ,1993р.

XII минародна конфбрешЦя "Взаимодействие ионов с поверхностью",1995р.

ûchobhI результати дисертацИ Сули представлен! 1 обговорювалпсь на науковiй конференцП студент1в i викяадач1в Донецького ун1верситетц.

СТРУКТУРА И О Б С Я Г Р О Б Q Т И

Цнсертац1я складаеться з вступу, шести глав, висновка та списку 6iбл!ограФичних наймеиувань. Обсяг роботы, складзе U4cTopiHûK дрцкованш-о тексту.

Э M I € Т РОВОТЙ

У ВСТУП1 обгрунтована актуальн^ть теми, як!й приев'ячена дисдртац!йиа робота, сформульован! ochobhI проблеми та практична ц1нн1сть ix р1вення, перечислен! осноьн! положения,як! виносяться автором на захист, даеться структура дисертацИ по главам .

НЕРВНА ГЛАВА мае.оглядний характер. lia основ! аная!зу л!тера-турм а Й1й коротко розглянутд основн! яви^а супроводаувч! процес есадвення покриттз !онно-пучковии'и та !онно-шщзмовии метопами: ф1-аичка та хШчна едсарбц1а, розлиденнядесорбтя газу ¡онниа. бок-

бэрдуванням, м1грац!я атомов на поверхн),рад!ац1йнэ-стимульована д!фуз!я, Зонно-актиеукчий синтез х1мичних сполучень.

Розглянуто основ»!, иайб1льи загальнов1дом! модельн! уявлення цих явищ, а саме метод статистичного 1спиту (Монте-Карло), числене рIиенна транспортного р!внення Больцмана, метод момент!в роз-иодь'гу, вихЦнол точкой якого такря е р1вення р1внення Больцмана га г ематичн! «етоди 1х опису. Обговорввались досягнення та не-достч! метад!в, вказуралось на певир!иен1 актуальн! проблем».

Розглянуто 1снуич1 у л!тератур! д1фузШп модел! окремих прицес1р, суироводяувчих осадяения тонко! пл!вкн ^нно-лучковими та ¡онно-плазмовими методами та ноглив!сть 1х використшшя при де-яких технолог!чннх уаовах.

У ДРУПП ГЛР1Й1 запропоновала р 1 Фцэ I йна модель осздпешгя тонких пл1яок ¡оинини пучками невеликих эиерг!й (вклпчапчи багатоиом-понентт пл1вкя).

У розд!л1л1 2.!.дзеться опнс натенатичио! гюдел! з оСшкон адсорбцП падапчих частинок, неглибоку приповерхнсву 1мплантац1з (субпл.энтац1и), розпилення (як з Ьеркньгс мономру, т<м 1 з двкЦ'Ыпх нидчэлейачих ионосло!п1.У робот! [3] побудована но!пналог1чна модель атомного перем1иува!шя в уновах едночасно! адсорбцИ та розпилення. У рамках цзе 1 иодел.1 припускалось, цо розпилення 31дбуваеться тIлькк з первого ионоиару та осадлснна В1дбуваеться на оерхиШ нонослоЯ. 3 тепер!аш1й глав!-беретьса спроба обл!ку у райках вниеописано! нодел! розпилення не т!яыш э всрянього ионослоя а з нпхелеюцих моносло!в, з такоя деак! про-up.cn повязан! з субш1з)1гац1еи Ш осадяунчич частинок.

ЗапропоиоЕ'ано пестацштрне р1тшння-, описцяче зм!ну лониенг-рец,ч у коиент часу 1 зн!ии чис*а зтои1в 1-го коипонептн у 1-пу

1 5 ¿V V 7

Х-координана, розрахивана рIд поверхн! пл!вки в глибину эраз-

ка.

-повна ппверхнева кониентрац!я , оСу-коеф1ц1ент прилипания ато*1в сорта 1 до 1-видц, ^ -коеф1ц1 ент розпилення, Г -густмна потоку падаючих частинок, -частотна 1нов 1рк1сть субпяантацП.

Записано д!фуз1йне р1ьняннл, яке дозволяв розраховувати кон-центрацШшй яроф1 ль з обл!ксм р1зних супути1х процес1в:

-коэф1ц1ект'стохастичнсго переи1вузания, С* -игидкк-ть зростзння пл!вии.

% ехр(-в/кТ)11 < № (Щ] ч •

Ъ> -в 1даль монослоянн.

«ядов! умови уяплявть собов закон схову числа частинок на

й881 рухуюеийся пл'вки.

В розд1лГ2.2. приведено результат« розрахунк1н та пор1вняння з экспериментальны»!'.! данними.

Досмидкена эгшевн1сть розпод!лу концентрац1й в пл1вки та гНдкладни в1д теяиолоНчннх реаЬюв осадвення (знергН осадяуевих частинок, густим потек!в) для рГэних систем Як тест занропонова-но1 ыоцел! та метод1хи роэрахункц використопували результат« 'роз-рахунк1с, винонан! методом иолек^лярно! дннзк1ки [1!. Як показувть

Я

розрахунки, додатки, зв'язашп з су6плантац1еи осад1уеинх частинок та розпнленням з нишелекачих ело!а дощльно узяти на увагу при знерпях б!льших 30-40 эй (у заленност! в)д материалу пл!вки та пЦжкладки), при (Ильи низьких знерг!ях пайка частинок, адсорбуш-чихся на поверхн1 та покидагачих поверхив значно превищуе частку частинок, лов'язаних з субпланта1цеп та "глибшшим" роэлиленнян.

С розд{л( 2.3. доел!джено вплив гер«1чйо} яIФуз11 на фпрму-вання концентрацШшго профилю тдкладки та 1швки( у току числ! багатокомпонентно1).

& ТРЕЦй ГЛАВI запропонозана иодель дисконтовуюча вплив каскадного пареатирания на 1йнетику форыування переходного вару при осадаенш покриття ¡онниии пучками б^лыи внеоких энерг!й , порядку сотен э8(вбирая одночасне бомбардування 1онами ¡иертного газу, а такоа одночасне осадвення атом!В та потока р.рискорених 1 о-н1в

У роздШ 3.1. даеться ыатеыатичний олис модел1 з обл1кои процессов каскадного перем1шування, досл!дкена проблема релаксацИ упругих напруаень при каскадному перем1иуванн! у процесс! оездяеи-ня тонко! пл1вкн.Автором запропоноване сл!дуаче р1вняння для частотно! !цовнрст! каскадного ререм^иування:

¿ГУ (1^ 7 ^ ' 4/ ' -I

Я р1внянн! (!) дописуиться два доданки, описуачих переколи за рахунок каскад!в з!ткнень, та в!дпов¡дно два доданки, дозволявчих сберегати баланс частинок у «оноиару. Вляхом неваиких аатематичних обчислень одержано д!фуз!йие р!вняння з козф!ц!енгааи каскадного перем1ицвэння:

я

та гцстипов коллекттшо струну, неабхЦн! для к!дтриыуваиня нвэм1нио! загально! концентрацИ ьузл!в решит я:

и роздШ 3.2, приведен! результати розрахцнкЦ концентрацШшх праф!л1в пл!вки та пЦкладки при р!зних анврг!ях пучка та р1зних энерг!ях бомбардування поновлаючо! пл!вки 1онами- Портного газу. В якосН тесту запропоновано! модел! вико-ристовувэли результати роэрахунк1в концентра1Цйних прьфШв пок~ риття та пЦкладки.одерван! методом Понте-Карло з, работ [6,7]. На мал. 1 приведен» результаты розрахунку концентрац!йного профилю пл!вки та пЦкладки при 11 осадаенн! з пучка ион1в Т1 з анерг!ьв 506 эВ та гусгиною потока 10 ион/см с на пЦкладку Ре (суц1лька л1н1 я ). Пунктирною л'нией зобрааено результати розрахунк!в цього розподЦу узят! з роботи (Б), краппами показан! результати роара-хцичи концентрац!Лного лр»Ф1лю пойрыття та пЦкладки одериан! без обл1ку рол! каскадного перем!иування. Як видно, обл1к рол! каскадного псреы1шуеання впливае як на форму концентрац1йного цроф1лв покрипя та пЦкладки так и на тсвиину перехЦного иару. Зро-зум!м, на у результат! каскаду з!гкнт вЦбуваетьпя 6}лыв глибо-ке проникнення материала пл!вки ц Шдкладку, розм!р перехцнаго иару. зоцьиуеться, з'являвться хар^ктерн! "хвости" у глибииу п1дкладс,и. Як видно э малинка при вкаэан!й вш знергИ модель, обл!ковувча каскадне лерем1вування знаходиться у задов1льнвуч1й в1дппв1дальн!стЬз результатами роботи С6I. Для 1нтерпритац11 идерианйх рвэрьтат!в та викориглання 1х на практик! приведено

У0

V, отн.

'.О

О, S

ti чу/ ff

rtPr1

IS . .Tí ,

Расстояние vm псберхнссгли пленки,А

нал Д

âxj.i

s

4

"Ж CJÜÖ Itr

28

20

мал. 2

//

3

графIк эалеян(ст1 товиини п^рьхiднпго пэру в!д энергИ наносячого покриття для Lo н i в Т1 осаджуемнк на (Ндкладку РеСмзл 4. 02 4),

В '¡[TRFP7JR Г'/ifiDI -прадстдвлска модель, оц1нвнча вплив рад1-ац1пно.-стимульоиаяоf д!Фуэi J на розпод1л концентрэц1й у пл!вки та. п1дклаки при р!зник уковах иседленна.

Б лIгзрзгурi нагроиодкен обширный зкспер1авнтапьний катер1ал, вкаэувчнй на роль гакань i окно -присиоремно! д i tpyj i I на к!нетику Форирвания пере;йднщо пару у процесс! осадаенниа топко! пл1вки tît-lJ ] .Иднак нй ifih'ja теорП, до?золяач!й к!льк!сно оц!нлвзги вплив рад!euifí'ic-ctиыцяьонано! днфузИ при р!зннх уповай напилен-нч.Мятой ule!, глааи було сгеррепня д1ффуз!йп01 новел!, здисконув-чий вплив рад!ац1йно-стинульсванн1з! диффузии на формування кон-центрац!йного профиля п!дкладчи т? tuhkoí пл1вки,осадяуеиой пучка-ии ¡OKIE? низьних энерг1й 150-200 эВ).

У рсэдл! 4.1, записано р!вненка, описуюче дпфу;Пв по ва-itdHciüs о о0л1 !-;си як ваканеЖ, утйоречних зк у результат! оп-р»в1нення, так ! р1виова8ио1 1/. кипцентрацН ):

fcfai 'GL , 4kl 1 I

AV -парц'альи! кояф1а!енги дН^УэП ôtokId пл!вкн та п!дкладкн, Ч>-'-Ь01ии:нтГ-ац1я ааканс1й, утворешшх у результат! опрои!нення та !к р!вноиавна конц-штржНялрн данн)й температур!,

У розд1л1 ^.^лтиведоно результат« розрахуику концентрациях пробил!? систек Ílg-Cu та ilç-Ko. Биб!р ой'ект1в дослЦиенна пояснквааса тик, у,о систека ñg-Си,fig-Mo »шить обиекену йрайнв.розчиин!сть у твгрдоиу роэчин!' 1121. Напияення иоЕливе средство одбрганив таких практично вааливик,волод!ачнх гарная вдгсз!ов пл!вок lia иал.З приведен»! результаты розрахднк1в 1:пнцентоац1й Шдкладкя Си та пл1енн (fis). осадяуячоП при энерг11 пучке 100 аВ та р1знн» густинах поток 1в.51к видно э иалинка .при эб1льоенн1 гцстини поток!в ;-}б1львуеться як нахил концентрац!йних

мал.З

мал. 4

кривих , так 1 глицина проникнег.ня пл1вки у пЦкладку. Для система flg-Cu энергИ активамii Hirpani 1 ваканс!й та знергП утворення еэ-кзнс!й наить бяизьк1 значения UfCu= I.I.UœCu -0.86,UffiB=î.2,UriAB =1.0 тину спостер1гаеться взаение проходхення на нею} розд!лу пг11вка-п1дкладва. 9 систем! flg-Ho значения них величин Зсгстио р!зни Ufflo-5.4,UnNo-l. 3, тону виникашч! у п!дкладк! зы i цен i атомй п б i льяою i Ков ipit i с. ти MirpyHJTfc у ср1бне покрнття, nia у Но.отие на граф1ку (мал,4)спостер1гаеться ассииетр1я. концентрац!йний проф1ль п!дкладки (Ильи глиОоко проникав у пл1вку.

Кодель, дисконукна xtMimhî реакцИ як на поверхн!,так 1 в глнбинних иарах систеии пл1вка-п1дклздка внкладена у П'Я'ПЙ Г/1ПВ1 днсертац! ¡.Теоретично впечено ступ1«ь вплнву ф1зико-х1м1чних властивостей ■ (езаемно! реакц1ймо1 эдатност!) контактишчих натер1ал1в lia 1онпп~стимульованнуя адгез!и пл1вки до п!дкладки,у розд1л! 5.1. дэеться опис кодел!, вбнрапчо! адсорбц1нв (ф1изнчу та х!к1чну) агрм!в на поверхня. розпилення поверхн!, стохастичне переживания та каскадне г.врем1шування, х1к1чне зз'язувення атом)в пл(в(!И з я!днладков та атомЗв пл1вкн-и1я собой.Й систем! р!внень, записано! йиалоМчно (2) розраховували частотн! lkonipimct? ф1эично1 та х1н!чмо1 адсорбцН, а таиоя додавали доданки, пов'чзан! з {мошИств х!«1чного вэаеыод1я у глибинних слоях систеии:

¿k>njf un % ù-exp('£&i//K Г); vf";

у* тш /m]i j ; pd:

^сергдня ввидкктъ руху это»1б 1-го вигляду у каскад! » № -частота стрибк!в aroais 1-го вигляду у каскад!, Fp -иункц1я рэзпйШлу лрувинних трат, ■S'/^l-iispepis электронного гадьиуваиня.

S роэд!лi 5.2 за прйклад прнведеми резулыати розрахумк1в концентрац1йного профилю пл!вкя осадкуичи» пучком 1он1в вуглевцю на niдиладку креын1п. На нал.5 показано розп0д1л концентрац1й еле-менПв у нерех!днойу шару ( вуглецв не утворшчого х!«1чн! зв'яз-

над. 5

/f

ки Hi з вуглицеи. Hi з KpeuHiew(l), креын1я (25, вуглец», ким1чно зв'яэаного з кремн1ем (3), вуглеця, утвирюючего xiMi4Hi зв'язки э вуглецеи (4)) при р1зних энерг!ях осадауемих частинок.

При зб!льшенн1 знергИ више, Him енерг!я ф1зично! адсорбц!i вЦбувавчая частична дезакт1вац1я на ловерхн! спонукае утвореиня х!ы!чних сполучень (як вуглевци з вуглецем),так i вуглеця з креын!еы. Причем, якца енерг!я частинок недосить для ii проникнення у глибину п1дкладки, то х!м!чна реакц!я в1дбуваеться на поверхн!. При р1зних енерг1ях осадкуючих частинок гЛзне процентне сп!вв!дношення вуглевцю, зв'язаного ф1зично,вугливцю,утворюичого KiMiMHi зв'зки а вугливцем.вугливця вступившего у xiHi4HHft зв'яэок з кремнием , При одночасному осад-seiiHi частинок (нав1дь з невеликою анерг1ей, дек!лька эВ) та бом-бардуванням 1онани 1нертного газу за рахунок розвидку каскаду з!ткнеиь мовливо xiaimie вза!ыод1я у глубин! перех!дного шару («о такоа обл1ковуеться у модел1 за рахунок введения !мовних характеристик х!шчних реакц!й). При зб1лывенн1 eneprii бомбардування в!дбуваеться б!льи сильна активам!я хШчних реакцтй у глубин! перех1дного вару як за рахунок зб!льиення числа частинок як! беругь участь у каскад!, так ! за рахунок активац!! поверхн! пл!вки (разриву старих зв'яэок та утворення новых). адгез1йна м!цн1сть пл!вки зростае.

10С.ТА ГЛАВА присв'ячена процесам структуроутворивання у вуглецевих пл!вках,здатних виявляти ртзний тип зв'азиу Mis атомами Csp,sp2,s|/> та волод!ючих у заледн!ст! Bifi !х сп!вв!дношен-ня принципово рiзыиыи ф!зичними властивостями,

У роздш 6.1 опицана кодель, основана на частотних 6.!.

Ьописана и1«ов1рностйх утворення сполучень певно! с1'ех1оиетрП. Основними процесаыи.визначавчими. форыування фазового складу ввавали х!м!чну та ф1знчну адсорбц!ю, активацты поверхно!, утворення певних х1м!чних зв'язок усередин! сйстеки, розпилення i саыорозпилення пл!вки ! п!дкладки.

для одержано! системи р!внянь була розроблена програиа,

дозволяюча оч1нювати одервання пл!вок з иееним типом г!бридизацН

з залешост! в 5 д знергН осадяушчих частипок, энергй

бомбардування "активуючими шши" поверх»! зростаточо! пл!вки та

птдклакки.Треба в!дзначити,що 1снуе ряд роб!т, в яких на

.косному р!вн! оц!нювался вплив енерг!! пучка падаччих !он!в на

фосмування певних Фаз вуглеци осадяуемого покрнття. С гепер!шн!й

модел! зроблена спроба к!льк!сно оиисати процес форнивання

Фазового складу тонко! шнеки вуглецю у эале»мост1 о 1 д

технолопчних реж1Мов осадяення. У роэд1л1 6.2. приведенй

резупьтати розрахунк!в для пл!вки эуглпвця,осздяеного при р1зних

технол'огтчних . режимах осадкення. Результат» розрахунк1в

показали,що при !0 та 20$В у пл!вки переваиае граф!т та

карб!н,утримання алмазу незначие, при з(М льшенн! энерг!!

зб!лыауеться часткова концентрац!я алмазопод!бно! складапчей.

Причому роэпод^ коицентрацШого профили) р!эних Фаз

нер!вном!рмий . по глибинЩе пов'язано -з р!'з»оман!тн1стю

взаемозалеяних процес!в як! в!дйуьавться як на поверх»!

пл1вки,так ! в перея!дному пар!,При энерпях осадгуючих 1он1в

40эЕ, 50эВ,60зВ. частиова концентрация ¿о3фазк превалюе над 2

Фазами з гр та гр г!брид!заи!ею,иричону при зб1лы»снн1 энерг!1 у

цьсму д!апазон! спостер!гаеться ?б!льиення концеитрац!1

алназстодШш! Фаз» з зростаиням знергН вуглнвцевого пучка.При

зб1льшш! энерг!! сад 70 зВ е зросТаюч!й пл!вц! дольовз частка з

объему фази з г1брШзац!еи валентних элеитрон1и

зменьшуеться.а дольова частка обьему фаз эр^ та яр ПбридиэаиИ зб!льиуеться.3розум!ло,5|о це ппв'язано з . розпиленням з ничяелеаачйх моносло!в та нагромодиеннян вэкэнсЫ уг.ереди»! системи,к1ль«1с1ь яких стае !стотнии при знерг!зх внше 70 чВ.Ири далыПйкому зб!ль0енн! енерг!! е!дбуэаеться зиенъвеиня частиового вмгсти обьему $аз з зр-г!бр!дизац!ев.На мал. показано граФ1к эалзяикт!. э1дносно1 дол! аляазопод!но! складом! в1д'знерЖ 1онного пичк.а.3 гра?!ка видно,но найб!лы» оптимальна енергIя для одераачнд ил!вкн з зу г1брШзац1еЕ являетьоя епйрг!я н!д 40 До

т

С 0}ц ei

Csorn-à i i*

Gl

■!h

jlj •Яг

Ils

Us.

fi-f - (SPJj пг.е-е (s?*j

л.-c-c (Sf>)

- i 0 эв - ZQ$Ù

d

- 4d;;ô

fl

f » j>

—■ВО 30 ... ítf-ЛЗ - - 5 J

ь'ал.6

"/из».

еипнопкн

Коротко сфорадлиеио ш:новн1 результата Т1 ьисновкн, одеркан! а теперешней дисертац1йноI роботI.

1.Запропонована дгфуз 1 Ана модель, пгснеуача процес осадаення одноиомпонентно! та бзгетг.кш'ппнентно! пл1вки, обл1ковуюча не тиьки адсорбции та роэииленна з верхнного монослоя, але й "глибинш" эфекти, пов'язан! я субплаит.ац!ей та рпзпиленняи з ниачелегаццх сло1в.

Й.Розроблен комплекс зфектквних алгоритм1з та пакет программ, реализуачих схему р1аенны д!ференц1йних р!внепь, описуичих розпод1'л коицентрац!й пл!вки та пЦкладки у процесс! осадаенния при р!зних твкнолог1чних ренинах напилввально! установки.

3.У рамках д1$уз1ано1 модвл! г.роанал!зооаиа роль каскадного перем¡шування на концентрац!йний проф1ль пл!вки та гПдкладки у процесс! 11 осадяен.на пл!вки у д1апазо(ц. внерг!й (00-!000зв.0дерган1 результат« розрахунк!з розпод!лу кончентрац!й для системи .Модель нод1ф1кована для випадку одночасного осадаення потока атом!в та прнскоренных Iои1в. Результата розрахунку по эаяропонован1й модел! та иегодиц! роэрахунку добре узгодиуиться з результатами, одермашшн методом машинного ноделивання,

4.Разрсблйка модель,здисконуяча вплиз ваканс!Ано-прискпрено! дифузП на и1нетику форнуванна перех1дного оз-ру при напиленн! ннзькоэнергвтичними 1онамиШ-200зВЗу" р1зних текпературних ревимах.

З.'Вперае розроблека дифуз!йна иодель здисконуача роль хШ'чних реакц!й у к1нетии1 Форкування порех1дного слоя поя осадяенн! гШьок при р1зних технологНних цйовзх.

б.Творегкчо внечено вплив" энергП та 'густат потоки

/а

г>

иипв.осдмуыпчих на крешНевуш п!дкладку на формувзння CTexioM3Tpi4iioro та фазового складу систзми.

Розроблена ноаель.дозаоляча оцнповати утворекня вугл1вцеваi пл!вки з заданним сгивв1дношенням Фаз (sp .sp^ ,si?)y залеин1ст! si д -технолог¡чни.ч реаимое осадаешш энергП осадшуеаих частинон, знерги! озмоардушчого пучка).

7.3апрапонован1 модел1 дозволяють оптимизувати вх1дн i иараыетри установки дяя одеряання шПеок (у тому чнсл1 багатоконпонентних )з ньиМЦниии властивостями у досить широкому енергетичноиу aianasoni (1-lOûOaB).

ùcjiuuHi результат« д1сеертац11 опубл!кован1 у сл1дуычих роботах :

1 .Волоконская А.А.Деплов С.Б. Влияние, каскадного перемешивания на кинетику формирования переходного слоя при нанесении покрытий никаьш низких и средних энергий.//Поверхность,1934.N12. стр.ЗК

2.Теплов C.B., Волоконская А.А.Расчет распределения состава миагокампокентих покритий при нападении их ионными пучками. //Поверхность.,iàd5.H 4 .стр.20.

3.Бамин А.Й.. Волоконская ft.fi.,Теплое C.B. Влияние радиаци-аано-стнмулированной диффузии на кинетику Формирования переходного рлоя при иаягесении пленки ионами низких энергий.//Поверхность. 1995,К4 .стр.6?.

4."Ба*ии ft.И. .Волоконская А. А.Расчет распределения состава многокомпонентных покрытий при • напылении ионно-плазменным методом. Материалы Одиннадцатой меадународной конференции "Взаимодействие ионоэ с поверхностью'' ,1993р. ,стр. 167.

З.БааиН А.И..Волоконская А.й.йодель осакдения многокомпонентных пленок пучками ионов химически .активных элементов.Материалы Двенадцатой международной конференции "Взаимидеиствие - ионов с поверхность«!", 1995р.,стр..304.

Список процитовано1 л1тератури.

1. Y.L1fshlth.S.R.Kasl ami 3.H.RabalaiS.//Phls P.ev B//Volua

41,H i5.p. 1134.

Î.T.Takagi .Thln Solld Filas 92 . 1( 13132 hT.Tabgi ,3 .Vac.Scl.

Teehnol .A 2,302( 1904).

3.R.rt.ZuhrvS.-7.Pennicook,NucI. Instrua.Kethods Phys.Rrv.

B'37/33, 10 (1969)

4.P.3.HartInJ.Haler.Sel.21,H 1300).

5';Зосилшс И.И. .Пранявичис Л.И.//Поверхность.1939,N5,стр.63

6.U.M.Konoplev //Nuclear Instruments and Methcds in Phi*.,-s

Research ' B.42,¿983,p.229-232.

7.T.S.Pugacheva //Radiation Effacts,1987,Vol.102.p,143-155.

O'.U.P.KaUkqnen and R.H.Nleslnen //Physical Revlev? Letters.

5.B.Pallthorpe and P.Nahon //Thln Solld Fi las,193/194 ( 1390)14-41

М.В.А.Л-зЗунов -.В.Е.Борисеяко //Электронная техника.Серия материалы , 1974,вып.11,стр.72.

Ц.В.Е.Борисекно .В.Л.Дидик //ЯТФ ,N1,1902,сгр.167,

12.Tsaur B.Y. .La« S.S.,Kayor 3 .Й./Zftppl .Phys.LeU. 1980.V3B( 10 ) p.023.

Волоконская fl.fl.Моделирование процессов нанесения тонкопле-Пучных пчкрнтий исчно-плззменнынн методами. Диссертация на соискание учи.'сй степени кандидата физико-математических наук по специальности 01,04.07."Физика твердого тела",Донецкий государе г&ештй университет.Донецк.1995.

Прьдлояена модель роста многокомпонентной пленки при осаядеМии ее из ионных пучков с контролируеинми пара-траки (энергией и плотностью потока) в диапазоне анергий 1-1000 эВ. Модель включант при-поверяностиую'ншшнтаиию (часто называемую субплангацией), распн-лоние пленки и иодлокки, каскадное перемеиивание, термический и радиашшнт-сишулнрованнуя димцзиг, хкмическиэ реакции.Получвн-нне уравнения описывают изменение распределения концентрации со временем по слоям как для одноконпонвнтнлх так и для иногокомпо-» нситних пленок.Показано влияние каскадного пгрейЗаиреиия к-з кипе* тину формирования переходного слоя при бомбардировке о-саидаеиой пленки ионами аргона. Результат эксперимента лором согласуйтся с ичепиинмоа в* литературе акснериаоитальмЬик де^нини.

//

Thé node! is proposed for growth of atilticoapcnent thin filas that, are depo-Hfed by usina ion bsaas with ccntroled parameters vensrgy and current density )lh anensrsy range i-1000 eU.Tlte model includes subsnrfase 'Implantation (often called subp latitat! on >, iputteMiiB of fila and Substrate . ,ion btaa nixing,theraal and MdiatkUi-sUintilatfld dtfftij?ion,chealcal reactions.The equation Is ccnstMJctPd Inat dwcribes disponents distributions as function of deposition tins' and nuflerlcai solution-has bser. obtained for the deposition both cne-cosponent and it'itlccuponer.t fllus.lt lias been Stiown liiiiUénce ipfi beaa sl.xlnj on the kinetic« of fofaation of tfungltlr.n layer under the er^n Inn irrâdlatlcn during the file Growth. The. rcriuttfl-of oalculatloos ire in a good agreement with the exprinanUi dste knumi ftoe literature. Kjtamsi c-71/hô:

caitî.l«HTî-i5i«,, tecfcajtne nepbKletieasiHa, paftlaniiHo-cîHMS-'ibéôa-Ha fciesisia, tjaratOHOMnintosiîita njiip>;a, bcâ/tsenHii IWIIBHK.