2014-02-17
374
В общем случае возможно 2 механизма образования зародышей:
1. Флуктуационной механизм. Образование зародышей в следствии флуктуации плотности адсорбируемых атомов. Т.е. образование устойчивых частиц в результате случайного столкновения атомов на поверхности из-за их теплового движении. Вследствие этого на поверхности подложки образуется адсорбционная фаза с плотностью превышающей некоторую критическую.
2. Зародышеобразование на дефектах. Т.е. на участках поверхности с белее высоким потенциалом взаимодействия. Закреплённый на поверхностном дефекте атом последовательно присоединяет к себе диффундирующие частицы и в результате формируется система стабильных кластеров (ассоциатов) плотность которых находится в прямой корреляции с поверхностными дефектами.
Как правило при нанеси покрытия реализуется оба механизма образования зародышей. Однако считается что более вероятно флуктуационной механизм при более низкой температуре, а при более высокой температуре и относительно низкой плотности поступающих атомов появляется преимущественно зародышеобразование на дефектах.
|
|
|
Существует несколько механизмов к описанию процесса зародышеобразования:
· Термодинамический подход
· Статистический (молекулярно-кинетический)
· Кванто-механический подход.
Термодинамическая теория образования зародышей. Существует зародыш критического размера который рассматривается как микрочастица конденсируемой фазы имеющая наиболее высокую энергию Гиббса. В дальнейшем рост размера конденсируемой фазы сопровождается снижением этой энергии таким образом дальнейший рост является термодинамически-выгодным процессом.
Критический зародыш не сферический, он находится на поверхности, но для оценки представим что это шар.
- удельная объёмная свободная энергия.
- поверхностная энергия.
R - размер частиц.
Размер критического зародыша составляет несколько атомов. ЖЭСТЬ.
Тебе скучно читать лекцию?? Попей чайку!
Статистический флуктуационной механизм. При больших временах осаждения (когда время осаждения больше времени адсорбции) условие зародышеобразования.
Если плотность потока меньше, то не будет зародышеобразования, т.е. адсорбционная фаза не образуется, см ф-лу:
Энергия адсорбции это энергия связи адсорбированного атома с поверхностью. Величина Тау о это величина 10-12сек это величина за которую происзодит аккомодация, в результате можно получить зависимость плотность потока от температуры.
Выше линии получается область конденсации,
Явление пороговое. Т.е. существует некоторые пороговые значения в плотности потока падающих частиц ниже которого зарождения не происходит. Пороговое значение зависит от температуры, и при снижении температуры пороговое значение снижается.
|
|
|
Область
конденсации
Максимально значение конденсации, (при которой происходит конденсация) получила значение температура Кундзина.
Температура Кундзина зависит от:
· Природы падающих атомов и атомов подложки,
· Плотности потока,
· Состояния поверхности подложки.
Наличие внешнего воздействия, которое может способствовать зародышеобразованию в частности частичной ионизации и возбуждения падающих атомов которые приводят к более сильной связи атомов и способствует к переходу атомов в более адсорбируемому состоянию. Могут вступать в химические взаимодействия, и силы Ван-дер-Ваальса.
В процессе дальнейшего взаимодействия присоединение зародышей подразделяется на 2 способа:
1. Непосредственный захват зародышами атомов из газовой фазы. На начальной стадиях когда размер зародыша мал, тот механизм доминирует только на поздних стадиях ростов островковой плёнки.
Осаждённые атомы формирует форму зародыша, она может быть разной, сферической, эллипсовидной, пирамидальной.
2. Захват зародыша диффундирующего непосредственно по подложке адсорбируемых атомов. Для характеристики процесса образования вводят хону захвата зародыша, эффективный участок поверхности при попадании на который атом неизбежно захватывается зародышем называется зоной захвата.
Рисунок зона захвата
3. Стадия колисценции. По мере их роста вступают в взаимодействие с друг с другом, и образуется пространственная сетка
Стадии:
· Взаимодействие зон захвата.
· При непосредственном контакте частиц. Различают контакт жидких частиц, при непосредственном контакте происходит их слияния в одну. Движущей силой является уменьшение движущей энергии Гиббса (термодинамически это выгодно).
Влияние на колисценцию:
· Скорость колисценции может завесить от наличия внешнего взаимодействия (внешних электрических полей, особенно если оно направленно параллельно поверхности). Электрическими полями можно управлять прочессом образования зародышей
· При высокой температуре могут перемещаться не только отдельные частицы но могут даже образования конденсируемой фазы, они освобождают поверхность и на этой поверхности могут протекать процессы вторичного зародышеобразования
Процессы колисценции имеет место в большинстве методов нанесения покрытия, и он легко регистрируется
