Эволюция рельефа поверхностей тонких пленок в процессе их формирования и при внешних воздействиях : Фрактальный анализ

• Автор: Шугуров, Артур Рубинович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 179 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Особенности рельефа поверхностей тонких пленок и способы его описания

1.1. Общие закономерности роста тонких пленок

1.2. Факторы, влияющие на морфологию поверхностей тонких пленок в процессе роста

1.2.1. Температура подложки

1.2.2. Скорость осаждения

1.2.3. Структура подложки

1.2.4. Поверхностно-активные вещества

1.2.5. Внутренние напряжения в пленке и на границе раздела пленка-подложка

1.3. Влияние внешних воздействий на рельеф поверхностей тонких пленок
1.3.1. Эволюция поверхностей тонких пленок в процессе термообработки
1.3.2. Изменение морфологии поверхностей металлических пленок при пропускании электрического тока
1.4. Способы описания рельефа поверхностей тонких пленок
1.4.1. Концепция динамического скейлинга
1.4.2. Фрактальный подход к оценке шероховатости поверхностей
тонких пленок
1.4.2.1.Понятие фрактала и фрактальной размерности
1.4.2.2.Самоподобие и самоаффинность
1.4.2.3.Локальная и глобальная фрактальные размерности
1.4.2.4.Методы вычисления фрактальной размерности
1.4.2.4.1. Фрактальный анализ контура поверхности
1.4.2.4.2. Фрактальный анализ профиля поверхности

1.4.2.4.3. Фрактальный анализ поверхности
1.4.2.5. Применение фрактального анализа для исследования поверхностей тонких пленок
1.5. Выводы и постановка задачи
Глава 2. Фрактальный анализ поверхностей тонких пленок
2.1. Технология изготовления тонких пленок
2.2. Методика измерений
2.3. Выбор оптимального метода вычисления фрактальной размерности
2.4. Особенности применения фрактального описания для анализа изображений в сканирующей зондовой микроскопии
2.5. Определение диапазона фрактальности поверхностей тонких пленок
2.6. Влияние размеров изображения на величину фрактальной размерности
2.7. Выводы
Глава 3. Эволюция рельефа поверхностей тонких диэлектрических
пленок в процессе их формирования
3.1. Влияние температуры подложки на рельеф тонких диэлектрических пленок
3.2. Зависимость шероховатости поверхностей тонких диэлектрических пленок от их толщины
3.3. Влияние легирующих примесей на морфологию поверхностей
тонких диэлектрических пленок
3.4. Обсуждение результатов эксперимента
3.5. Выводы
Глава 4. Эволюция рельефа поверхностей тонких пленок при
термическом отжиге
4.1. Термообработка диэлектрических пленок
4.2. Термообработка пленок Аи
4.3. Термический отжиг тонких пленок в вакууме

4.4. Обсуждение экспериментальных данных
4.5. Выводы
Глава 5. Деградация пленок Au при пропускании электрического тока высокой плотности
5.1. Влияние промежуточного диэлектрического подслоя на деградацию
Au проводников
5.2. Влияние плотности тока на процессы электромиграции в тонких пленках Au
5.3. Обсуждение результатов
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы

теле” [24,48]. Процесс роста в этих моделях успешно описывается с помощью нелинейного уравнения Ланжевена, которое в соответствии с наблюдаемым скейлинговым поведением, было предложено для аналитического описания толщины растущего граничного слоя [49]:
^ = ууМ + 4^)2+7(гл), (1.21)

где й - толщина пленки, V - поверхностное натяжение, X - коэффициент перед нелинейным членом наименьшего порядка, ц - гауссова случайная переменная.
В уравнении (1.21) не учитывается поверхностная диффузия адатомов после соударения с поверхностью. Решение этого уравнения приводит в трёхмерном случае к значениям а = 0,40 и (3 = 0,25, т. е. выполняется соотношение а + а/(3 = 2 [46]. Однако для целого ряда процессов роста модели, основанные на уравнении (1.21), не являьэтся вполне адекватными, и различные исследования дают разные значения для скейлинговых экспонент. В этих случаях для описания процессов роста предлагаются модели, базирующиеся на нелинейных уравнениях диффузии, которые допускают поверхностную диффузию частиц и дают в трёхмерном случае либо а = 0,66 [50], либо а =1,00 [51].
Идеи динамического скейлинга получили широкое применение в экспериментальных исследованиях поверхностей тонких плёнок [45-47, 50 -59]. Так, в работе [45] с помощью сканирующей туннельной микроскопии было исследовано кинетическое огрубление в процессе роста поверхностей тонких плёнок Аи. Авторы показали, что поверхность растущей плёнки огрубляется со временем и демонстрирует при этом скейлинговое поведение. Значения скейлинговых экспонент были определены как а = 0,42 и (3 = 0,42 при температуре подложки 220 К, и (3 = 0,40 при 300 К.