Структура и электрические свойства тонких пленок хрома, никеля, скадия и рения, полученных в высоком и сверхвысоком вакууме

• Автор: Лобода, Валерий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 170 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ с

Глава I. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРНЫХ ЭФФЕКТОВ В ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ.(Литературный обзор).

§ 1.1. Классический размерный эффект электропроводности.

1.1.1. Учет влияния поверхностей

1.1.2. Учет рассеяния электронов на границах зерен

1.1.3. Подход Телье-Тоссэ-Пишара в описании электропроводности поликристаллических пленок

§ 1.2. Результаты экспериментальных исследований размерных

эффектов электропроводности

§ 1.3. Фазовый размерный эффект в конденсированных пленках

Глава II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

§ 2.1. Аппаратура для получения образцов

§2.2. Измерение электросопротивления осажденных слоев
§ 2.3. Методика проведения структурных исследований
Глава III. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПЛЕНОК О, № ,6с и £е.
§ 3.1. Образование примесных фаз при конденсации в высоком
вакууме
§ 3.2. Исследование кристаллической структуры пленок, полученных в сверхвысоком вакууме
§ 3.3. О возможности образования полиморфных модификаций
в тонких пленках металлов
Глава ГУ. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПЛЕНОК Хг , $С , М| и
§4.1. Экспериментальные результаты исследования электрических свойств
§ 4.2. Спектр дефектов решетки в пленках хрома
§ 4.3. Обработка и обсуждение полученных результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Научно-техническое направление, связанное с получением и применением тонких металлических пленок, за последние десятилетия приобрело стремительный рост и во многих отраслях современного производства занимает ключевые позиции. В настоящее время, в условиях научно-технической революции, использование тонких пленок в микроэлектронике, СВЧ-технике, оптике и многих других отраслях науки и техники открывает перспективы создания и совершенствования не только новых приборов, а и целых технологических направлений. Кроме того, многообразие структуры и специфические свойства, связанные с малостью толщины таких объектов, приводит к тому, что их физические характеристики могут существенно отличаться от характеристик этих же материалов в массивном состоянии. В связи с этим тонкие пленки для физики представляют интерес как объекты, на которых можно обнаружить новые явления и закономерности или объяснить известные. Для техники исследование тонких пленок открывает возможности разработки и создания принципиально новых приборов и технологий.
Актуальность темы. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о сильном влиянии на структуру и свойства пленок условий их получения. Все факторы, обуславливающие отличие физических свойств пленочных объектов по сравнению с массивными образцами, можно разделить на две группы: -кинетические и технологические (скорость конденсации, материал подложки, состав и давление остаточной атмосферы) и термодинамические (толщина пленки или размер кристаллитов, температура осаждения, концентрация вакансий и др.) /1-12/.
В последнее время, благодаря развитию безмаеляных средств откачки, появились возможности изучить более детально влияние указанных факторов. В частности, представляется возможным изучить и правильно трактовать такие достаточно известные явления как фазовый /7,8,12
и размерный эффект электропроводности /2,4,6,10/, зависимость параметра решетки от толщины или размера частиц /4,8,9/, размерную зависимость температуры Кюри и т.п. Несмотря на значительное количество работ, посвященных этим вопросам, многие особенности проявления размерных эффектов до конца не выяснены. Так, например, нет достаточно надежных данных по электропроводности примесных фаз, т.к. не всегда исследования по электропроводности проводятся в комплексе со структурными. Результаты исследования размерного эффекта электропроводности обработаны в основном в рамках теории Фукса-Зондгеймера /2,4,10/, т.е. без учета рассеяния электронов на границах кристаллитов.
К моменту постановки задачи настоящей работы был открытым также и вопрос о природе аномальных фаз, стабилизирующихся в тонких пленках переходных металлов (в том числе и в исследуемых в этой работе металлах Сг- , Ы* * Йе и в непереходном 5с ). Обилие экспериментальных данных, полученных в основном в высоком вакууме, не позволяло однозначно выделить проявление фазового размерного эффекта.
Исходя из вышеперечисленных нерешенных вопросов в физике тонких пленок, а также в связи с появлением теорий размерных эффектов электропроводности, учитывающих зернограничное рассеяние, представляется актуальным исследование размерных эффектов на примере пленок, полученных в очень чистых вакуумных условиях.
Целью работы явилось исследование размерного эффекта электропроводности и структуры тонких пленок хрома, никеля, скандия и рения.
При этом были решены следующие задачи:
а) проведены исследования фазового состава пленок, полученных в высоком вакууме, в процессе конденсации или термического отжига и установлена корреляция между их структурой и электрическими свойствами;
б) детально исследован фазовый состав пленок, полученных в условиях сверхвысокого вакуума с контролируемым масс-спектром остаточ-

а Ж
Рис.2.6. Подложка с токовводами для измерения электросопротивления пленок (а) и геометрические размеры исследуемых пленок (б): I - пленка металла, 2 - стеклянная пластина, 3 - молибденовые
стержни токоподводы.