Формирование фрактальных тонкопленочных структур при магнетронном нанесении покрытий

• Автор: Фантиков, Валентин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Понятие о фракталах и фрактальных структурах.

1.2 Методы создания неравновесных условий

1.3 Удельное сопротивление наноразмсных металлических пленок.

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК С ФРАКТАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ

2.1 Взаимодействие КДР с электромагнитными полями, генерируемыми при магнетронном ионном распылении

2.2 Криволинейные дифракционные решетки и их свойства

2.3 Применение КДР для получения фрактальных наноразмерных пленок
2.4 Экспериментальное оборудование.
2.5 Моделирование роста фрактального кластера
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.
3.1 Исследование полученных пленок с помощью оптической микроскопии, РЭМ и АСМ.
3.2 Исследования влияния КДР на параметры газового плазменного столба в камере установки ионного магнетронного распыления.
3.3 Исследования диаграмм направленности образцов при взаимодействии с электромагнитным излучением миллиметрового диапазона.
3.4 Исследование эффекта репликации и эффекта памяти
3.5 Исследование зависимости сопротивления от температуры наноразмерных пленок.
3.6 Расчет фрактальной размерности структуры получаемых наноразмерных
3.7 Выводы по главе.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Текст программы.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты исследования СПМ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Результаты исследования ДН
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты исследования удельного сопротивления.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Результаты расчета фрактальной размерности пленок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Название фрактал Мандельброт произвел от латинского 'ТгасШз", что означает дробный, и определил как структуру, состоящую из частей, которые в каком-либо смысле подобны целой структуре. Таким образом, Мандельброт постулировал, что эта структура обладает иерархичностью и масштабной инвариантностью. Одним из важнейших свойств фрактала является свойство самоподобия, т. Для того . Сформулированное Мандельбротом математическое определение фракталов и разработанное на этой основе их применение к исследованию формы различных объектов, расширило возможности нетривиального моделирования указанных систем и структур со свойствами масштабной инвариантности. В нашем случае указанными свойствами обладают формирующиеся на поверхности тонкой наноразмерной пленки фрактальные кластеры, несмотря на то, что сами по себе эти объекты являются нерегулярными. Фрактал, как математическое понятие, это набор точек в метрическом пространстве, для которого невозможно определить размерность в виде целого числа, т. Эта проблема решается введением мер Хаусдорфа любой размерности, включая дробную [-]. Основой подхода Хаусдорфа является представление одно- и двумерных объектов, как частей трехмерного пространства, у которых малы соответствующие размеры в других направлениях []. Максимальная размерность меры Хаусдорфа называется размерностью Хаусдорфа - Безиковича (РХБ) []. В физике фракталы характеризуют не только РХБ, но также и другими размерностями, которые можно найти из эксперимента, принимая во внимание свойства исследуемого объекта [, ]. Фрактальные формы, доступные для визуального наблюдения, удивительно широко распространены в природе и разнообразны по происхождению. Фракталом, по определению Мандельброта, является объект, все части и фрагменты которого в каком-то смысле подобны целому. Такое весьма широкое определение позволяет причислить к фракталам огромное количество реальных объектов - от звездных систем до вирусов. На рис. Необходимость характеризовать фракталы приводит к описанию их с помощью таких параметров, как фрактальные размерности (Э), причем топологическая фрактальная размерность имеет нецелочисленное значение, чем и отличается от привычной эвклидовой размерности. Треугольник Серпинского (рис. Губка Менгера Рис. Микроструктура с наночастицами. Рис. Губка Менгера (рис. Фрактальные формы интересны и как самостоятельные объекты и предмет изучения, для наблюдения и анализа которых иногда достаточно компьютерного моделирования. Для физического тела фрак-тальность легко устанавливается исследованием изменения массы (или иного интегрального параметра объекта) с изменением масштаба изучаемого объекта. Для объектов с неравномерным распределением массы последнее соотношение не выполняется. ФР), т0 и г0 - масса и размер частиц, составляющих объект. В физике обычно пользуются определением клеточной размерности. Клеточная размерность - показатель степени в зависимости от числа покрывающих фрактал клеток от их размера. Важная особенность этого способа состоит в масштабной инвариантности такого определения. Определение размерности Хаусдорфа - Безиковича можно проиллюстрировать на примере канторовского множества (рис. При первом шаге построения канторовского множества из исходного отрезка удаляется средняя треть. Затем из полученных двух отрезков удаляются средние трети и так далее. Этот процесс можно представить как удаление из отрезка открытых интервалов [1/3; 2/3] на первом шаге, [1/; (И-1)/] для 1 = 1,7 на втором шаге, [1/; (1-ь 1 )/] для 1 = 1, 7, , на третьем шаге и так далее. Эти числа образуют канторовское множество С. Это хмножество покрывается числом N(8}, С) интервалов длиной 8} = 1/. Отсюда следует выражение, определяющее размерность ? Размерность, определенная в (1. Хаусдорфа - Безиковича. На интуитивном уровне фрактал (физический фрактал) следует определить как структуру, состоящую из частей, подобных целому на любом уровне увеличения. В этом случае говорят о масштабной инвариантности рассматриваемого объекта и о промежуточной асимптотике [].