Реферат: Закономерности образования и роста покрытий
Таким образом, первое слагаемое релаксационного уравнения
определяет эффективную (суммарную) зону захвата зародышей, образовавшихся в
начальный момент времени, второе слагаемое описывает вклад в коэффициент
конденсации процессов присоединения атомов к зародышам, которые образовались в
процессе осаждения.
Приведенное выше релаксационное уравнение
описывает изменение коэффициента конденсации в процессе осаждения и
его зависимость от температуры поверхности подложки, плотности потока падающих
на нее атомов.
В рамках релаксационно-диффузионной теории конденсации дано
объяснение наблюдаемых при металлизации полимеров эффектов: селективное
осаждение металлического покрытия на аморфных участках поверхности; влияние
механических напряжений в поверхностных слоях на коэффициент конденсации;
явление передачи через тонкие полимерные слои адсорбционной активности подложки
и др.
1.3 Взаимодействие частиц конденсированной фазы, их срастание
(коалесценция)
Коалесценция является одной из основных стадий роста пленки. Она
протекает после того, как на поверхности образуются частицы конденсированной
фазы, плотность и степень заполнения поверхности которых достигают критических
значений. Островки конденсата по мере их роста вступают в контакт друг с другом
и, в итоге, образуют пространственную сетку. Процесс слияния вначале протекает
очень быстро, а затем после возникновения сетки существенно замедляется. В
процессе взаимодействия частиц при достаточно высоких температурах возможно их
перемещение по поверхности. В этом случае на поверхности образуются участки,
свободные от конденсированной фазы и на которых возможно протекание процессов
вторичного зародышеобразования. На стадии коалесценции, в зависимости от
условий осаждения и природы материалов покрытия и подложки, размер частиц
составляет 50…500 Е.
Достаточно обосновано утверждение о том, что процесс коалесценции
при достаточно высокой температуре подложки подобен процессу слияния двух
капель жидкости. Слияние жидкоподобных островков происходит быстро, и уже за
время t=0,1 с образуется большая частица. В этом случае процесс коалесценции
происходит, в основном, в результате протекания процессов объемной диффузии. Данный
процесс является энергетически выгодными, т.к.
.
Здесь и –свободная энергия Гиббса первого
и второго островков; ∆G∑–
свободная энергия Гиббса образовавшейся крупной частицы.
Стадия коалесценции может наблюдаться и при взаимодействии
кристаллических микрочастиц. В этом случае основным механизмом массопереноса
является поверхностная диффузия. Для кристаллических пленок стадия коалесценции
является очень важной, т.к. она определяет дисперсность покрытия, характер
распределения и плотность дефектов, структуру межкристаллитных зон.
В общем случае кинетика слияния островков может быть описана
уравнением
где x – радиус зоны контакта (рисунке 2.6); n, m – характеристики
коалесценции, зависящие от механизма слияния (если основной механизм слияния –
объемная диффузия, то n=5; m=2, если же основной механизм переноса массы –поверхностная
диффузия, то n=7; m=3); A(t) – кинетическая функция,
зависящая от температуры поверхности и физических констант материалов покрытия
и подложки.
Рисунок 2.6 – Схема контакта двух частиц при коалесценции
Cчитается, что на начальной стадии рост шейки происходят, в
основном, в результате переноса уже осажденного материала, а на поздних стадиях
слияние обусловлено преимущественным осаждением вновь поступающих атомов на
участки с повышенной кривизной.
В ряде случаев, например, при осаждении покрытия из ионизированных
потоков на диэлектрические подложки существенное влияние на коалесценцию
оказывают электростатические взаимодействия, и эффективным технологическим
приемом ее регулирования является создание внешнего электрического поля.
Список использованных источников
1.Ткачук
Б.В. Получение тонких полимерных пленок из газовой фазы / Ткачук Б.В.,
Колотыркин В.М. - М.: Химия, 1977. - 216 с.
2. Рогачев
А.В. Зарождение и рост пленок металлов на поверхностях полимеров в вакууме //
Физика и химия обработки материалов / Рогачев А.В. - 1982, №6
3. Липатов
Ю.С. Межфазные явления в полимерах / Липатов Ю.С. - Киев: Наукова думка, 1980.
- 260 с.
4. Красовский А.М. Физико-химические
изменения в полимерах при их вакуумной металлизации / Красовский А.М., Рогачев
А.В. - ВМС, 1980, №8.
|