Адамчук Д. В. Диффузионные процессы в тонкоплёночных структурах / Д. В. Адамчук, В. С. Костко // Веснік Брэсцкага ўніверсітэта. – Фізіка. Матэматыка. Серыя 4. – 2011. — №1. – С.5-17.

Д. В. Адамчук, В. С. Костко

ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ТОНКОПЛЁНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ

Приводятся результаты экспериментального анализа структур полупроводник-металл-диэлектрик (ПМД) методами рентгеновской фотоэлектронной (РФС) и оже-спектроскопии (ЭОС), теоретического описания диффузионных процессов, происходящих в тонкопленочных структурах ПМД, изготовленных последовательным термическим вакуумным напылением на диэлектрик тонких пленок металла (Cd) и полупроводника (SnI2).

Введение

Относительно недавно внимание физиков привлекли новые, ранее не исследованные объекты, которые получили название тонкие плёнки. Данные объекты представляют собой чрезвычайно тонкие плёнки, нанесённые на подложку, толщина которых измеряется сотнями ангстрем. В настоящее время тонкие пленки играют важную роль в современной технике. Присуждение Нобелевской премии за тонкие пленки графена является ярким подтверждением этому. Тонкопленочные структуры ПМД, обладая высокой светочувствительностью, могут найти практическое применение при образовании рельефного металлического изображения, формировании как позитивного, так и негативного изображения [1-2]. Оказалось, что у столь малых объектов по сравнению с массивными объектами меняются физические характеристики: температура плавления, степень переохлаждения, межплоскостное расстояние и т.п. Термодинамика объясняет столь необычные свойства увеличением роли поверхности с уменьшением объекта, ведь при уменьшении размера тела его объём уменьшается пропорционально r3 , а площадь поверхности — r 2. Соответственно отношение S/V ведёт себя как 1/r. Благодаря этому силы поверхностного натяжения, которые в массивных образцах не играют существенной роли, в нанообъектах становятся весьма существенными. А поскольку силы поверхностного натяжения действуют в приповерхностном слое, их действие можно уподобить приложению внешнего давления, которое, как известно, может изменить как температуру плавления, так и межплоскостные расстояния.

Для получения тонких плёнок используется множество разнообразных методов. Выбор конкретного метода зависит от требований к получаемым объектам, но зачастую ограничивается оборудованием. Для получения высокочистых плёнок наиболее доступным является метод термического вакуумного напыления. Использование вакуума дозволяет получать достаточно чистые пленки.

Разнообразные электронные и атомные процессы в структурах ПМД во многом определяются физико-химическими явлениями на границах раздела между полупроводником и металлом, металлом и диэлектриком, диэлектриком и полупроводником. В научной литературе имеется ряд монографий и обзоров, детально анализирующих электронные явления в таких структурах, но в основном на границе полупроводника с диэлектриком. Значительно меньше внимания уделяется процессам на границах металла с полупроводником. В то же время процессы на таких границах часто оказывают определяющее влияние на работу приборов, созданных на основе сложных структур.

Данная статья посвящена изучению и описанию диффузионных процессов, происходящих в тонкопленочных структурах ПМД и на их поверхности, исследованию зависимости протекания диффузии от внешних факторов.