Синтеза та властивості моно- та багатошарових плівок Ni при їх термічному одержанні

Abstract

Досліджено механізм формування нанорельєфу ніклю на поверхні Si(111) при термічному випаровуванні його у вакуумі. Картину нанорельєфу поверхні після нанесення було досліджено на кожній стадії трансформації. Встановлено, що наноутворення мають близьку до сферичної форму і утворюють кластери, які складаються приблизно з 5–10 наночастинок ніклю. Одержані в роботі моношарові структури ніклю задовільно описуються в рамках моделю електронного вирощування. Встановлено параметри субшерсткости Ra, Rq, Rzjis, Rz, Sratio для трансформованих поверхонь та їхні залежності від технологічних параметрів нанесення. Показано, що має місце зростання розміру кластерів при загальному збереженні тенденції зростання максимальної ріжниці між виступами та западинами по десятьох точках для двох останніх нанесень, оскільки при напорошенні протягом 1 с має місце тільки часткове осадження ніклю на монокристал кремнію. Встановлено сильну взаємодію моношарових покриттів Ni з підложжям. Після значного прогріву поверхні спостерігається майже повна десорбція ніклю та утворення незначної кількости проміжної фази NiSi₂.

Исследован механизм формирования нанорельефа никеля на поверхности Si(111) при термическом испарении его в вакууме. Картина нанорельефа поверхности после нанесения была исследована на каждой стадии трансформации. Установлено, что нанообразования имеют близкую к сферической форму и образуют кластеры, состоящие примерно из 5–10 наночастиц никеля. Полученные в работе монослойные структуры никеля удовлетворительно описываются в рамках модели электронного выращивания. Установлены параметры субшероховатости Ra, Rq, Rzjis, Rz, Sratio для трансформированных поверхностей и их зависимости от технологических параметров нанесения. Показано, что имеет место рост размера кластеров при общем сохранении тенденции роста максимальной разницы между выступами и впадинами по десяти точкам для двух последних нанесений, поскольку при напылении в течение 1 с имеет место только частичное осаждение никеля на монокристалл кремния. Установлено сильное взаимодействие монослойных покрытий Ni с подложкой. После значительного прогрева поверхности наблюдается почти полная десорбция никеля и образование незначительного количества промежуточной фазы NiSi₂.

The formation mechanism of nanorelief of nickel at Si(111) during thermal evaporation in a vacuum is investigated. Several stages of nanorelief transformation during deposition are revealed. As found, the nanoassemblies have a shape similar to spherical one and form clusters consisting of approximately 5–10 nickel nanoparticles. Obtained monolayer nickel structures can be described within the framework of the electronic growth model. For studied surfaces, the roughness parameters, Ra, Rq, Rzjis, Rz, Sratio, are established as their dependences on deposition parameters (1, 3, 5 seconds of deposition time, annealing temperature). In contrast to 1 s deposition, when a deposition of nickel submonolayer at Si(111) surface occurs, for 3 s and 5 s, it is shown an increase in the overall size of clusters maintaining the growth trends in the maximum difference between cavities and surface asperities. Rather strong interaction of nickel monolayer with substrate is established. After surface annealing, at considerable high temperature, the nickel desorption and the formation of a small amount of intermediate phase of NiSi₂ are observed.