Наноразмерные структуры: классификация, формирование и исследование. Булыгина Е.В - 31 стр.

     5. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ И
                     НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР

            5.1. Анализ методов нанесения тонких пленок в вакууме
                       на поверхность опаловых матриц

     Нанесение тонких пленок в вакууме на подложки из синтетического опала
перспективно как для получения фотонных кристаллов [1], так и для придания новых
свойств поверхности опала. Характер изменения свойств поверхности наиболее сильно
должен зависеть от вида осаждаемого вещества – металла, полуметалла, полупроводника или
диэлектрика, а также от его магнитных свойств.
     Электрическая проводимость сплошной металлической пленки будет изменяться в
зависимости от ее толщины. При толщине пленки меньше длины свободного пробега
электрона в массивном металле коэффициент отражения становится функцией толщины
наносимой пленки.
     При любом характере отражения электронов от поверхности металла (зеркальном,
частично зеркальном и диффузном) эффективная длина их свободного пробега зависит от
длины свободного пробега электронов в массивном металле и толщины пленки. В этом
случае опаловая матрица оказывается частично заэкранированной, т.е. становится
квазидвухмерной отражательной дифракционной решеткой.
     При толщине металлической пленки больше длины свободного пробега электрона в
массивном металле опаловая матрица окажется полностью заэкранированной, т.е. становится
двухмерной отражательной дифракционной решеткой.
     Эффект нанесения полуметаллической тонкой пленки отличается от нанесения
металлической пленки по двум причинам. Плазменная частота, которая у металлов
находится в области энергий фотонов порядка 1… 10 эВ, у полуметаллов меньше и пленка из
полуметалла существенно более прозрачна, если энергия фотона не попадает в область
межзонного перехода. Эффект экранирования опаловой матрицы резко уменьшается и,
поэтому, возможно наложение на спектр двух- или трехмерной дифракционной решетки
интерференционных полос от интерференции в тонкой пленке, т.е. обогащение
дифракционного спектра. Второе отличие связано с сильной зависимостью проводимости
полуметаллов от напряженности внешнего магнитного поля и это открывает возможность
дополнительного влияния на дифракционный спектр.
     Проводимость полупроводниковых пленок еще меньше и поэтому влияние эффекта
интерференции в тонкой пленке полупроводника будет усилено, если энергия фотона не
попадет в область межзонного перехода. Так как граница между полупроводником и
диэлектриком определяется шириной запрещенной зоны в 3 эВ и фактически условна, то
влияние диэлектрической пленки аналогично влиянию полупроводниковой.
     Изменение магнитных свойств опаловой матрицы возможно при нанесении
тонкопленочных материалов с магнитным порядком, прежде всего ферромагнетиков и
антиферромагнетиков, а также сверхпроводников с температурой сверхпроводящего
перехода выше температуры использования опаловой матрицы с тонкопленочным
покрытием. Так как радиус обменного взаимодействия намного меньше длины свободного
пробега электронов в металле и полупроводнике, то намагниченность сплошной тонкой
пленки практически равна намагниченности массивного металла. Поэтому, к рассмотренным
выше свойствам тонких пленок, нанесенных на опаловую матрицу, у магнитных материалов
добавляется зависимость отражения электромагнитного излучения от состояния
намагничивания пленки.
     При нанесении на опаловую матрицу магнитной металлической пленки получаются
либо квазидвухмерная, либо двухмерная магнитные отражательные дифракционные решетки
или соответствующие магнитные фотонные кристаллы. При нанесении магнитного

                                                                                    3