Наноразмерные структуры: классификация, формирование и исследование. Булыгина Е.В - 32 стр.

полуметалла или полупроводника добавляются размерные эффекты. Так как энергия фотона
в видимой области намного больше ширины щели в энергетическом спектре
сверхпроводника, то влияние сверхпроводимости на опаловую матрицу со сверхпроводящей
пленкой не может быть слишком большим в оптической области. В случае многофазного
фотонного кристалла возможно создание многоцветных туннельных структур, аналогичных
джозефсоновским средам в неоднородных сверхпроводниках.
     Интерес к опаловым матрицам с тонкопленочными покрытиями вызван практически
неограниченной номенклатурой материалов тонких пленок, диапазоном толщин отдельных
слоев и многослойных структур от десятков ангстрем до единиц микрометров, а также
другими достоинствами технологии тонких пленок. В настоящее время отсутствуют
публикации об исследованиях различных методов нанесения тонких пленок в вакууме на
подложки с рельефом поверхности синтетического опала. Особенностью процесса
формирования тонких пленок на строго упорядоченных полусферах поверхности опаловой
матрицы является переменный угол осаждения пленкообразующих частиц. В результате
этого искажается, по сравнению с «гладкими» образцами, характер появления зародышей,
образования монослоя осаждаемого материала и дальнейшего формирования
тонкопленочного покрытия.
     Целью данного направления исследований является экспериментальное определение
влияния метода нанесения тонких пленок в вакууме на геометрические, электрические,
оптические и другие свойства поверхности опаловых матриц с тонкопленочными
покрытиями.
     Рассмотрены методы термического испарения, ионно-плазменного магнетронного
распыления и осаждения тонких пленок из ионного пучка [2]. В качестве исследуемых
характеристик выбраны рельеф тонкопленочного покрытия, электрическое сопротивление и
вид отражения луча лазера. Эти характеристики определялись на подложках из
синтетического опала и на «гладких» ситалловых пластинах, на которые тонкопленочное
покрытие наносилось одновременно. Заполнение межглобулярных пустот опаловой матрицы
можно осуществлять в жидкой или газовой среде. Однако, с нашей точки зрения, наиболее
перспективным методом является нанесение тонких пленок в вакууме. Такое утверждение
связано с расширением номенклатуры материалов, включая сплавы и другие
многокомпонентные вещества, а также, однородностью их состава. Основное препятствие
для использования технологии тонких пленок связано с ограниченной проводимостью
нанометровых каналов, через которые молекулы осаждаемого материала должны
проникнуть вглубь опала.
     Следует отметить, что в межглобулярных пустотах опала практически всегда имеет
место молекулярный режим течения газа, так как даже при атмосферном давлении длина
свободного пробега молекул воздуха, составляющая 65,1нм, соизмерима с размерами этих
пустот. Процесс заполнения межглобулярных пустот можно представить как попадание
атомов, молекул, ионов, диполей и т.п. на пористую поверхность и последующее их
движение вглубь материала подложки. Этот процесс можно описать с помощью расчета
проводимости, аппроксимируя пустоты элементарными каналами: прямоугольного,
эллиптического, цилиндрического или конического сечения, а также трубопроводом в виде
щели.
     Сравнение результатов расчета проводимости каналов различной формы для воздуха
при температуре 293°К показал, что рекомендуется использовать каналы треугольной формы
как наиболее близкие по внешнему виду к реальным каналам.
     Экспериментальная проверка проводимости каналов образца синтетического опала
объемом 5,6×10–8м3 осуществлялась методом постоянного объема на вакуумном стенде по
изменению потока газовыделения во времени. Результаты расчета и экспериментов
оказались достаточно близкими.
     Как известно, различие методов нанесения тонких пленок в вакууме заключается в
способе генерации частиц материала (атомы, молекулы, ионы, кластеры), в их энергии и

                                                                                   3