Самосборка низкоразмерных систем Al, Ni, Ti и Si в условиях околоравновесной конденсации

Abstract

Дисертація присвячена вивченню закономірностей структуро- утворення тривимірних мікро- та наносистем Al, Ni, Ti та Si за умов близькорівноважної стаціонарної конденсації. Вивчена залежність механізмів структуроутворення конденсату від основних параметрів технологічного процесу: часу конденсації, тиску робочого газу та потужності розряду. Проаналізовані фізичні процеси, що відбуваються під час роботи накопичувальних систем плазма-конденсат. Для цих систем розроблено математичну модель самоорганізації критично малих стаціонарних пересичень, яка вивчена за допомогою фазової площини. Досліджено вплив на кінетику формування мікро- та наносистем Al, Ni, Ti та Si взаємозв’язаних ефекту Гіббса-Томсона та польової селективності. Розроблені та апробовані за допомогою побудови фазових траєкторій математичні моделі, які описують процес самозбірки низькорозмірних систем. Встановлено, що за близько-рівноважних умов можна реалізувати різні структурно-морфологічні форми конденсатів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/24862

Диссертация посвящена изучению закономерностей структуро- образования микро- и наносистем Al, Ni, Ti и Si в условиях критически малых пересыщений. Изучены процессы формирования конденсатов под влиянием структурной и полевой селективностей, степень проявления которых зависит от таких основных технологических параметров, как время конденсации, давление рабочего газа и мощность разряда. Проанализированы конструкции существующих распылитель- ных систем, разработана и создана накопительная система плазма- конденсат (НСПК) на базе планарного магнетрона и совмещенного с ним полого катода. Проанализированы происходящие в НСПК физические процессы и разработана математическая модель, описы- вающая изменение во времени таких нелинейно взаимозависимых технологических параметров, как пересыщение и температура ростовой поверхности. Методом фазовой плоскости установлена возможность самоорганизации критически малых стационарных пресыщений. С помощью математического моделирования показано, что при повышении давления рабочего газа происходит усреднение энергии распыленных атомов, что является необходимым условием повышения стационарности технологического процесса. Изучен механизм формирования фракталов Ni при осаждении предельно слабых паровых потоков на нагретые до относительно высоких температур (620 К) подложки. Показано, что снижение пересыщения паров Ni до критического значения может предельно локализировать области закрепления атомов и является основой для формирования на ростовой поверхности вискеров. Впервые показано, что диссипативная самоорганизация предельно малых стационарных пересыщений в накопительных системах плазма-конденсат приводит к консервативной самоорганизации низкоразмерных систем в виде тех или иных структурно-морфологических состояний поверхности конденсата. Изучены механизмы самосборки пористых пленок Al, трехмерных систем Ti в виде слабо связанных друг с другом ограненных или округлых кристаллов. Показано, что основой такой самосборки конденсатов является предельная минимизация свободной энергии конденсата. При этом селективная самосборка развитой поверхности металлов при проявлении полевой селективности является следствием выравнивания химических потенциалов в различных точках ростовой поверхности до уровня, при котором локальные скорости наращивания конденсатов не зависят от координат поверхности и не изменяются во времени. Изучены механизмы структурообразования конденсатов Si и разработана математическая модель, описывающая самоорганизацию островков одинаковых размеров и формы. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/24862

The aim of dissertation is the study of regularities of Al, Ni, Ti and Si micro- and nanosystems formation under the conditions of critically small supersaturations. It have been studied the processes of condensates forming at influence of structural and field selectivity, they are depend on main technological parameters of condensation process such as time of condensation, pressure of working gas and power discharge. Physical processes in the accumulative ion-plasma system have been analyzed. For this systems was created mathematical model of selforganization extremely low steady-state supersaturation and studied by method of phase plane. The influence of interdependent effects of Gibbs-Thomson and field selectivities on forming kinetic of micro- and nanosystems of Al, Ni, Ti and Si was investigated. It was created and tested due to plotting of phase trajectories mathematical models, which reply for the self-assembly process of low dimensional systems. It was established that different structuralmorphological forms of condensates could be obtain at near equilibrium conditions. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/24862