Noise induced effects at nano-structured thin films growth during deposition in plasma-condensate devices

Abstract

У данiй роботi проводиться всебiчне дослiдження iндукованих шумом ефектiв у стохастичнiй моделi реакцiйно-дифузiйного типу, що описує процес зростання наноструктурованих тонких плiвок при конденсацiї в системi плазма-конденсат. Вводиться зовнiшнiй потiк адсорбату мiж сусiднiми шарами, спричинений наявнiстю електричного поля бiля пiдкладки. Враховується, що напруженiсть електричного поля флуктуює навколо його середнього значення. Обговорюється конкуруючий вплив регулярної та стохастичної частин зовнiшнього потоку на динамiку системи. Показано, що введенi зовнiшнi флуктуацiї здатнi iндукувати фазовий перехiд першого порядку в однорiднiй системi, керувати формуванням структур у просторово-розподiленiй системi. Такi флуктуацiї контролюють динамiку формування поверхневих структур, просторовий порядок, морфологiю поверхнi, закон зростання середнього розмiру островiв адсорбату, тип та лiнiйний розмiр поверхневих структур. Детально проаналiзовано вплив iнтенсивностi введених флуктуацiй на скейлiнговi та статистичнi властивостi наноструктурованої поверхнi. Отриманi результати забезпечують розумiння деталей iндукованих шумом ефектiв при формуваннi поверхневих нанорозмiрних структур у процесах конденсацiї в системах плазма-конденсат.

We perform a comprehensive study of noise-induced effects in a stochastic model of reaction-diffusion type, describing nano-structured thin films growth at condensation. We introduce an external flux of adsorbate between neighbour monoatomic layers caused by the electrical field presence near substrate in plasma-condensate devices. We take into account that the strength of the electric field fluctuates around its mean value. We discuss a competing influence of the regular and stochastic parts of the external flux onto the dynamics of adsorptive system. It will be shown that the introduced fluctuations induce first-order phase transition in a homogeneous system, govern the pattern formation in a spatially extended system; these parts of the flux control the dynamics of the patterning, spatial order, morphology of the surface, growth law of the mean size of adsorbate islands, type and linear size of surface structures. The influence of the intensity of fluctuations onto scaling and statistical properties of the nano-structured surface is analysed in detail. This study provides an insight into the details of noise induced effects at pattern formation processes in anisotropic adsorptive systems.