Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне

Теоретически изучаются особенности осаждения атомов на поверхность. Предполагается, что условия осаждения обеспечивают формирование только одного слоя. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влияние этих особенностей на свойства поверхности. Анализируется возможност...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Физическая инженерия поверхности
Date:	2012
Main Authors:	Долгов, А.С., Валуйская, А.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2012
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101874
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне / А.С. Долгов, А.В. Валуйская // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 375-382. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859763420595748864
author	Долгов, А.С. Валуйская, А.В.
author_facet	Долгов, А.С. Валуйская, А.В.
citation_txt	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне / А.С. Долгов, А.В. Валуйская // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 375-382. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Физическая инженерия поверхности
description	Теоретически изучаются особенности осаждения атомов на поверхность. Предполагается, что условия осаждения обеспечивают формирование только одного слоя. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влияние этих особенностей на свойства поверхности. Анализируется возможность реализации мезо- и макронеоднородностей моноатомной пленки в условиях однородного внешнего воздействия. Выявлены условия возникновения неоднородностей. Показано, что варьирование интенсивности внешнего воздействия и температуры сопровождается качественными перестройками поверхностного монослоя. Теоретично вивчаються особливості осадження атомів на поверхню. Передбачається, що умови осадження забезпечують формування лише одного шару. Головним чином увага звертається на особливості мікророзподілів в межах моношару та вплив цих особливостей на властивості поверхні. Аналізується можливість реалізації мезо- і макронеоднорідностей моноатомної плівки в умовах однорідного зовнішнього впливу. Виявлено умови виникнення неоднорідностей. Показано, що варіювання інтенсивностізовнішнього впливу і температури супроводжується якісними перебудовами поверхневого моношару. Peculiarities of atom sedimentation onto the surface are theoretically explored. It is assumed that sedimentation conditions provide formation of only one layer. Main prominence is given to the peculiarities of microdistributions in monolayer and their influence on surface properties. Possibility of meso- and macroinhomogeneities realization within monatomic film under homogeneous external influence is analyzed. Conditions of inhomogeneities occurrence are revealed. It is shown that the variation of the intensity of external influence and temperature is accompanied by a qualitative rearrangement of the surface monolayer.
first_indexed	2025-12-02T04:10:09Z
format	Article
fulltext	375 ВВЕДЕНИЕ Столкновение атомов с твердой поверхнос- тью – тривиальная особенность условий на открытых поверхностях. Это обстоятельство в некоторых случаях рассматривается как не- желательное, в других, напротив, как меха- низм управления свойствами поверхности (например, [1 – 3]). Физические механизмы обсуждаемого взаимодействия существенно варьируются в зависимости от энергии бом- бардирующих частиц. Наименее изученной следует считать область достаточно низких энергий, где на первый план выходят весьма разнообразные геометрические, материаль- ные характеристики поверхностных атомных слоев бомбардируемого объекта. Одним из ка- чественно своеобразных вариантов этого на- бора является моноатомный слой, непосредст- венно контактирующий с матрицей. Моно- атомное покрытие может возникать как резу- льтат осаждения атомов, прибывающих извне, если набор параметров взаимодействия ато- мов с подложкой и между собой обеспечивает существование только одного слоя [4 – 6]. Возможность отрыва атома от поверхности определяет существование пленки только при наличии потока извне и ее исчезновение пос- ле снятия воздействия. Тем не менее, обсужда- емое динамически равновесное образование – это реальный объект – иногда неустранимый, УДК 621.793.1:539.23 НЕОДНОРОДНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В МОНОАТОМНОМ СЛОЕ В УСЛОВИЯХ ОСАЖДЕНИЯ ИЗВНЕ А.С. Долгов, А.В. Валуйская Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт” Украина Поступила в редакцию 28.09.2012 Теоретически изучаются особенности осаждения атомов на поверхность. Предполагается, что условия осаждения обеспечивают формирование только одного слоя. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влияние этих особенностей на свойства поверхности. Анализируется возможность реализации мезо- и макронеоднородностей моноатомной пленки в условиях однородного внешнего воздействия. Выявлены условия воз- никновения неоднородностей. Показано, что варьирование интенсивности внешнего воздействия и температуры сопровождается качественными перестройками поверхностного монослоя. Ключевые слова: осаждение, монослой, взаимодействие атомов, неоднородности, темпе- ратура. Теоретично вивчаються особливості осадження атомів на поверхню. Передбачається, що умови осадження забезпечують формування лише одного шару. Головним чином увага звертається на особливості мікророзподілів в межах моношару та вплив цих особливостей на властивості поверхні. Аналізується можливість реалізації мезо- і макронеоднорідностей моноатомної плівки в умовах однорідного зовнішнього впливу. Виявлено умови виникнення неоднорідностей. По- казано, що варіювання інтенсивності зовнішнього впливу і температури супроводжується якіс- ними перебудовами поверхневого моношару. Ключові слова: осадження, моношар, взаємодія атомів, неоднорідності, температура. Peculiarities of atom sedimentation onto the surface are theoretically explored. It is assumed that sedimentation conditions provide formation of only one layer. Main prominence is given to the peculiarities of microdistributions in monolayer and their influence on surface properties. Possibility of meso- and macroinhomogeneities realization within monatomic film under homogeneous external influence is analyzed. Conditions of inhomogeneities occurrence are revealed. It is shown that the variation of the intensity of external influence and temperature is accompanied by a qualitative rear- rangement of the surface monolayer. Keywords: sedimentation, monolayer, atom interaction, inhomogeneities, temperature.  А.С. Долгов, А.В. Валуйская, 2012 ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4376 иногда желательный – наличие и особеннос- ти которого существенным образом влияют на наблюдаемые свойства поверхности. В опубликованных работах формирование пленки чаще всего рассматривается в макро- скопических категориях [7, 8], что дает воз- можность определить существенные свойст- ва этого процесса. Дополнительную инфор- мацию об особенностях возникающих рас- пределений дают дискретные решеточные модели. Равновесные и неравновесные характе- ристики моноатомных слоев рассматрива- лись в работах [9, 10]. Однако, как выясняется, построения этих работ охватывают не все ва- рианты формирования моноатомных слоев в условиях осаждения и реиспарения, в силу чего некоторые режимы осаждения требуют отдельного обсуждения. В данной работе анализируется возможность реализации мезо- и макронеоднородностей моноатомной пленки в условиях однородного внешнего воздействия. Используются как категории сплошной среды, так и параметры микро- структуры. СХЕМА АНАЛИЗА Вычисления сводятся к определению вели- чины ϕ – вероятности заполнения разре- шенной позиции на поверхности матрицы. Существенные для дальнейшего кристалло- графические особенности подложки пред- ставляются числом позиций, находящихся в ближайшем соседстве (аналог координацион- ного числа). Эта величина ниже обозначается символом p и равна двум для одномерной сет- ки, трем или шести для гексагональной струк- туры, в частности для графена, в зависимости от особенностей сцепления атома примеси с подложкой. Распределение атомов на поверх- ности обусловлено наложением взаимосвя- занных и конкурирующих факторов: поступ- ление извне, реиспарение, миграция по по- верхности. Учитывается взаимодействие ме- жду атомами, находящимися в ближайшем соседстве. Если даже абсолютные масштабы этого взаимодействия невелики, роль такого взаимодействия при низких температурах оказывается непренебрежимой или даже оп- ределяющей. Бомбардировка поверхности атомами обсуждаемого вида считается внеш- ним фактором, не зависящим от состояния по- крытия. При этом в условиях формирования моноатомного слоя интенсивность осажде- ния пропорциональна вероятности того, что соответствующий узел пуст. Общая вероятность ухода с поверхности (испарения) за единицу времени определяет- ся суммой вкладов вариантов отрыва от по- верхности, отвечающих той или иной конфи- гурации размещения атомов в соседствующих позициях. С учетом статистических весов фи- зически идентичных размещений соответст- вующее выражение имеет вид 1 1 (1 )p p p pp+ −ν ϕ + ν ϕ − ϕ + 2 1 2( 1) (1 ) ..., 2 p pp p − −−+ ν ϕ − ϕ + что эквивалентно выражению ϕ (νϕ + 1 – ϕ )р, причем ν – фактор взаимодействия с одним соседом. Уравнение баланса имеет вид (1 ) (1 )pD b g t ∂ϕ = ∆ϕ − ϕ − γϕ + − ϕ ∂ , (1) здесь D – коэффициент диффузии атомов по поверхности, b – вероятность отрыва атома за единицу времени в отсутствие таких же атомов в ближайшем соседстве, g – величина, пропорциональная потоку частиц на поверх- ность, γ ≡ 1 − ν. Имея в виду, что величина ν < 1 в случае притяжения между атомами и ν > 1 для от- талкивания, констатируем, что величина γ от- рицательна в случае отталкивания и положи- тельна в противоположной ситуации. Пара- метр ν нет оснований отличать от фактора Гиббса exp B V K T   ν =     , что и предопределяет появление множителей ν2, ν3 и т.д., для со- бытий соответствующего вида. РАВНОВЕСНЫЕ ОДНОРОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ Оговоренные названием пункта предположе- ния сводят равенство (1) к форме алгебраи- ческого уравнения 0 0 0(1 ) (1 )p g b ϕ − γϕ = − ϕ , (2) НЕОДНОРОДНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В МОНОАТОМНОМ СЛОЕ В УСЛОВИЯХ ОСАЖДЕНИЯ ИЗВНЕ 377 индекс “0” символизирует равновесие. В тривиальной ситуации – отсутствие вли- яния соседей, т.е. γ = 0, – равенство (2) дает 0 g g b ϕ = + , что в принятых обозначениях не отличается от результата элементарных оценок. Если же γ < 0 (отталкивание), то с ростом \|γ\| величина ϕ 0 при сохранении значения g/b неуклонно уменьшается, приближаясь при достаточно больших значениях γ к уровню 1 1 0 pg b +  ϕ ≈   γ  . Записанное выражение свидетельствует о том, что значительные уровни заполнения ди- намически равновесного покрытия могут быть достигнуты только при весьма высоких уровнях внешнего воздействия. Более инте- ресен вариант ν < 1, т.е. γ > 0, который далее и будет обсуждаться. Корни уравнения (2) определяются пере- сечением кривой, представленной выраже- нием слева от знака равенства (2), и луча, про- веденного из точки ϕ = 1 под углом, тангенс которого g/b. При этом упомянутая кривая имеет максимум при значении ϕ = ϕ m 1 ( 1)m p ϕ = γ + и точку перегиба, если 2 ( 1)n p ϕ = ϕ = γ + . (3) Обе названные точки находятся в пределах 0 ÷ 1, иными словами физически небессмы- сленны, когда γ > 2/(p + 1), т.е. при не слиш- ком слабом притяжении. Рис. 1 иллюстрирует соответствия, содер- жащиеся в уравнении (2) при достаточно вы- соких значениях γ. Видно, что в области условий g C b −< , g C b +> (4) имеется только одно вещественное решение уравнения со значением в пределах 0 ÷ 1. Если же gC C b− +< < , (5) то вещественных корней уравнения в физи- чески возможной зоне три. Значения С– и С+ находятся из условия (1 ) 1 p C± ϕ − γϕ= − ϕ ∓ ∓ ∓ , где величины ϕ +, ϕ – – соответствуют точкам ка- сания лучей, ограничивающих зону реализа- ции трех решений, с кривой ϕ (1 − γϕ )р. При этом 2 2 1 ( 1) 1 2 4 p p p pp± + +ϕ = ± − γ . (6) Получается, что при условно слабом и от- носительно сильном внешнем воздействии (4) формируются динамически равновесные устойчивые покрытия определенного уровня плотности, а в специальной ограниченной зоне условий (5) имеется три равновесных состояния, физические роли которых требуют дополнительного обсуждения. Можно убедиться, что при значении ( ) ( )( )1 1 2 ( 1) 2 pp pg b p − + = γ + − , (7) один из корней уравнения, обозначенный на рис. 1 как ϕ 00, точно совпадает с ϕ n (3), а два других приближенно таковы: 0 2 1 2 ( 1) ( 1)p p p±  ϕ ≈ ± −γ + γ + – ( ) ( )( ) 1 221 1 4 ( 1) 2 p p p p − +  γ + −   . (8) Рис. 1. А.С. ДОЛГОВ, А.В. ВАЛУЙСКАЯ ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4378 Требуется анализ устойчивости состояний, соответствующих значениям ϕ 0–, ϕ 00, ϕ +. За- писывая уравнение (1) в допущении об од- нородности распределения (1 ) (1 ) pd g b dt ϕ = − ϕ − ϕ − γϕ (9) и допуская малое отклонение от равновесно- го значения ϕ = ϕ 0 + ε, переписываем урав- нение с точностью до линейных поправок по ε. Принимая во внимание, что все три корня ϕ 0–, ϕ 00, ϕ + обеспечивают тождественность равенства (2), находим 1 0 0 1(1 ) ( ( 1) )pd g b p dt − − ε  = − + − γϕ γ + ϕ ε   , что с использованием (2) сводится к виду 2 0 0 0 0 ( 1) 1 (1 ) d g p p dt ε  = γ + ϕ − γϕ − ε  ϕ −γϕ . (10) Выражение в квадратных скобках обраща- ется в нуль при значениях ϕ 0, совпадающих с ϕ ± (6). Это является дополнительным свиде- тельством о том, что диапазон условий (5) ка- чественно отличается от примыкающих об- ластей. Обращаем внимание, что формула (6) определяет условие γ > 4p/(p + 1)2, которое также задает положительность выражения в квадратных скобках (10). Тем самым устанав- ливается, что уравнение (10) имеет вид d dt ε = αε , α > 0, т.е. определяет возрастание всяких малых от- клонений от равновесного уровня. Таким об- разом, все три возникающие в условиях (5) равновесные состояния неустойчивы. В этом диапазоне параметров нет устойчивых одно- родных состояний. НЕОДНОРОДНЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Требуется возвратиться к уравнению (1) в условиях обращения производной по времени в нуль. Ограничиваясь вариантом макроско- пически одномерного распределения, запи- сываем 2 2 (1 ) (1 )pd b g D Ddx ϕ = ϕ − γϕ − − ϕ . (11) Используя стандартный прием понижения порядка нелинейных уравнений без явной за- висимости от x, приводим уравнение (11) к виду 2 2 1 12 2 2 d g dx D   ϕϕ ϕ= ± ϕ − − ϕ +       + + 1 1 122 (1 ) (1 ( 1) ) ( 1)( 2) pb D p p p + − γϕ + γ + ϕ − γ + + – } 3 21(1 ) (1 ( 1) )p p+ − γϕ + γ + ϕ  , (12) где ϕ 1– константа интегрирования, соответс- твующая экстремальному значению ϕ . Если принять ϕ = ϕ 1 + y, то уравнение (12) записывается как { }3 22 1 2 2... p p dy a y a y a y dt + += ± + + + . (13) Коэффициенты ak таковы: 1 1 1 12 (1 ) 2 (1 ) pg ba D D = − − ϕ + − γϕ ϕ , (14) 1 2 1 1(1 ) (1 ( 1) )pg ba p D D −= + − γϕ − γ + ϕ , (15) все последующие имеют вид 2 !2 ( 1) ( 2 )! ! k k k b pa D p k k −= − γ × + − 1 1 1(1 ) ( 1 ( 1) )p k k p+ −× − γϕ − − γ + ϕ , (16) исключая завершающий 2 2 2 ( 1) 2 p p b pa D p + + γ= − + . (17) Коэффициент a1 (14) в области ϕ 1 > ϕ 0+ по- ложителен, вторая производная от ϕ здесь тоже больше нуля. Это значит, что искомая функция не имеет здесь ограниченных реше- ний. Аналогичное замечание следует сделать и в отношении зоны ϕ 1 < ϕ 0–. Возможность нетривиальных состояний следует связать с областью параметров, где однородные решения неустойчивы. При этом значении ϕ 0, отвечающие равновесию, долж- ны присутствовать в форме функций, пред- ставляющих предполагаемые неоднородные распределения. Если принять, что уровень ϕ 1 совпадает с одним из значений ϕ 0, то коэффициент а1 об- ращается в нуль. С учетом первых двух неис- чезающих слагаемых (15, 16) подкоренного выражения уравнения (13) получается НЕОДНОРОДНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В МОНОАТОМНОМ СЛОЕ В УСЛОВИЯХ ОСАЖДЕНИЯ ИЗВНЕ 379 { 1 0 0(1 ) (1 ( 1) )pdy y g b p dx −= + − γϕ − γ + ϕ +∓ + 1 2 2 0 0 1 (1 ) ( 1) 2) 3 pb p p y− γ − γϕ + γϕ −   (18) (здесь и далее x x D → ). Необходимым условием состоятельности равенства (18) является требование положи- тельности не зависящего от y выражения под корнем (18). Можно показать, что это требо- вание выполняется для значений ϕ 0 вне диа- пазона, обозначенного выражением (6). Та- ким образом, в качестве ϕ 0 могут быть при- няты значения ϕ 0+, ϕ 0–. Для значения ϕ 0+ коэф- фициент а3, записанный согласно (16) и при- сутствующий в уравнении (18), больше нуля. Это значит, что ограниченные решения урав- нения (18) и, то же самое (12), возможны, если y < 0. Таким образом, функция ϕ (х) убывает от асимптотического значения ϕ 0+. В области ϕ 0+ > ϕ > ϕ 00 вторая производная от ϕ отри- цательна, при ϕ = ϕ 00 происходит изменение знака второй производной, что отвечает дос- тижению экстремального значения (мини- мума) в области ϕ < ϕ 00. Если же ϕ 0 = ϕ 0-, то а3 < 0, что предоп- ределяет требование y > 0. Соответствующая функция описывает возрастание в области ϕ 00 > ϕ > ϕ 0-, наличие перегиба при ϕ = ϕ 00 и максимума в области ϕ > ϕ 00. Не следует считать два указанных вариан- та двумя разновидностями неоднородных распределений. Переход ϕ через уровень ϕ 00 изменяет характер кривизны каждой из наз- ванных функций, т.е. создает особенности распределения для зоны, примыкающей к противоположному уровню ϕ 0. Тем самым каждая из двух форм распределения может рассматриваться как продолжение зависи- мости, найденной для функции ϕ с другой стороны от уровня ϕ 00. Таким образом, установлено, что условно равновесные уровни заполнения ϕ 0– и ϕ 0+ объединяются S-образной переходной зави- симостью с перегибом при ϕ = ϕ 00. Ввиду того, что, как показано выше, асимп- тотические уровни ϕ 0– и ϕ 0+ не вполне устой- чивы, следует считать правилом, что истин- ные уровни ϕ на участках однородности мо- гут отличаться от умозрительно найденных значений ϕ 0–, ϕ 0+. В этих условиях нулевое значение первой производной от ϕ будет воз- никать при конечном, пусть достаточно ма- лом, значении второй производной. В этих условиях уровни ϕ 0–, ϕ 0+ утрачивают роль асимптот. Вблизи этих значений реализуется плавное сочленение нисходящей ветви зави- симости ϕ = ϕ (х) с симметричной восходя- щей ветвью. В силу этого следует полагать, что макроскопическая картина моноатомного заполнения поверхности будет представлять собой набор S-образных переходов между уровнями либо одиночных, либо сгруппиро- ванных снижений уровня (“ям”) и аналогич- ных уплотнений (“бугров”). Впрочем, при ре- гулярном повторении названных элементов рельефа различие между ними практически утрачивается. СПЕЦИАЛЬНЫЙ СЛУЧАЙ Для одномерной цепи узлов p = 2. Заметим, что обращение к одномерному варианту дик- туется не только стремлением к простоте. Имеются свидетельства о реализации одно- мерных структур в силу действия ряда фак- торов [11 – 13]. Уравнение (13) с учетом вы- ражений (14 – 17) приобретает вид (точная форма) 0 0(1 )(1 3 )dy gb dx b = ± + − γϕ − γϕ +  + 1 2 2 2 0 2 1(3 2) 3 2 y y γ γϕ − + γ   . (19) Зона неустойчивости однородных рас- пределений возникает при достаточно высо- ких значениях γ (в данном варианте согласно (6) γ > 8/9), что соответствует достаточно низ- ким уровням ν(ν < 1/9). Очевидно, что ши- рокое многопорядковое варьирование ν в об- ласти ν << 1 соответствует весьма слабому относительному изменению γ. Поэтому по- сылка γ = 1 должна пониматься как прибли- женное, но почти точное соответствие усло- виям достаточно сильного притягиватель- ного взаимодействия между атомами покры- тия. А.С. ДОЛГОВ, А.В. ВАЛУЙСКАЯ ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4380 Уместно также воспользоваться соотно- шением (7), определяющим условную сере- дину диапазона неустойчивости, что в ого- воренных предположениях дает g/b = 2/9. Корни уравнения (2) при этом таковы: ϕ 00 = ϕ n = 2/3, ϕ 0– = ϕ n = 1/3, ϕ 0+ = 1. (20) Уравнение (19) для γ = 1 при подстановке в него какого-либо из значений ϕ 0 (20) допол- нительно редуцируется, что позволяет указать законченную форму искомой функции ϕ ( )1 1 3 ( ) 1 gx gx e x e + ϕ = + . (21) Функция ϕ (х) асимптотически приближа- ется к уровням 1/3 и 1, имея перегиб при ϕ = 2/3 (координата x = 0). Таким образом, возникают островки спло- шного заполнения, окруженные зонами, где степень заполнения при низком уровне осаж- дения весьма мала. Следует думать, что невы- сокий средний уровень (например, ϕ = 1/3) – это статистическое представление набора ос- тровков случайных размеров, окруженных практически пустыми, вдвое более обширны- ми пространствами. Таким образом, значения ϕ предполагают осреднение в достаточно бо- льших сравнительно с размерами островков областях. Выполняемое описание распреде- ления частиц микроскопически менее деталь- но, нежели, например, в работах [9, 10], где, однако, предполагалась макроскопическая однородность, но указывает на тенденции бо- лее крупных пространственных масштабов. ОБСУЖДЕНИЕ Наличие зоны неустойчивости однородных распределений есть предпосылка реализации качественных перестроек при изменении ус- ловий осаждения. Если отношение g/b меньше уровня С– (рис. 1 и формулы (5, 6)), то имеется однозна- чное соответствие между средним уровнем заполнения ϕ и варьируемым параметром g/b. Однако если эта величина достигает зна- чения С–, то происходит взрывное разруше- ние однородного состояния, связанное с по- явлением значительных, возможно, макро- скопических участков намного более плотного заполнения. В соответствии с записанными выше выражениями это обстоятельство со- пряжено с формированием переходных зон со случайным их размещением. Дальнейший рост параметра g/b соответствует изменению профиля переходных участков с тенденцией к повышению максимального уровня запол- нения и более резкому разграничению учас- тков условно высокого и низкого уровней за- полнения. Если же упоминаемый параметр переходит уровень С+, то происходит новая резкая перестройка распределения, опреде- ляемая исчезновением как участков низкой плотности, так и переходных зон: формиру- ется однородная достаточно плотная поверх- ностная моноатомная пленка. Следует обратить внимание, что параметр g/b зависит как от интенсивности потока из- вне (g), так и от температуры вследствие при- роды фактора b b ≈ exp(–Vb/KbT). Таким образом, снижение температуры при фиксированном уровне g соответствует росту отношения g/b, что отвечает изложен- ной последовательности перестроек распре- деления. Конечно, понижение температуры сопровождается также уменьшением ν, или, что то же самое, приближением γ к 1, однако это не изменяет общих тенденций и играет роль некоторого уточняющего обстоятель- ства. Стоит, однако, обратить внимание на то, что если γ приближается к значению 2/(p + 1) – это заметное отличие γ от 1, то есть относительно высокие температуры – то значения С–, С+, ограничивающие область перестроек, весьма высоки, что может отра- жать практическую недостижимость зоны неустойчивости. При значениях γ близких к единице, что соответствует достаточно низким температу- рам, быстрое изменение температуры опре- деляет переход области (5) за весьма короткие сроки. При этом в достаточно узком темпе- ратурном диапазоне должно происходить скачкообразное опустошение поверхности в случае нагрева и уплотнение при охлажде- нии. Реально наблюдаемая скорость измене- ния состояний зависит от значений характер- ных температур и уровня воздействия g. В областях высоких температур переходы будут происходить стремительно, едва ли не взрыв- НЕОДНОРОДНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В МОНОАТОМНОМ СЛОЕ В УСЛОВИЯХ ОСАЖДЕНИЯ ИЗВНЕ 381 ным образом. Если же характерные темпера- туры оказываются в зоне низкой подвижно- сти частиц, то наблюдаемые распределения могут приобретать сходство с переохлажден- ной или перегретой жидкостью. Наибольшие различия между значениями С–, С+ соответствуют γ = 1, а если γ → 4р(р + + 1)2, то зона неустойчивости, она же зона перестроек, исчезает. Это значит, что неодно- родные распределения и масштабные перест- ройки реализуются в условиях достаточно си- льного взаимовлияния соседних атомов (ν → 0), что, впрочем, реализуется и при как угодно малых абсолютных значениях энергии взаимодействия, но для достаточно низких температур. Если γ → 1, то ϕ + → 1, 1( 1) p p pC p − + −= ; ϕ − = 1/р, С− = 0. Условие реализации неоднородных рас- пределений обеспечивается в этом случае в условиях воздействия, ограниченном только сверху. При этом уровень ограничения усили- вается с увеличением p. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Наличие покрытия поверхности существенно модифицирует свойства этой поверхности, а установленная неоднородность моноатом- ного слоя задает неоднородность связанных с покрытием характеристик. Следует ожидать существенного варьирования оптических, эмиссионных, динамических свойств поверх- ности. Выполненные построения могут быть от- несены не только к условиям поступления атомов из примыкающего вакуумного объема, но и для варианта поступления атомов акти- ватора на поверхность из пористого основ- ного материала. Так как работы выхода элект- ронов весьма чувствительны к степени по- крытия эмитируемой поверхности активато- ром, причем эта зависимость часто немоно- тонна [14], неоднородность распределения активатора диктует усиленно неоднородное пятнистое распределение эмитирования с по- верхности. Варьирование общего уровня по- крытия и особенностей его неоднородности при изменении температуры предопределяет изменение уровня эмиссии в широких пре- делах, что может восприниматься, как откло- нение от закона Ричардсона и, с другой сто- роны, служить инструментом изучения осо- бенностей моноатомного слоя. Ввиду того, что формирование моноатом- ного слоя может рассматриваться как началь- ный этап создания более массивных покры- тий, выявленные условия возникновения стартовой неоднородности покрытия небез- различны и в отношении формирования по- следующих слоев, внутри которых могут до- полнительно присутствовать эффекты, близ- кие к изученным здесь. Поэтому результаты данной работы могут иметь значение с пози- ций разработки технологий создания и со- вершенствования наноструктур. Построения данной работы допускают значительное развитие как в отношении бо- лее детального представления основных про- цессов, так и для иных сходных объектов. ЛИТЕРАТУРА 1. Гудман Ф., Вахман Г. Динамика рассеяния газа поверхностью.– М.: Мир, 1980.– 424 с. 2. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел/Под ред. Е.С. Ма- шковой. – М.: Мир, 1989. – 389 с. 3. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покры- тий напылением. Теория, технология и обо- рудование. – М.: Металлургия, 1992. – 432с. 4. Большов Л.А., Напартович А.П., Наумо- вец А.Г., Федорус А.Г. Субмонослойные пленки на поверхности металлов//УФН. – 1977. – Т. 122. – С. 125. 5. Lewis B., Anderson I. Nucleation and Growth of Thin Films. – New York: Academic Press, 1978. 6. Трофимов В.И., Осадченко В.А. Рост и мор- фология тонких пленок. – М.: Энергоатом- издат, 1993. – 272 c. 7. Кукушкин С.А., Осипов А.В.//УФН.– 1998. – Т. 168. – С.1083. 8. Дубровский В.Г., Сибирев Н.В., Цырлин Г.Э., Устинов В.М. Теория формирования много- слойных тонких пленок на поверхности твер- дого тела//ФТП.– 2006. – Т. 40, №3, – С. 257. 9. Долгов А.С., Лорент А.Л.//ФИП. – 2011. – Т. 9, № 1. – С. 25-31. 10. Долгов А.С., Стеценко Н.В.//Поверхность. – 2012. – № 1. – С. 108. А.С. ДОЛГОВ, А.В. ВАЛУЙСКАЯ ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4382 11. Tsivlin D.V., Stepanyuk V.S., Hergett W., Kirsh- ner I. Effect of mesoscopic relaxations on dif- fusion of Co adatoms on Cu(111)//Phys. Rev. B. – 2003. – № 68. 12. Koh S.J., Ehrlich G. Self-Assembly of One-Di- mensional Surface: Long-Range Interactions in the Growth of Ir and Pd on W(110)//Phys. Rev. Lett. – 2001. – № 87. 13. Chuikov B.A., Osovskii V.O., Ptushynskii Yu.G., Sucretnyi V.G. Low-temperature studies of ad- sorption of gases on metals//Surf. Sci. – 1989. – Vol. 213. – P. 359. 14. Скрылева В.М. Металлопористые катоды. Состояние теории и эксперимента. – М.: ЦНИИ “Электроника”, 1976. – 94 с. LITERATURA 1. Gudman F., Vahman G. Dinamika rasseyaniya gaza poverhnostyu. – M.: Mir, 1980. – 424 s. 2. Fundamentalnye i prikladnye aspekty raspyleniya tverdyh tel/Pod red. E.S. Mashkovoj. – M.: Mir, 1989. – 389 s. 3. Kudinov V.V., Bobrov G.V. Nanesenie pokrytij napyleniem. Teoriya, tehnologiya i oborudovanie. – M.: Metallurgiya, 1992. – 432s. 4. Bolshov L., Napartovich A., Naumovec A., Fedo- rus A. Submonoslojnye plenki na poverhnosti me- tallov//UFN. – 1977. – T. 122. – S. 125. 5. Lewis B., Anderson I.C. Nucleation and Growth of Thin Films. – New York: Academic Press, 1978. 6. Trofimov V.I., Osadchenko V.A. Rost i morfolo- giya tonkih plenok. – M.: Energoatomizdat, 1993. – 272 c. 7. Kukushkin S.A., Osipov A.V.//UFN. – 1998. – T. 168. – S.1083. 8. Dubrovskij V.G., Sibirev N.V., Cyrlin G.E., Usti- nov V.M. Teoriya formirovaniya mnogoslojnyh tonkih plenok na poverhnosti tverdogo tela//FTP. – 2006. – T. 40, № 3, – S. 257. 9. Dolgov A.S., Lorent A.L.//FIP. – 2011. – T. 9, № 1. – S. 25-31. 10. Dolgov A.S., Stecenko N.V.//Poverhnost. – 2012. – № 1. – S. 108. 11. Tsivlin D.V., Stepanyuk V.S., Hergett W., Kirsh- ner I. Effect of mesoscopic relaxations on dif- fusion of Co adatoms on Cu(111)//Phys. Rev. B. – 2003. – № 68. 12. Koh S.J., Ehrlich G. Self-Assembly of One-Di- mensional Surface: Long-Range Interactions in the Growth of Ir and Pd on W(110)//Phys. Rev. Lett. – 2001. – № 87. 13. Chuikov B.A., Osovskii V.O., Ptushynskii Yu.G., Sucretnyi V.G. Low-temperature studies of ad- sorption of gases on metals//Surf. Sci. – 1989. – Vol. 213. – P. 359. 14. Skryleva V.M. Metalloporistye katody. Sostoyanie teorii i eksperimenta. – M.: CNII “Elektronika”, 1976. – 94 s. НЕОДНОРОДНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В МОНОАТОМНОМ СЛОЕ В УСЛОВИЯХ ОСАЖДЕНИЯ ИЗВНЕ
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101874
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1999-8074
language	Russian
last_indexed	2025-12-02T04:10:09Z
publishDate	2012
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
record_format	dspace
spelling	Долгов, А.С. Валуйская, А.В. 2016-06-08T16:45:01Z 2016-06-08T16:45:01Z 2012 Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне / А.С. Долгов, А.В. Валуйская // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 375-382. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101874 621.793.1:539.23 Теоретически изучаются особенности осаждения атомов на поверхность. Предполагается, что условия осаждения обеспечивают формирование только одного слоя. Основное внимание уделяется особенностям микрораспределений в монослое и влияние этих особенностей на свойства поверхности. Анализируется возможность реализации мезо- и макронеоднородностей моноатомной пленки в условиях однородного внешнего воздействия. Выявлены условия возникновения неоднородностей. Показано, что варьирование интенсивности внешнего воздействия и температуры сопровождается качественными перестройками поверхностного монослоя. Теоретично вивчаються особливості осадження атомів на поверхню. Передбачається, що умови осадження забезпечують формування лише одного шару. Головним чином увага звертається на особливості мікророзподілів в межах моношару та вплив цих особливостей на властивості поверхні. Аналізується можливість реалізації мезо- і макронеоднорідностей моноатомної плівки в умовах однорідного зовнішнього впливу. Виявлено умови виникнення неоднорідностей. Показано, що варіювання інтенсивностізовнішнього впливу і температури супроводжується якісними перебудовами поверхневого моношару. Peculiarities of atom sedimentation onto the surface are theoretically explored. It is assumed that sedimentation conditions provide formation of only one layer. Main prominence is given to the peculiarities of microdistributions in monolayer and their influence on surface properties. Possibility of meso- and macroinhomogeneities realization within monatomic film under homogeneous external influence is analyzed. Conditions of inhomogeneities occurrence are revealed. It is shown that the variation of the intensity of external influence and temperature is accompanied by a qualitative rearrangement of the surface monolayer. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне Article published earlier
spellingShingle	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне Долгов, А.С. Валуйская, А.В.
title	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне
title_full	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне
title_fullStr	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне
title_full_unstemmed	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне
title_short	Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне
title_sort	неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101874
work_keys_str_mv	AT dolgovas neodnorodnyeraspredeleniâvmonoatomnomsloevusloviâhosaždeniâizvne AT valuiskaâav neodnorodnyeraspredeleniâvmonoatomnomsloevusloviâhosaždeniâizvne

Неоднородные распределения в моноатомном слое в условиях осаждения извне

Institution

Similar Items