Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au
Встановлено межі впливу сурфактантних підшарів стибію та ґерманію різних товщин на структуру тонких плівок металів у широкому інтервалі товщин. Показано, що сурфактантні підшари, попередньо нанесені на діелектричне підложжя, зменшують середні лінійні розміри кристалітів у осаджених плівках міді та з...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2009
|
| Series: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76441 |
| 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: | Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au / Р.І. Бігун, З.В. Стасюк, А.В. Бородчук, Я.А. Пастирський // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 2. — С. 529-533. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76441 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-764412025-02-23T18:14:06Z Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au Impact of Sb and Ge Surfactant Underlayers on Cu and Au Films Structure Бігун, Р.І. Стасюк, З.В. Бородчук, А.В. Пастирський, Я.А. Встановлено межі впливу сурфактантних підшарів стибію та ґерманію різних товщин на структуру тонких плівок металів у широкому інтервалі товщин. Показано, що сурфактантні підшари, попередньо нанесені на діелектричне підложжя, зменшують середні лінійні розміри кристалітів у осаджених плівках міді та золота. Виявлено можливість керованого росту та виготовлення тонких плівок металів з наперед заданими властивостями. The effect of Sb and Ge surfactant underlayers of different thicknesses on Cu and Au metal films in a wide range of film thickness is revealed. As shown, the surfactant underlayers predeposited on dielectric substrates cause decrease of average linear sizes of crystallites in deposited Cu and Au films. The possibility of governed fabrication of thin metal films with specified properties is revealed. Установлены пределы влияния сурфактантных подслоев сурьмы и германия различных толщин на структуру тонких пленок металлов в широком диапазоне толщин. Показано, что сурфактантные подслои, предварительно нанесенные на диэлектрическую подложку, уменьшают средние линейные размеры кристаллитов в осажденных пленках меди и золота. Обнаружена возможность управляемого роста и изготовления тонких пленок металлов с предварительно заданными свойствами. 2009 Article Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au / Р.І. Бігун, З.В. Стасюк, А.В. Бородчук, Я.А. Пастирський // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 2. — С. 529-533. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1816-5230 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76441 PACS numbers: 61.46.Bc, 68.55.A-, 68.55.J-, 81.10.Jt, 81.15.Ef, 81.15.Np uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології application/pdf Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Встановлено межі впливу сурфактантних підшарів стибію та ґерманію різних товщин на структуру тонких плівок металів у широкому інтервалі товщин. Показано, що сурфактантні підшари, попередньо нанесені на діелектричне підложжя, зменшують середні лінійні розміри кристалітів у осаджених плівках міді та золота. Виявлено можливість керованого росту та
виготовлення тонких плівок металів з наперед заданими властивостями. |
| format |
Article |
| author |
Бігун, Р.І. Стасюк, З.В. Бородчук, А.В. Пастирський, Я.А. |
| spellingShingle |
Бігун, Р.І. Стасюк, З.В. Бородчук, А.В. Пастирський, Я.А. Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| author_facet |
Бігун, Р.І. Стасюк, З.В. Бородчук, А.В. Пастирський, Я.А. |
| author_sort |
Бігун, Р.І. |
| title |
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au |
| title_short |
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au |
| title_full |
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au |
| title_fullStr |
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au |
| title_full_unstemmed |
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок Cu і Au |
| title_sort |
вплив сурфактантних підшарів sb та ge на структуру плівок cu і au |
| publisher |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76441 |
| citation_txt |
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок
Cu і Au / Р.І. Бігун, З.В. Стасюк, А.В. Бородчук, Я.А. Пастирський // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 2. — С. 529-533. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| series |
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| work_keys_str_mv |
AT bígunrí vplivsurfaktantnihpídšarívsbtagenastrukturuplívokcuíau AT stasûkzv vplivsurfaktantnihpídšarívsbtagenastrukturuplívokcuíau AT borodčukav vplivsurfaktantnihpídšarívsbtagenastrukturuplívokcuíau AT pastirsʹkijâa vplivsurfaktantnihpídšarívsbtagenastrukturuplívokcuíau AT bígunrí impactofsbandgesurfactantunderlayersoncuandaufilmsstructure AT stasûkzv impactofsbandgesurfactantunderlayersoncuandaufilmsstructure AT borodčukav impactofsbandgesurfactantunderlayersoncuandaufilmsstructure AT pastirsʹkijâa impactofsbandgesurfactantunderlayersoncuandaufilmsstructure |
| first_indexed |
2025-11-24T08:14:17Z |
| last_indexed |
2025-11-24T08:14:17Z |
| _version_ |
1849658764324503552 |
| fulltext |
529
PACS numbers: 61.46.Bc, 68.55.A-, 68.55.J-, 81.10.Jt, 81.15.Ef, 81.15.Np
Вплив сурфактантних підшарів Sb та Ge на структуру плівок
Cu і Au
Р. І. Бігун, З. В. Стасюк, А. В. Бородчук, Я. А. Пастирський
Львівський національний університет ім. Івана Франка,
вул. Драгоманова, 50,
79005 Львів, Україна
Встановлено межі впливу сурфактантних підшарів стибію та ґерманію різ-
них товщин на структуру тонких плівок металів у широкому інтервалі то-
вщин. Показано, що сурфактантні підшари, попередньо нанесені на діеле-
ктричне підложжя, зменшують середні лінійні розміри кристалітів у оса-
джених плівках міді та золота. Виявлено можливість керованого росту та
виготовлення тонких плівок металів з наперед заданими властивостями.
The effect of Sb and Ge surfactant underlayers of different thicknesses on
Cu and Au metal films in a wide range of film thickness is revealed. As
shown, the surfactant underlayers predeposited on dielectric substrates
cause decrease of average linear sizes of crystallites in deposited Cu and
Au films. The possibility of governed fabrication of thin metal films with
specified properties is revealed.
Установлены пределы влияния сурфактантных подслоев сурьмы и гер-
мания различных толщин на структуру тонких пленок металлов в ши-
роком диапазоне толщин. Показано, что сурфактантные подслои, пред-
варительно нанесенные на диэлектрическую подложку, уменьшают
средние линейные размеры кристаллитов в осажденных пленках меди
и золота. Обнаружена возможность управляемого роста и изготовления
тонких пленок металлов с предварительно заданными свойствами.
Ключові слова: сурфактантні підшари, структура тонких плівок, керо-
ваний ріст.
(Отримано 20 лютого 2009 р.)
1. ВСТУП
Проблема забезпечення керованого росту металевих плівок із напе-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2009, т. 7, № 2, сс. 529—533
© 2009 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
530 Р. І. БІГУН, З. В. СТАСЮК, А. В. БОРОДЧУК, Я. А. ПАСТИРСЬКИЙ
ред заданою структурою та електрофізичними властивостями є дос-
татньо актуальною у зв’язку із динамічним розвитком сучасної мік-
ро- та наноелектроніки. Ріст металевої плівки на діелектричній під-
кладці супроводжується явищем коаґуляції зародків кристалізації
плівки металу, що в свою чергу, перешкоджає контрольованому рос-
ту металевого шару, особливо в області малих товщин (d < 20 нм).
Процес коаґуляції плівки металу на діелектричне підложжя обумо-
влений тим, що сили міжмолекулярної взаємодії плівка—підложжя є
меншими у порівнянні із силами взаємодії між атомами металу. Од-
ним із шляхів розв’язання даної проблеми є використання поверхне-
во-активних речовин (сурфактантів), які дозволяють збільшити сили
взаємодії між атомами плівки металу та підложжя і, завдяки цьому,
зменшити вплив коаґуляції на формування плівки металу.
Питання використання сурфактантних підшарів для зменшення
впливу коаґуляції на ріст металевих плівок неодноразово обговорю-
валась в літературі (наприклад, [1—6]). У згаданих роботах в якості
сурфактантних матеріялів використовувались ґерманій або стибій.
Зауважимо, що використання плівок міді, нанесених на кремнійову
підкладку, в якості провідних доріжок мікросхем, ускладнене дифу-
зією атомів міді в об’єм кристала кремнію. Для послаблення цього
процесу використовувались сурфактантні підшари танталю [6].
Відсутність чітких критеріїв оптимального вибору матеріялу та
параметрів активного покриття на даний час обмежене недостатньою
кількістю експериментальних даних, на основі яких можна було б
свідомо здійснити цей вибір. Тому експериментальні дослідження
впливу підшарів сурфактантних матеріялів на структуру плівок ме-
талів є актуальними. У даній роботі досліджено вплив сурфактант-
них підшарів ґерманію або стибію товщиною dc = 1—6 нм, попередньо
нанесених на поверхню полірованого витопленого скла, на структуру
сформованих плівок міді і золота товщиною d = 10—100 нм.
2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ
Плівки міді та золота препарували і досліджували в умовах статич-
ного надвисокого вакууму (тиск залишкових газів не перевищував за
10−7
Па) у відлютованих скляних експериментальних приладах. В
цілому методика експерименту ідентична методиці, що використо-
вувалась нами при дослідженні плівок міді [4]. Зауважимо, що плів-
ки металів одержували конденсацією пари термічно випаруваного
металу на охолоджене до 78 К скляне підложжя. Підшари стибію та
ґерманію товщиною в декілька атомових шарів наносили на під-
ложжя безпосередньо перед конденсацією плівки металу. Швидкість
конденсації пари металів та матеріалів сурфактантних підшарів була
меншою за 0,01 нм/с, що запобігало утворенню великих зростків у
конденсаті. Досліджували відпалені плівки міді та золота. З метою
ВПЛИВ ПІДШАРІВ Sb ТА Ge НА СТРУКТУРУ ПЛІВОК Cu І Au 531
уникнення дифузії сурфактантного підшару в об’єм плівки металу,
структуру плівок стабілізували низькотемпературним відпалом при
кімнатній температурі (T = 293 К). Оцінка масової товщини плівок
здійснювали за зсувом резонансної частоти п’єзокварцового вібрато-
ра з чутливістю, не гіршою за 0,2 нм. Структуру плівок металів дос-
ліджували на просвіт в електронографі ЭГ-100М та електронних мі-
кроскопах УЕМВ-100К і ПЕМ-100М (енергія жмута електронів ста-
новила 50—100 кеВ). Для одержання мікрофотографій плівок, нане-
сених на скло та скло, покрите підшаром сурфактанта, досліджували
вугільні репліки плівок, виготовлені безпосередньо в експеримента-
льному приладі нанесенням шару вуглецю. Вільні плівки для елект-
ронографічних та електронно-мікроскопічних досліджень також ви-
готовляли шляхом нанесення металів і сурфактантних підшарів на
поверхню полікристалічних плівок NaCl, нанесеної на поверхню
скла. Аналіза електронограм плівок міді та золота проводили з вико-
ристанням методик, детально описаних в [7—8].
3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТУ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
З результатів електронографічних та електронно-мікроскопічних
досліджень випливає, що плівки, вирощені за допомогою згаданої
технології приготування, є однорідними полікристалічними шарами
металу без переважаючої орієнтації кристалітів. Параметри криста-
лічної ґратниці плівок розраховані за допомогою порівняння з ета-
лонними електронограмами, одержаними при дослідженні структу-
ри ніклевих фолій, з точністю не гіршою за 0,005 нм співпадають з
параметрами кристалічної ґратниці масивних металів. Іншим ре-
зультатом проаналізованих даних, є висновок про відсутність в дос-
ліджених плівках домішкових та нерівноважних фаз, а також про-
дуктів реакції плівок металів з сурфактантним підшаром.
Методами електронної мікроскопії та електронографії дослідже-
но вплив сурфактантних підшарів на середні лінійні розміри крис-
талітів D в плівках досліджуваних металів. Оцінку D здійснено за
допомогою вимірювання півширини відповідних дифракційних лі-
ній. Було показано, що сурфактантний підшар сприяє формуванню
більш дрібнозернистих плівок, ніж у випадку конденсації металу
на чисту діелектричну підкладку. В плівках металу фіксованої то-
вщини середні лінійні розміри кристалітів D виявляють тенденцію
до зменшення при збільшенні товщини підшару сурфактанта dc. На
рисунку 1 показано залежності D від товщини підшарів стибію та
ґерманію в плівках відповідно міді (а) та золота (б). З рисунка вид-
но, що тенденція до зменшення D при збільшенні dc виявляється у
плівках обох металів. Сповільнення ходу залежностей D = D(dc) має
місце при dc = 4—6 нм.
Іншою особливістю впливу сурфактантних підшарів на структу-
532 Р. І. БІГУН, З. В. СТАСЮК, А. В. БОРОДЧУК, Я. А. ПАСТИРСЬКИЙ
ру плівок була відсутність розмірної залежности D від товщини
плівки металу. Для прикладу на рис. 2 показано залежності серед-
ніх лінійних розмірів кристалітів D в плівках металів, нанесених
на підшари ґерманію товщиною dc = 2 нм, від товщини плівки мета-
лу d. З рисунка 2 видно, що в діяпазоні товщин плівок металів
d = 10—60 нм середні лінійні розміри кристалітів D в плівках залиша-
ються стабільними. В плівках міді, осаджених на підшар ґерманію
товщиною dGe = 2 нм, середні лінійні розміри кристалітів DCu = 9 нм.
В плівках золота, сформованих в аналогічних умовах, DАu = 14 нм.
а б
Рис. 1. Залежності середнього лінійного розміру кристалітів D плівок міді
(а) та золота (б) товщиною d = 20 нм, осаджених на скляне підложжя, по-
передньо вкрите шаром сурфактанта, від товщини підшару сурфактанта.
Рис. 2. Залежності середнього лінійного розміру кристалітів D в плів-
ках міді та золота від товщини плівки. Плівки осаджені на скляне під-
ложжя, попередньо вкрите підшаром ґерманію товщиною dGe = 2 нм.
ВПЛИВ ПІДШАРІВ Sb ТА Ge НА СТРУКТУРУ ПЛІВОК Cu І Au 533
Лише в діяпазоні товщин плівок металів d = 60—90 нм спостерігаєть-
ся збільшення D до величин, які характерні для плівок, нанесених
на поліроване скло. Таким чином, можна стверджувати, що в плів-
ках металів товщиною d < 60 нм середні лінійні розміри кристалітів
не залежать від товщини металевої плівки і визначаються лише то-
вщиною dc підшару сурфактанта. При d < 60 нм вплив взаємодії ато-
мів металу з атомами матеріялу сурфактанта компенсують сили по-
верхневого натягу, що існують між атомами металу. У плівках тов-
щиною d > 90—100 нм середні лінійні розміри кристалітів визнача-
ються переважаючим впливом сил взаємодії між атомами металу.
4. ВИСНОВКИ
1. Використана методика препарування плівок металів забезпечила
формування неорієнтованих дрібнокристалічних однорідних плі-
вок з кристалічною ґратницею, аналогічною ґратниці масивного
металу і незалежними від товщини шару середніми лінійними роз-
мірами кристалітів. Електронографічне дослідження на просвіт
плівок металів, осаджених на підшари сурфактанта, не виявило
сполук досліджуваних металів з матеріялом сурфактантів та інших
домішкових або нерівноважних фаз.
2. Нанесений на діелектричну підкладку сурфактантний підшар
дозволяє зменшити середні лінійні розміри кристалітів у плівці.
Виявлено можливість керуванням середніми лінійними розмірами
кристалітів в металевих плівках шляхом добору товщини поперед-
ньо нанесеного сурфактантного підшару.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. K. Schroder, Phys. Stat. Sol. B, 183: k5 (1994).
2. T. Lewowski, Appl. Surf. Sci., 93: 85 (1996).
3. Р. І. Бігун, ФХТТ, 6, № 2: 232 (2006).
4. З. В. Стасюк, Металлофиз. новейшие технол., 29, № 6: 781 (2007).
5. А. В. Бородчук, Вiсн. Львiв. ун-ту. Сер. фiз., В.33: 328 (2000).
6. О. А. Новодворский, О. Д. Храмова, К. Венцель, И. В. Барта, ЖТФ, 75,
вып. 6: 42 (2005).
7. С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков, Рентгенографический и
электронно-оптический анализ (Москва: Мир: 1968).
8. П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон, Д. Пэшли, М. Уэлан, Электронная
микроскопия тонких кристаллов (Москва: Мир: 1968).
|