Исследование морфологии рельефа образца «хром на стекле»

На CTM были получены 3Dизображения нанопокрытий хрома на диэлектрической подложке (стекло) (см. рис. 59, 60). Нами было установлено, что на наноуровне структурные образования нанопокрытия хрома на диэлектрической подложке (стекло) могут быть расположены равномерно и иметь размеры, значительно меньшие нанотехнологической границы 100 нм во всех направлениях, т.е.

При этом также отметим существующую неоднородность толщины пленки: на поверхности имеются структуры, отличающиеся по размерам. По нашей оценке, глубина впадин лежит в пределах 30 нм, а высота пиков не превышает 15 нм. При этом анализ рис. 61 показывает, что образец в целом имеет достаточно ровные участки - «плато», когда разница высот между пиками и впадинами составляет менее 15 нм (см. рис. 61). Данные, представленные на рис. 61, коррелируют с данными работы [230] для пленок хрома на сапфире. Несмотря на то что исследование именно таких структурных элементов нанопокрытия представляет интерес с точки зрения обнаружения фрактальной структуры, в нашей работе получить хорошо разрешенные снимки образца «хром на стекле» с выявлением отдельных кластеров и агломератов не получилось, чтобы провести исследование фрактальных свойств покрытия. По-видимому, это связано с тем, что покрытие в целом получается более однородным, чем для пленок золота и серебра. Для оценки поверхности нами построена гистограмма появления пиков, из которой следует, что наибольшая часть пиков приходится на -0,2÷+0,2 нм (см. рис. 62). Можно сделать вывод о том, что в целом поверхность достаточно однородна - типа «плато», как и для образца «золото на слюде».

Кроме того, необходимо отметить, что при использовании магнетронного напыления пленок хрома (на базе НИТУ «МИСиС») на получаемых пленках хрома на стекле фрактальные структуры также не обнаружены.

Рис. 59. 3Dизображения нанопленок хрома на диэлектрической подложке

(стекло), полученных с помощью сканирующего туннельного микроскопа (масштаб - 1,6?1,6 мкм²).

Рис. 60. 3Dизображения нанопленок хрома на диэлектрической подложке

(стекло), полученных с помощью сканирующего туннельного микроскопа (масштаб - 3,0 ? 3,0 мкм²).

Синтез проходил в среде аргона при давлении 0,5 Па и мощности магнетрона 150 Вт, подложки предварительно очищались ионной пушкой в течение 5 минут. Ионная пушка применялась для удаления только органических примесей на поверхности подложки. В процессе осаждения пленок подложки были смещены относительно центра зоны распыления и вращались со скоростью 2 об/мин. Толщина пленок, измеренная на сканирующем зондовом микроскопе MFP-3D (Asylum Research, США), составила 260 + 2 нм.

Рис. 61. Профиль поверхности образца «хром на стекле» по направлениям главной (черная кривая) и побочной (красная) диагоналей образцов, показанных на рис. 60. Среднеквадратичная величина толщины образца - 60 нм, среднее арифметическое значение профиля рельефа - 10 нм.

Рис. 62. Гистограмма появления пиков на поверхности «хром на стекле».

Отметим, что для дополнительной планаризации рельефа поверхностей небольшой площади, в том числе нанометрового масштаба, в настоящее время применяется эффект преимущественного распыления выступов рельефа поверхности по сравнению с распылением впадин/«плато» на поверхности при облучении образца наклонно падающими пучками ионов.

В заключение отметим, что большинство использующихся пленок благородных металлов получается в настоящее время методами термического или электронно-лучевого испарения, магнетронного распыления, катодного распыления [232-234]. В [234] указано, что морфология поверхности пленки золота сильно зависит от метода ее получения. Пленки, полученные методом термического испарения, характеризуются поверхностными неоднородностями высотой до 35 нм и диаметром 30-50 нм. Пленки, полученные методом магнетронного напыления, имеют неоднородности с поперечными размерами 50-70 нм. Пленки, полученные методом катодного напыления, характеризуются

неоднородностями различных поперечных размеров с плоской поверхностью. Такая разница в рельефе поверхности связана с различной энергией осаждающихся частиц и, как следствие, различной подвижностью атомов [234]. Если подвижность атомов высокая, то появившиеся первоначально островки пленки объединяются и образуют гладкую сплошную поверхность. Таким образом, возможность получения периодических структур (структур C повторяющимися элементами рельефа) зависит как от метода напыления, так и от свойств самого пучка. Например, для ультратонких пленок золота характерной особенностью является повторение рельефа подложки [235].

В Таблице 5 для нанопокрытия «хром на стекле» представлены результаты расчетов морфологических характеристик поверхности (высотные параметры) с использованием программного продукта Scanning Probe Image Processor [108].

Таблица 5. Морфологические характеристики образца «хром на стекле», нм

3.5.