Управляемое наноструктурирование тонких пленок методом наклонного напыления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом электронно-лучевого испарения получены тонкие пленки различного состава (Al, Co, Ge, SiO2) на наклонных подложках из Si(001). Установлено, что при углах падения испаряемого материала на подложку более 70° (скользящее напыление) на поверхности подложки формируются массивы отдельно стоящих наклонных наноколонн с латеральными размерами от 10 до 100 нм и отношением длина/поперечный размер не менее 10. При включении вращения подложки в процессе роста пленки формируется массив наноспиралей, закрученных в одну сторону. Такие пленки представляют собой киральные метаматериалы и обладают выраженной оптической активностью. Моделирование процессов роста пленок в условиях наклонного напыления методом Монте-Карло показало хорошее качественное согласие с данными эксперимента. Установлено, что в основе наблюдаемых процессов наноструктурирования при наклонном напылении лежат универсальные механизмы конкуренции растущих кристаллических зерен в условиях затенения соседей. Это дает возможность получать в таких условиях наноструктурированные пленки различных материалов с требуемыми функциональными характеристиками.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. С. Трушин

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: otrushin@gmail.com
Россия, Ярославль, 150067

И. С. Фаттахов

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН; Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: otrushin@gmail.com
Россия, Ярославль, 150067; Ярославль, 150003

М. М. Чебохин

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН; Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: otrushin@gmail.com
Россия, Ярославль, 150067; Ярославль, 150003

А. А. Попов

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Email: otrushin@gmail.com
Россия, Ярославль, 150067

Л. А. Мазалецкий

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН; Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: otrushin@gmail.com
Россия, Ярославль, 150067; Ярославль, 150003

Список литературы

  1. Амиров И.И., Селюков Р.В., Наумов В.В., Горлачев Е.С. // Микроэлектроника. 2021. Т. 50. 1. С. 3.
  2. Hawkeye M.M., Brett M.J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2007. V. 25. P. 1317. doi: 10.1116/1.2764082
  3. Barranco A., Borras A., Gonzalez-Elipe A.R., Palmero A. // Progress Mater. Sci. 2016. V. 76. P. 59. doi: 10.1016/j.pmatsci.2015.06.003
  4. Hawkeye M.M., Taschuk M.T., Brett M.J. Glancing Angle Deposition of Thin Films. London: John Wiley & Sons, Ltd, UK. 2014. 299 p.
  5. Karabacak T., Singh J. P., Zhao Y.-P., Wang G.-C., Lu T.-M. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. P. 125408. doi: 10.1103/PhysRevB.68.125408
  6. Bouaouina B., Mastail C., Besnard A., Mareus R., Nita F., Michel A., Abadias G. // Mater. Design. 2018. V. 160. P. 338. doi: 10.1016/j.matdes.2018.09.023
  7. Smy T., Vick D., Brett M. J., Dew S.K., Wu A.T., Sit J.C., Harris K.D. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2000. V. 18. № 5. P. 2507. doi: 10.1116/1.1286394
  8. Suzuki M., Taga Y. // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. № 11. P. 5599. doi: 10.1063/1.1415534
  9. Belyaev B.A., Izotov A.V., Solovev P.N. // Russ. Phys. J. 2016. V. 59. № 2. P. 301. doi: 10.1007/s11182-016-0771-2
  10. Hubartt B.C., Liu X., Amar J.G. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 083517. doi: 10.1063/1.4819446
  11. Mes-adi H., Saadouni K., Mazroui M. // Thin Solid Films. 2021. V. 721. P. 13855. doi: 10.1016/j.tsf.2021.138553
  12. Grigoriev F.V., Sulimov V.B., Tikhonravov A.V. // J. Non-Crystalline Solids. 2019. V. 512. P. 98. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.02.016
  13. Esposito M., Tasco V., Todisco F., Cuscunà M., Benedetti A., Scuderi M., Nicotra G., Passaseo A. // Nano Lett. 2016. V. 16. № 9. P. 5823. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b02583
  14. Singh J.H., Nair G., Ghosh A., Ghosh A. // Nanoscale. 2013. V. 5. P. 7224. doi: 10.1039/c3nr02666c
  15. Gibbs J.G., Mark A.G., Eslami S., FischerP. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 213101. doi: 10.1063/1.4829740
  16. Faryad M., Lakhtakia A. // Adv. Opt. Photon. 2014. V. 6. P. 225. doi: 10.1364/AOP.6.000225
  17. Gansel J.K., Thiel M., Rill M.S., Decker M., Bade K., Saile V., Freymann G., Linden S., Wegener M. // Science. 2009. V. 325. P. 1513. doi: 10.1126/science.1177031
  18. Schaferling M. Chiral Nanophotonics // Springer Ser. in Opt. Sci. Springer International Publishing Switzerland, 2017. P. 205.
  19. Трушин О.С., Попов А.А., Пестова А.Н., Мазалецкий Л.А., Акулов А.А. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 12. С. 31. doi: 10.21883/PJTF.2021.12.51064.18748
  20. Трушин О.С., Попов А.А., Пестова А.Н., Мазалецкий Л.А., Акулов А.А., Ломов А.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 5. С. 650. doi: 10.31857/S0367676522050283
  21. Трушин О.С., Фаттахов И.С., Попов А.А., Мазалецкий Л.А., Ломов А.А., Захаров Д.М., Гайдукасов Р.А., Мяконьких А.В., Шендрикова Л.А. // ФТТ. 2023. Т. 65. Вып. 6б. С. 996. doi: 10.21883/FTT.2023.06.55656.16H

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема эксперимента по наклонному напылению: 1 — подложка; 2 — испаряемая мишень; 3 — поток электронов, бомбардирующих мишень.

Скачать (109KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РЭМ-изображения пленок разного состава (поперечный срез (а, в, д, ж) и вид сверху (б, г, е, з)): а, б — Al; в, г, — Co; д, е — Ge; ж, з — SiO2. Все пленки получены при оптимальном угле наклона 85°.

Скачать (692KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схематическое изображение механизма формирования наноспиралей при включении вращения подложки вокруг ее нормали к плоскости.

Скачать (327KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РЭМ-изображения пленок разного состава (поперечный срез (а, в, д) и вид сверху (б, г, е)): а, б — Co; в, г — Ge; д, е — SiO2. Все пленки получены при оптимальном угле наклона 85° и скорости вращения подложки 0.6 об./мин.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема модели.

Скачать (192KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Виды расчетной ячейки после напыления под углом 85°: а – без вращения; б — при включении вращения.

Скачать (343KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».