раздел 2). Однако присутствие в осаждаемом потоке высокоэнергетичных ионов также может вызвать и частичное распыление самой осаждаемой пленки. Было сделано предположение, что наряду с процессами осаждения происходит реиспарение и распыление пленки осаждаемого слоя.
Действительно, при q ? 109 Вт·см2 в пароплазменном факеле присутствуют ионы с энергией от 100 до 1000 эВ [45], для которых коэффициент самораспыления материала мишени S> I (S- это среднее число атомов, удаляемых с поверхности твердого тела одной падающей частицей). Согласно [173, 174], при энергии Е=500 эВ значения S для золота, серебра и палладия соответственно равны 2,5; 3,0 и 2,2. Подобное различие коэффициентов самораспыления Au и Ag сказывалось, в частности, на времени конденсации пленок t: в случае Au заданная толщина пленки достигалась при меньшем значении t по сравнению с Ag [104].
Рис. 4.1. Структура пленок серебра: а - первичная пленка, осажденная непосредственно из лазерной плазмы на (100) KCl при комнатной температуре; б - вторичная пленка, осажденная из потока отраженных и распыленных атомов
Для экспериментального подтверждения факта распыления и реиспарения вещества пленки использовали дополнительную подложку (подложка 3 на рис. 2.2), помещаемую таким образом, чтобы на ней могли конденсироваться рассеянные частицы. При распылении серебра непосредственно из пароплазменного потока на подложке 2 формировалась первичная пленка Ag. Ее структура представлена на рис. 4.1a: пленка эпитаксиальная в ориентации [110] (001) Ag // [110] (001) KCl и находится на островковой стадии роста. На рис. 4.1б показана структура вторичной пленки Ag, сформировавшейся на грани (001) кристалла KCl, помещенного в позицию подложки 3. Пленка почти сплошная и текстурированная. Ее толщина в несколько раз больше, чем толщина первичной пленки. Все это указывает на то, что вторичная пленка формируется из распыленного потока атомов, находящихся преимущественно в нейтральном зарядовом состоянии, что близко к режиму обычного термического осаждения. Следует заметить, что в случае диссоциирующих соединений использование данной схемы конденсации позволяет установить, какая составляющая реиспаряется наиболее интенсивно, так как состав вторичной пленки будет обогащен летучим компонентом. Таким образом, при конденсации пленок непосредственно из ЛЭП на подложки ЩГК создаются благоприятные условия для эпитаксиального роста, но падает Vэ за счет интенсивного реиспарения и распыления осаждаемого вещества.
4.1.2. Э п и т а к с и я п р и л а з е р н о - т е р м и ч е с к о м с о о с а ж- д е н и и. Образование зародышей и начальные стадии роста пленки являются ответственным этапом, поскольку они предопределяют такие важные характеристики, как ориентация и эффективная толщина наступления стадии сплошности. Изначально задавая искусственные центры зарождения на поверхности подложки, можно улучшить условия эпитаксиального роста пленки: увеличить плотность зародышей и понизить температуру эпитаксии. Так, в [175, 176] показано, что предварительная конденсация на поверхности (001) NaCl солей MnCl2 и PbCl2 улучшает условия эпитаксиального роста золота; искусственные центры зарождения в виде частиц золота способствуют ориентированному росту полупроводниковых пленок SnSe и SnTe. Если в качестве искусственных центров зарождения использовать ориентированные частицы вещества, осажденные из первичного пароплазменного потока (подобные тем, что показаны на рис. 4.1а), то в дальнейшем при изменении способа конденсации можно сохранить благоприятные вышеупомянутые условия для эпитаксии при лазерном осаждении. Поэтому нами был разработан и опробован метод термического и лазерного соосаждения [102, 103]. В случае моновариантного соосаждения термическому испарению материала А предшествовала конденсация малого количества (толщина пленки ~0,4 нм) того же материала А из лазерной эрозионной плазмы. Далее включали термический испаритель 4 (рис. 2.2) и при одновременном осаждении двух потоков (термического и пароплазменного) на подложке наращивали пленку требуемой толщины. При бинарном соосаждении из лазерной эрозионной плазмы предварительно осаждалось вещество В. Исследованные комбинации испаряемых материалов собраны в табл. 4.1. Там же даны сведения о структурном состоянии пленок в случае конденсации на (100) KCl при комнатной температуре. Из таблицы следует, что моновариантное и бинарное соосаждение во многих случаях обеспечивает рост монокристальных пленок в тех же условиях, что и при конденсации из чистой эрозионной лазерной плазмы. При этом достигается повышение скорости роста пленок до скорости, соответствующей термическому испарению (0,3 - 1 нм/с).
Табл. 4.1
Исследованные комбинации испаряемое (А) / распыляемое (В) вещество при лазерно-термическом соосаждении пленки
Термическое испарение (А)CCrAlPdAgAuCuЛазерное распыление (В)CАмАмПолПолПолПолПолCrАмАмПолПолПолПол-AlАмАмПолПолПолПол-Pd--(001)(001)(001)(001)(001)Ag-Ам(001)(001)(001)(001)(001)Au-АмAu2Al(001)(001)(001)(001)
Примечание: Ам - аморфный конденсат; Пол - поликристаллический конденсат; (001)- эпитаксиальная пленка параллельной ориентации.
Структура эпитаксиальных пленок золота, полученных при моновариантном соосаждении на (001) и (111) гранях KCl при комнатной температуре, показана на рис. 4.2а и б соответственно. Так же были получены монокристальные пленки Ag и Pd на KCl при моновариантном соосаждении.
При бинарном лазерно-термическом соосаждении следует различать две ситуации. Первая касается тех веществ, которые образуют эпитаксиальные пленки при конденсации первичного пароплазменного потока. Эпитаксиальный рост при бинарном лазерно-термическом соосаждении вещества А был уже возможен даже тогда, когда подслой В, осаждаемый из ЛЭП, находился на стадии зарождения и роста островков. Такая ситуация имела место при различных перестановк