РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ОПТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ АМОРФНИХ ПЛІВОК As-S(Se) З ВИКОРИСТАННЯМ
ХВИЛЕВОДНИХ МЕТОДИК
2.1. Технологічні особливості вакуумного осадження плівок аморфних
халькогенідів
Виготовлення плівок АХ найчастіше здійснюють методом термічного випаровування
відповідних стекол у вакуумі. Такі плівки формуються в помітно термодинамічно
нерівноважних умовах. Високі ступені пересичення, переохолодження та
розчинності компонентів парової й рідкої фаз можуть спричинити порушення у
відтворенні плівкою хімічного складу матеріалу, що зазнав випаровування
[4,9,50,60,120].
При осадженні з парової фази багатокомпонентних речовин їх структуроутворення
визначається сукупністю складних фізико-хімічних процесів [120-123]. Одні з них
супроводжують створення атомно-молекулярних потоків, інші – конденсацію
частинок пари на поверхні твердого тіла (підкладки). Кожен має піддаватись
контролю й належній технологічній корекції, щоб запобігти небажаним відхиленням
характеристик плівок від необхідно заданих та оптимальних.
Важливу роль у відтворенні структурних та фізико-хімічних характеристик плівок
АХ мають адсорбція, приповерхнева дифузійна активність та, в окремих випадках,
неоднорідне ревипаровування окремих компонентів парової фази на межі вакуум –
поверхня росту плівки. Вважається, що на початковій стадії конденсації
відбувається формування зародків нової фази у вигляді “скупчень” та агрегатів,
вибудованих з найпростіших молекул, однак при відначальному домінуванні тієї чи
іншої топології хімічних зв’язків між сусідніми атомами [4,106,120].
Відтворення мікроструктури плівки досягається з швидким агломераційним злиттям
та розростанням “зародків”, формуванням суцільного шару [123]. В часі
формування таке аморфне середовище схильне виявляти себе як багаторівнева й
динамічна система взаємодіючих мікроструктурних утворень (нанофрагментів).
Проміжна самофіксація далекої від рівноваги системи, коли мінімуму
термодинамічного потенціалу так і не досягнуто, передбачає подальший її
розвиток. Тривалі післяконденсаційні структурні зміни істотною мірою зумовлені
кооперативним характером взаємодій між мікроструктурними фрагментами. Загалом
доречно визначити формування й структуроутворення плівок як певною мірою
самоорганізуючий процес локальних структурних перетворень, які мають
імовірністний характер. З нарощенням товщини плівки не припиняються потужні
релаксаційні структурні перетворення, що в післяконденсаційний період з часом
затухатимуть [7,12,16,105,106]. Характер цих тривалих релаксаційних змін
структури, й, відповідно, набутих фізико-хімічних властивостей, визначається
технологічними умовами виготовлення плівок АХ. Надійний контроль та досконале
враховування основних технологічно обумовлених структуроформуючих чинників
здатні забезпечити задовільне відтворення в аморфній плівці певної хімічної
сполуки з визначеним типом (типами) метастабільної локальної структури. До
числа важливих впливних чинників відносять хімічний склад, енергетичний стан,
топологічні параметри частинок пари при їх надходженні на підкладку й, побічно,
теплові характеристики динамічно активної багатокомпонентної двомірної пари
безпосередньо на поверхні росту плівки [4,106,120,123,124].
В передбаченні, моделюванні та практичній реалізації внутрішньої будови
аморфного середовища напевно мусять бути враховані й чинники, причетні до появи
на наноструктурному рівні певних елементів впорядкованості. До числа таких
поряд з впливом підкладки слід віднести топологічну визначеність формуючих
мікроструктурних утворень. Останню пробують враховувати, провадячи оцінку
імовірностей можливих агломераційних ув’язок складових молекулярних фрагментів.
Для них здатна проявитись індивідуальна визначеність (заданість) просторових
орієнтацій, типу та величин енергій міжатомних зв’язків [106,124].
Загалом макрооднорідне щодо власного хімічного складу плівкове середовище з
відтворюваною некристалічною структурою мало б відзначатись наявністю на
локальному рівні с. о. заданого типу та будови. Базові с. о. є тими
універсальними характеристиками, котрі містять інформацію про топологію й
характер валентних зв’язків у межах БП речовини.
Відхилення від оптимальних технологічних умов у отриманні плівок досить часто
призводить до надмірної дефектності структури, помітних композиційних, фазових
та структурних нерівноважностей [120,123]. В післяконденсаційний період вони
безпосередньо проявляються в основних фізичних властивостях плівок АХ,
обумовлюючи нестабільність і схильність до динамічних перетворень, локально
“зосереджених” в околі ділянок нанонеоднорідностей.
Використання традиційного термічного випаровування при виготовленні плівок
складних сполук часто не убезпечує від можливих відхилень їх хімічного складу
від властивого скловидному матеріалу, що зазнає випаровування. Найочікуваніше
це може статись при інконгруентному характері випаровування складних сполук.
Наслідком є відхилення (в окремих випадках аж до появи неперервних
композиційних змін у часі випаровування) від оптимальних (“парціально”
узгоджених) співвідношень інтенсивностей потоків складових компонентів парової
фази над випаровувачем [121]. Зрештою, за таких умов важко уникнути отримання
плівок з неоднорідним співвідносним розподілом хімічних компонентів по товщині
взірця. Відтворені в плівках “усереднені” співвідношення концентрацій складових
хімічних елементів не співпадатимуть з аналогічними для масивного взірця.
Зважаючи на вищенаведені міркування, виготовленню придатних до подальшого
вивчення аморфних плівок систем As-S(Se) передувала серія експериментів з
- Київ+380960830922