Введение к работе
Актуальность работы
Исследование механизмов роста тонких пленок представляет огромный интерес как для фундаментальной науки, так и для технологии. Недавние успехи технологии в области мнкрсзлс.'строники, опии:;: :: л?'/?' '"«.«чылл. сс::с ванных на применении тонких пленок, послужили-импульсом для интенсивных исследований сложных связей между функциональными и структурными характеристиками тонких пленок.
В экспериментах было показано, что структура и физические свойства тонких пленок б значительной степени зависят от способа роста и контролирующих его параметров. Однако, с помощью экспериментальных методов не всегда возможно получить детальную информацию о таких микроскопических процессах как взаимодействие отдельных атомов с подложкой и друг с другом, их поверхностная диффузия, сі-разоБакие кластеров на поверхности и Формирование из них монослоев.
Теоретические подходы к рассматриваемым проблемам являются, в основном, феноменологическими из-за сложной многочастичной природы взаимодействий в таких системах. В данной ситуации компьютерный эксперимент может стать связуюшим звеном между экспериментом и теорией.
Метод молекулярно-динамического моделирования в настоящее время применяется для получения информации на
микроскопическом уровне о механизмах роста пленок. В рамках этого метода эволюция физической системы моделируется с высоким пространственным и временным разрешением, и поэтому он может дать важную информацию о структурных и динамических характеристиках тонких пленок.
Дедь работы
Целью настоящей работы является исследование методом молекулярной динамики структуры и процесса формирования поверхностных монослоев при гомо- и гетероэпитак-сиальном росте ультратонких металлических пленок (Со/Со(100), Іг/ІгСІОО), Ag/Ca(100), Co/Cu(100)), стабильности кластеров на поверхности (Со/Со(100), 1г/1г(100)), зависимости структуры пленок от соотношения атомных радиусов компонент в случае гетероэпитаксии.
Научная новизна и практическая ценность работы
В диссертации в рамках метода молекулярной динамики проведено моделирование эпитаксиального роста ультратонких металлических пленок. Проведены расчеты температурной зависимости структуры металлов вблизи поверхности с использованием обобщенного потенциала Леннарда-Джонса. Показано, что полученные данные согласуются с экспериментом.
Показано, что в случае эпитаксиального роста Со на подлолске Со(100) имеет место островковыи механизм этого
- 5 -.. роста.
Установлено, что длины связей димеров Со и IrTHaTncF" верхностях соответственно Со(100) и 1г(100) зависят от ориентации димеров относительно кристаллографических осей подложки и не зависят от того, образуется ли димер в процессе сближения двух одиночных атомов на подложке if.1!!* ппмміплк-гі-.п па. аоо псг:ссгодстрєнч<"> r виде димера. Длины связи в днмере на поверхности могут не совпадать с длинами связи в изолированном димере.
Показано, что стабильность 6-атомных линейных цепочек иридия на поверхности иридия (100) зависит от их ориентации: они стабильны при ориентации вдоль направления [110] и неустойчивы при ориентации вдоль С100].
Установлено, что в случае гетероэпитаксии на соответствие структур пленки и подложки влияют атомные радиусы компонент. На примере Со/Си(100) показано, что структура эпптаксиальных слоев кобальта практически совпадает со структурой подлежи, тогда как е случае Ag/"o'lOC? структура монослоев серебра соответствует ГПК(11 і і ориентации.
Впервые установлено, что в процессе тепловой обработки пленки серебра на кобальте (100) при некоторых условиях происходит ее аморфизаиия.
На зашиту выносятся следующие положения
1. При гомоэпитаксиальном рс^те монослоев кобальта заполнение какдого слоя происходит неравномерно, атомы
- б -сначала образуют на поверхности плоские кластеры и только после зтого заполняют пустоты между ними; конечная структура не зависит от того, происходит ли вбрасывание атомоЕ на подложку поочередно или кластерами.
-
Стабильность структуры кластеров Со и 1г на подложке соответственно Со и 1г зависит от вада атомов, составляющих кластеры, ' их размеров, а также от ориентации кластеров относительно кристаллографических осей подложки.
-
При гетерозпитаксиальном росте плекск их кристаллографическая ориентация может не совпадать с кристаллографической ориентацией поверхности подложки, углы разворота определяются различием в размерах атомов компонент, и, например, при росте пленки серебра на кобальте (100) угол разворота составляет около 55 градусов.
-
При быстром охлаждении из расплава пленки серебра на подложке кобальта может происходить аморфизадая этой пленки.
Публикации и апробация работы
По результатам работы опубликованы пять статей. Их список приводится в конце автореферата.
Структура и объем диссертации
Содержание работы изложено на 98 страницах, включающих 26 рисунков и 2 таблицы. Текст состоит из введения, трех глав, закшоче-
ния н списка литературы, содержащего 82 наименования.
