Введение к работе
Работа посвящена разработке технологии получения фрактальных наноразмерных пленок меди под воздействием слабых электромагнитных полей и исследованию их свойств.
Актуальность. В последнее время значительное внимание уделяется проблемам, связанным с получением и исследованием металлических наноразмерных пленок, имеющих собственную структуру, а не повторяющих структуру подложки, на которую они нанесены. Особый интерес представляют металлические пленки с фрактальной структурой, свойства которых имеют свои особенности. Так как фрактальные структуры синтезируют в условиях, далеких от равновесного состояния, то перспективным методом получения тонких фрактальных пленок является метод магнетронного ионного распыления (МИР), использующий высокую энергию плазмы тлеющего газового разряда.
Данная работа выполнялась в рамках ФЦНТП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" приоритетного направления "Индустрия наносистем и материалов и перечня критических технологий РФ. Направление исследований соответствует президентской инициативе "Стратегия развития на-ноиндустрии" (Пр. 688 от 24.04.2007), "Концепции развития в РФ работ в области нано-технологий на период до 2010 г. " № МФ-П7-6194 от 18 ноября 2004 г.), "Перечню приоритетных направлений развития науки, технологии и техники РФ" (утвержден Президентом 21 мая 2006 г.), Постановлению Правительства Российской Федерации № 498 от 2 августа 2007 об утверждении ФЦП "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 - 2010 гг.
По результатам работы получены дипломы специализированных выставок "Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОГГК" 2005 и 2006 гг., диплом за третье место во II Всероссийском конкурсе молодежных проектов в области нанотех-нологии за исследования по проекту "Получение и исследование наноразмерных пленок с фрактальной структурой", получен грант им. Ползунова и гранты СПбГЭТУ "ЛЭТИ" для молодых ученых и аспирантов. Работа отмечена дипломом Харьковской Международной нанотехнологической Ассамблеи 2007 г.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является разработка технологии получения фрактальных медных наноразмерных пленок, исследование структуры и их свойств современными аналитическими методами.
Цель работы определяет и задачи, которые необходимо решить в процессе диссертационного исследования:
Разработать технологию получения медных наноразмерных пленок с фрактальной структурой.
Оценить влияние дифракционной картины электромагнитного поля, возникающей над поверхностью КДР, на процессы роста наноразмерных медных пленок.
Исследовать геометрические, электрические, оптические и другие свойства полученных наноразмерных медных пленок.
Научная новизна
Впервые разработана технология получения на стеклянных и кремниевых подложках наноразмерных медных пленок с фрактальной структурой. Такая структура возникает за счет воздействия на процессы образования и роста пленок, интерференционных полей (ИП) дифракционных решеток сложной формы. Установлено, что интерференционные поля оказывают воздействие на процессы зарождения и роста пленок, протекающие в плазменном столбе газового разряда. В результате чего получаемые пленки имеют фрактальную структуру на всех уровнях увеличения, доступных современной аналитической аппаратуре, причем на уровне исследования атомно-силовой микроскопии установлено, что пленки имеют упорядоченную структуру из нанокластеров размером 50-70 нм.
Объект исследования.
Объектами исследования являются металлические пленки меди с фрактальной структурой, полученные с помощью метода МИР.
Научные положения, выносимые на защиту.
Технология применения интерференционных полей позволяет стимулировать рост наноразмерных металлических пленок с фрактальной структурой.
Доказано влияние интерференционного поля, генерируемого криволинейной дифракционной решеткой, на процессы происходящие в газовом разряде при ионном магнетронном распылении и инициацию процессов самоорганизации в синтезируемых наноразмерных металлических пленках.
Фрактальная наноразмерная пленка меди обладает эффектом памяти, «запоминая» значение удельного сопротивления при максимальной температуре которой была подвергнута
Практическая значимость работы.
Разработанная технология позволяет получать на поверхности подложки упорядоченную структуру из нанокластеров.
Полученные фрактальные наноразмерные пленки меди обладают эффектом памяти и рекомендуются для разработки одноразовых пленочных датчиков температуры.
Оптические свойства полученных фрактальных пленок позволяют применять их для производства архитектурного стекла специального назначения.
Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались на Международной конференции "Микро- и наноэлектроника - 2003", 6-Ю октября, Москва - Звенигород; XX и XXI Российской конф. по электронной микроскопии, Черноголовка, 1-4 июня 2004, 5-9 июня 2006; Конгрессе Европейского Керамического общества "Наночасти-цы, Наноструктуры, Нанокомпозиты", 5-7 июля 2004 г., Санкт-Петербург; 5-ой Международной конференции "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении", 3-5 окт. 2004, Воронеж; научно-практической конференции в рамках 5-й Российской специализированной выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК", Москва, ВВЦ, октябрь 2004; Научно-практической конференции материаловедческих обществ России "Создание материалов
5 с заданными свойствами: методология и моделирование, Москва, МИФИ, 2004; XTV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел РЭМ-2005, 30 мая - 3 июня 2005 г., Черноголовка; Втором Международном форуме "Голография ЭКСПО - 2005", 27 - 29 сентября 2005 г., Москва, ВВЦ; Научно-практической конференции "Нанотехнологии - производст-ву-2005", 30 ноября - 1 декабря 2005., Фрязино-Москва; Научно-технических семинарах "Вакуумная техника и технология - 2005", "Вакуумная техника и технология - 2006", Санкт-Петербург, 21-24 июня 2005 г., апрель 2006; Харьковской Международной на-нотехнологической Ассамблее 2007; XV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, 4 июня - 7 июня 2007, г. Черноголовка.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 научных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 21 работа опубликована в других изданиях и в материалах научно-технических конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 134 наименований, и 5 приложений. Основная часть работы изложена на 181 странице машинописного текста. Работа содержит 10 таблиц и 196 рисунков.
