Влияние автооблучения на формирование наноразмерных слоев золота при ионно-лучевом напылении

Галенко Е. Н.; Шарко С. А.; Новицкий Н. Н.; Иваш О. И.; Кецко В. А.

Влияние автооблучения на формирование наноразмерных слоев золота при ионно-лучевом напылении

Галенко Е. Н.,

Шарко С. А.,

Новицкий Н. Н., Иваш О. И.,

Кецко В. А.

2021

https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-2-135-144

Методом ионно-лучевого напыления получены пленки золота толщиной 2–13 нм на кремниевых и кварцевых подложках. Показано, что применение дополнительной операции напыления с последующим распылением слоя золота толщиной 2–3 нм позволяет снизить электрическое сопротивление и поверхностную шероховатость получаемых металлических пленок по сравнению с аналогичными пленками, полученными без ее использования. Результаты измерения температурного коэффициента сопротивления образцов наноразмерных пленок золота на кремниевых подложках позволили заключить, что напыляемые пленки становятся сплошными при толщине 6–8 нм. Результаты оптических измерений пленок золота толщиной 10 нм, полученных на кварцевых подложках, показали, что коэффициент отражения электромагнитного излучения на длине волны 850 нм на 2,8 % выше соответствующего коэффициента для таких же пленок, полученных без использования данной операции, и составляет 83 %. Важную роль в формировании наноразмерных слоев золота играют процессы автооблучения растущего слоя высокоэнергетической составляющей потока атомов золота. При использовании дополнительной операции напыления/распыления происходит внедрение в подложку высокоэнергетических атомов золота на глубину до 2 нм. С одной стороны, эти атомы являются источниками точечных дефектов в приповерхностном нарушенном слое подложки; а с другой – они служат дополнительными центрами кластерообразования. За счет этого обеспечивается высокая адгезия слоя металла к подложке, и, как следствие, пленки золота становятся сплошными и более однородными по микроструктуре. Метод ионно-лучевого напыления может быть успешно применен для получения качественных проводящих оптически прозрачных наноразмерных пленок золота.

Галенко Е. Н., Шарко С. А., Новицкий Н. Н., Иваш О. И., Кецко В. А. Влияние автооблучения на формирование наноразмерных слоев золота при ионно-лучевом напылении. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2021;66(2):135-144. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-2-135-144

Цитирование

Список литературы

1. Фотоника 2D-наноразмерных слоев золота на поверхности сапфира / А. Э. Муслимов [и др.] // Кристаллография. – 2017. – Т. 62, № 2. – С. 290‒299. https://doi.org/10.7868/S0023476117020199

2. Двухрешетчатые магнитоплазмонные структуры на основе BIG и перфорированных пленок золота / П. Н. Найденов [и др.] // Физика твердого тела. – 2019. – Т. 61, № 9. – С. 1076‒1711. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.09.48114.22N

3. Стогний, А. И. Получение методом ионно-лучевого распыления кислородом и оптические свойства ультратонких пленок золота / А. И. Стогний, Н. Н. Новицкий, С. Д. Тушина, С. В. Калинников // Журн. техн. физики. – 2003. – Т. 73, № 6. – С. 86–89.

4. Optical constants and structural properties of thin gold films / D. I. Yakubovsky [et al.] // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, № 21. – P. 25574–25587. https://doi.org/10.1364/OE.25.025574

5. Applications of plasmonics: general discussion / V. Bochenkov [et al.] // Faraday Discuss. – 2015. – Vol. 178.– P. 435–466. https://doi.org/10.1039/c5fd90025e

6. Fang, Y. Nanoplasmonic waveguides: towards applications in integrated nanophotonic circuits / Y. Fang, M. Sun // Light Sci. Appl. – 2015. – Vol. 4 (6). – P. 294. https://doi.org/10.1038/LSA.2015.67

7. Gwo, S. Semiconductor plasmonicnanolasers: current status and perspective / S. Gwo, C.-K. Shih // Rep. Prog. Phys. – 2016. – Vol. 79 (8). – P. 086501. https://doi.org/10.1109/NUSOD.2010.5595670

8. Optical negative refraction by four-wave mixing in thin metallic nanostructures / S. Palomba [et al.] // Nat. Mater. – 2011. – Vol. 11(1). – P. 34–38. https://doi.org/10.1038/nmat3148

9. Photonic hypercrystals for control of light-matter interactions / T. Galfsky [et al.] // Proc. Nath. Acad. Sci. U.S.A. – 2017. – Vol. 114, N 20. – P. 5125–5129. https://doi.org/10.1073/pnas.1702683114

10. Bundesmann, C. Tutorial: The systematics of ion beam sputtering for deposition of thin films with tailored properties / C. Bundesmann, H. Neumann // J. Appl. Phys. – 2018. – Vol. 124. – P. 231102-1-16. https://doi.org/10.1063/1.5054046

11. Стогний, А. И. Ионно-лучевое полирование наноразмерного рельефа поверхности оптических материалов / А. И. Стогний, Н. Н. Новицкий, О. М. Стукалов // Письма в Журн. техн. физики. – 2002. – Т. 28, № 1. – С. 39–48.

12. Interface magnetoelectric effect in the layered heterostructures with Co layers on the polished and ion-beam planarized ceramic PZT substrates / A. I. Stognij [et al.]// Eur. Phys. J. Appl. Phys. – 2015. – Vol. 69. – P. 11301–11305. https://doi.org/10.1051/epjap/2014140402

13. Interface magnetoelectric effect in elastically linked Co/PZT/Co layered structures / A. I. Stognij [et al.] // J. Magn. Magn. Mater. – 2019. – Vol. 485. – P. 291–296. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.04.006

14. Стогний, А. И. Особенности перераспределения кобальта по поверхности пленок неоднородных сплавов кобальт – медь / А. И. Стогний, С. В. Корякин, Н. Н. Новицкий // Журн. техн. физики. – 2003. – Т. 73, № 4. – С. 117–123.

15. Контролируемое получение наноразмерных пленок Cо на Si(100) ионно-лучевым осаждением / А. И. Стогний [и др.] // Неорган. материалы. – 2011. – Т. 47, № 11. – C. 962–968.

16. Магнитные свойства пленок кобальта на начальной стадии ионно-лучевого осаждения / А. И. Стогний [и др.] // Письма в Журн. техн. физики. – 2009. – Т. 35, № 11. – С. 96–103.

17. О неоднородном характере начальной стадии ионно-лучевого осаждения ультратонких пленок золота / А. И. Стогний [и др.] // Письма в Журн. техн. физики. – 2004. – Т. 30, № 6. – С. 87–94.

18. Бурлаков, Р. Б. К вопросу об измерении удельного сопротивления проводящих слоев четырехзондовым методом / Р. Б. Бурлаков, В. С. Ковивчак // Вестн. Ом.ун-та. – 2014. – № 2. – С. 59–68.

19. Эмсли, Дж. Элементы / Дж. Эмсли. – М.: Мир, 1993. – 256 с.

20. Физика тонких пленок / под общ.ред. Г. Хасса, Р. Э. Туна. – М.: Мир, 1967. – Т. 2: Современное состояние исследований и технические применения. – 396 с.

21. Чопра, К. Тонкопленочные солнечные элементы / К. Чопра, С. Дас. – М.: Мир, 1986. – 440 с.

22. Gall, D. Electron mean free path in elemental metals / D. Gall // J. Appl. Phys. – 2016. – Vol. 119. – P. 085101-5. https://doi.org/10.1063/1.4942216

23. Thompson, M. V. The velocity distribution of sputtered atoms / M. V. Thompson // Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res. – 1986. – Vol. B. 18. – P. 411–429. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(86)80067-2

24. Фальконе, Д. Теория распыления / Д. Фальконе // Уcпехи физ. наук. – 1992. – Т. 162, № 1. – С. 71–117.

25. Киттель, Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель. – М.: Изд-во физ.-мат. лит., 1962. – 696 с.

Источник

Информация

Автор

Галенко Е. Н. Мозырский государственный педагогический университет им. И. П. Шамякина
Шарко С. А. Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
Новицкий Н. Н. Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
Иваш О. И. Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
Кецко В. А. Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук

Страницы

135-144

Год издания

2021

Ключевые слова

Коллекции

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук