Тонкие пленки

Пленки микронного размера и тоньше являются особым состоянием твердотельных кластеров. Эти объемные наноструктуры состоят из периодически расположенных слоев различных материалов манометровой толщины. Например, чередующихся слоев нитрида титана и нитрида ниобия . Параметрами, изменяющими их свойства, будут число слоев (однослойные или многослойные), и однородность пленки, т.е. наличие или отсутствие островков.

Способы получения тонких пленок:

1.Химическое парофазное осаждение или физическое парофазное осаждение. После термического или ионного испарения происходит осаждение вещества на подложку. Толщина пленки и размер её нанокластеров регулируются изменением давления газа и параметрами разряда. Так получают пленки нитрида титана и карбида титана с нанокристаллической структурой.

2.Ионно-стимулированное осаждение пленок использует дополнительно пучок ионов или лазер для активации поверхности помимо пучка атомов или молекул для создания пленки.

3.Азотирование и гидротирование, и обработка атомами бора и титана поверхности твердых тел для создания прочных пленок на поверхности металлов.

4.Образование тонких пленок путем осаждения нанокластеров из коллоидных растворов позволяет формировать наноструктурированные пленки, например, из кластеров . При однослойном покрытии формируется организованная пленка с гексагональной структурой из коллоидных кластеров с размером 3-5 нм. Монодисперсность кластеров и их вандерваальсо взаимодействие с собой и подложкой обеспечивают получение организованной нанокластерной пленки.

5.Эпитаксиальные пленки на поверхности монокристалла получают газовым осаждением или осаждением из раствора.

6.Пленки Ленгмюра – Блоджетт формируют с помощью ПАВ на поверхности жидкости или воды. В слой ПАВ вводят нанокластеры молекулы и комплексы металлов и переносят их твердую подложку. Так получают сверхрешетки нанослои молекул. (метод рассмотрен ранее).

7.Метод молекулярного наслаивания состоит в организации нанопленки химической сборкой слоев вещества путем пространственного и временного разделения элементарных актов хемосорбции на поверхности подложки, оксидов кремния или алюминия . В начале поверхность подложки модифицируется группами или , а затем проводится реакция хемосорбции с участием комплексов металлов.

Образование пленки на подложке может происходить с образованием островковой структуры. При осаждении атомов и или молекул из газовой фазы эта островковая структура зависит от времени, скорости осаждения и температуры подложки. Конечное состояние пленки определяется средним размером островков-кластеров и их плотностью. Чем больше размер островков, тем меньше их плотность. При низких температурах скорость атомной диффузии мала, и формируются небольшие по размеру кластеры с большой плотность на подложке.

Формирование нанокластерной структуры пленки нитрида титана полученной методом ион-стимулированного осаждения зависит от энергии ионов и толщины пленки. Увеличение энергии и активирующих ионов увеличивает размеры кластеров. Увеличение толщины пленки также ведет к увеличению размеров кластеров. Твердость пленки увеличивается с ростом числа слоев.