Поверхнева наноструктура шарів, отриманих осадженням із водних розчинів

Автори Л.А. Булавін, Ю.Ф. Забашта, Л.Ю. Вергун, О.С. Свечнікова, С.Р. Бобровнік
Приналежність

Київський національний університет ім. Т. Шевченка, фізичний факультет, вул. Володимирська, 64/13, 01601 Київ, Україна,

Е-mail
Випуск Том 11, Рік 2019, Номер 4
Дати Одержано 12 квітня 2019; у відредагованій формі 06 серпня 2019; опубліковано online 22 серпня 2019
Посилання Л.А. Булавін, Ю.Ф. Забашта, Л.Ю. Вергун, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 11 № 4, 04012 (2019)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.11(4).04012
PACS Number(s) 81.15.Lm
Ключові слова Епітаксіальний ріст кристалів, Атомно-силова мікроскопія (12) , Водневі зв'язки.
Анотація

Розглядається питання щодо механізмів осадження на підкладці речовини із розчинів. Досліджується поверхнева структура шарів, отриманих осадженням водних розчинів двох типів. Для першого типу (водний розчин глюкози з концентрацією 40 %) характерне утворення водневих зв'язків розчиненої речовини з молекулами води. При утворенні кристалів другого типу (водний розчин NaCl з концентрацією 0.9 %) такі зв'язки не утворюються. Аналіз зображень, отриманих за допомогою атомно-силового мікроскопа "Integra", виявив різницю між поверхневою структурою шарів, отриманих для цих типів розчинів. Використовуючи гістограми розподілу рельєфу поверхні, запропоновано методику обробки експериментальних даних. Згідно з цією методикою, поверхня описується при використанні традиційної континуальної моделі. При застосуванні цієї моделі вертикальне зміщення точок поверхні від площини описується випадковим полем. Крім того, приймається, що виступи на поверхні мають однакову форму і розташовуються на однаковій відстані одна від одної. Для усередненої моделі функція густини є детермінованою періодичної функцією. Встановлено, що для першого типу водного розчину згладжена гістограма містить максимуми, а для другого типу – спостерігається їх відсутність.Враховано, що у водному розчині першого типу виникають кластери, що містять як частки розчиненої речовини, так і молекули, а в розчині другого типу в напрямку підкладки дифундують не кластери, а окремі частинки розчиненої речовини (іони). Показано, що в розчині першого типу кластери дифундують до підкладки та осідають на ній, утворюючи епітаксіальний шар, який складається з областей з горизонтальною поверхнею, розділених виступами з практично вертикальними стінками і глибиною близько товщини шару. При цьому реалізується такий процес осідання, який супроводжується найбільшим зниженням енергії системи. Останнє досягається в разі, коли забезпечується за можливості найбільша площа контакту між кластером і підкладкою. У другому випадку шар утворюється в результаті осідання на підкладці частинок розчиненої речовини, що створює умови для згладжування виступів, властивих підкладці і плавної зміни кута нахилу поверхні шару.

Перелік посилань