Список літератури. 1. Майссел Л.И. Электрические свойства тонких металлических пленок / Технология тонких пленок, том 2: под ред

 

1. Майссел Л.И. Электрические свойства тонких металлических пленок / Технология тонких пленок, том 2: под ред. Л.Майссела и Р.Глэнга.- М.: Сов. радио, 1977.- С. 305-344.

2. Dekhtyaruk L.V. Procedure for estimating the contribution of interface scattering of electrons to the temperature coefficient of resistance of films / Dekhtyaruk L.V., Pazukha I.M., Protsenko I.Yu. // Ukr. J.Phys. – 2006. – V.51, №7. – Р.728 – 732.

3. Проценко І.Ю. Технологія одержання і застосування плівкових матеріалів: навч. посібник / І.Ю.Проценко, Н.І. Шумакова. – Суми: Вид-во СумДУ, 2008. – 198 с.

Лабораторна робота 2

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМІВ КОНДЕНСАЦІЇ

ТОНКИХ МЕТАЛЕВИХ ПЛІВОК

 

Мета роботи – експериментальні спостереження механізмів конденсації: насичена пара → кристал (НП → К) та насичена пара → рідина (→ кристал) (НП → Р (→ К)) і визначення граничної температури зміни механізмів конденсації.

Елементи теорії. У серії робіт Л.С. Палатника і Ю.Ф. Комника, опублікованих на початку 60-х років ХХ ст., вперше описане експериментальне спостереження двох механізмів конденсації плівок:

 

НАСИЧЕНА ПАРА→ КРИСТАЛ (НП → К) та

НАСИЧЕНА ПАРА → РІДИНА (→ КРИСТАЛ) (НП → Р (→ К)).

При деякій характерній температурі (T_0S – температура плавлення матеріалу плівки) змінюються структура та фізичні властивості тонких плівок. При переході через границю, яка відповідає , оптична густина плівок зменшується в декілька разів (наприклад, для плівок Bi в 4, 5 раза), зовнішній вигляд конденсатів також різний: при Т_п < < плівки добре відбивають світло, а при Т_п > вони матові. Електронно-мікроскопічні та оптичні дослідження показали, що плівки, одержані при Т_п < , складаються із плоских кристалітів з вираженим габітусом (ограновуванням), а при Т_п > - із сферичних частинок (рис.1). Ці спостереження дозволяють припустити, що великі сферичні частинки являють собою рідкі краплі, які при кристалізації перетворюються в полікристалічні зразки (рис.2). Подальші дослідження Ю.Ф. Комника процесу конденсації плівок безпосередньо в колоні електронного мікроскопа підтвердити висновки про два механізми конденсації.

У таблиці 1 наведені значення та / T_0S для плівок різних металів, із яких випливає, що на нейтральних підкладках , а на кристалічних – дещо більше
. Але незалежно від цього область температур, з яких починається стадія утворення рідкої фази, набагато нижча величини . Фізичне трактування ефекту спочатку ґрунтувалося на уявленні про двовимірне плавлення, на що потрібно витрачати енергію, близьку до 2/3 Q_пл (Q_пл – теплота плавлення). Але Ю.Ф. Комник показав, що причина виникнення рідкої фази дещо інша. Він пов’язує її із залежністю температури плавлення малих частинок від їх розмірів (або радіуса при сферичній формі частинки).

У процесі дослідження механізмів конденсації в області була висунута гіпотеза, яка знайшла експериментальне

 

Рисунок 1 – Мікроструктура плівок вісмуту при конденсації за механізмами НП → К (а) та НП → Р (→ К) (б)

 

 

Рисунок 2 – Схема утворення плівок за різними механізмами конденсації

 

підтвердження про існування другої граничної температури , нижче якої має місце механізм конденсації:

 

НАСИЧЕНА ПАРА → ПЕРЕОХОЛОДЖЕНА

РІДИНА(→ АМОРФНА ФАЗА) (НП→ Р(→ А)).

 

Більш детальні мікроскопічні дослідження свідчать про те, що поблизу та існують інтервали та 20-40 градусів, в яких відбувається мікрогетерогенна конденсація, тобто мають місце два механізми конденсації.

На рисунку 3 показана узагальнена діаграма механізмів конденсації.

 

Методичні вказівки. Використовуючи дані таблиці 1, необхідно вибрати метал, з якого будуть одержуватися конденсати. Для спостереження двох механізмів конденсації

 

Таблиця 1 - Значення та / T_0S для металевих плівок

Метал	Підкладка	, К	/ TS
Bi	Скло, лак Грань (001)NaCl		0, 68 0, 77
Sn	Скло, лак Вуглець Скло, лак		0, 69 0, 66 0, 69
Pb	SiO Вуглець MoS	433-463 408-463	0, 72-0, 77 0, 68-0, 77 0, 90
In	Лак		0, 75
Ag	Fe Вуглець		0, 65 0, 67
Cu	-“-		0, 68
Au	Fe Вуглець		0, 68 0, 66

Рисунок 3 – Узагальнена діаграма механізмів конденсації

 

поблизу граничної температури необхідно вздовж підкладки створити градієнт температури Т_п = 300-600 К за методикою, описаною в роботі № 5 (див. також рис.1 з цієї самої роботи). Температура визначається за допомогою графіка Т_п = f(x), де х – координата розміщення термопар вздовж підкладки. Координату х, яка відповідає , необхідно визначити за допомогою мікроскопа типу «Біолам» або «МИМ-4». Межу зміни механізмів конденсації можна визначити і візуально, розглядаючи конденсат під різними кутами зору.