RU2474005C1 - Способ создания мелкоблочных пленок с совершенной структурой блоков - Google Patents

Abstract

Использование: в физике конденсированного состояния, материаловедении, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов с мелкоблочной структурой и совершенной внутренней структурой блоков. Сущность изобретения заключается в том, что для получения мелкоблочных пленок различных веществ, например висмута, с совершенной структурой блоков используется система нанокластеров данного материала. Способ получения состоит из двух этапов. Первый этап заключается в получении системы нанокластеров. Данные объекты получаются напылением исходного материала, например висмута, в вакууме при температуре подложки несколько ниже температуры его плавления в массивном состоянии, но выше температуры плавления зародышей напыляемого материала критического размера. Далее на полученную систему нанокластеров при температуре подложки, соответствующей росту по механизму «пар-кристалл», производится напыление висмута для формирования сплошного слоя. Техническим результатом изобретения является получение мелкоблочных тонкопленочных образцов с совершенной внутренней структурой блоков.

Description

Использование: в физике конденсированного состояния, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов с мелкоблочной структурой и совершенной внутренней структурой блоков.

Сущность изобретения заключается в том, что для получения мелкоблочных пленок (пленок с размерами блоков не больше толщины пленки) различных веществ, например висмута, с совершенной структурой блоков используется система нанокластеров. Способ получения состоит из двух этапов. Первый этап заключается в получении системы нанокластеров висмута толщиной не больше половины толщины получаемой пленки. Данные объекты получаются напылением висмута в вакууме при температуре подложки несколько ниже температуры плавления массивного висмута, но выше температуры плавления частиц висмута размером, соответствующим критическому размеру зародыша. Далее на полученную систему нанокластеров при температуре подложки, соответствующей росту по механизму «пар-кристалл», производится напыление висмута для формирования сплошного слоя. Все операции производятся в едином технологическом процессе в глубоком вакууме без контакта системы нанокластеров висмута с атмосферой с целью исключения окисления ее поверхности. Предложенный способ можно использовать для получения мелкоблочных пленок других материалов с совершенной структурой блоков.

Технический результат - с помощью предложенного способа возможно получение мелкоблочных тонкопленочных образцов с совершенной внутренней структурой блоков в отличие от существующих аналогов.

Изобретение относится к материаловедению, а именно к технологии получения тонких пленок.

Известны способы получения мелкоблочных пленок различных веществ, в том числе и висмута, методами вакуумного напыления из пара, электроосаждения, импульсного лазерного напыления, магнетронного напыления и т.д., основанные на выборе необходимых технологических параметров и материала подложки, позволяющих получать пленки с мелкоблочной структурой [1-5]. Недостатком данных способов для термоэлектрических применений является тот факт, что при таком получении пленки внутренняя структура блоков также содержит множество дефектов.

Наиболее близким из известных способов является способ, описанный в работе [6].

В работе [6] предлагается для выращивания тонкопленочных солнечных батарей использовать предварительно сформированный наноструктурированный подслой. Недостатком описанного способа для термоэлектрических применений является то, что предлагаемые способы получения подслоя не позволяют сформировать бездефектную структуру, формирование подслоя указанными способами и напыление пленки на этот подслой в одном технологическом процессе без контакта с атмосферой представляет сложную технологическую задачу.

Цель изобретения: получение мелкоблочных пленок висмута с совершенной внутренней структурой блоков.

Поставленная цель достигается с помощью предварительно сформированного слоя нанокластеров висмута толщиной не больше половины толщины получаемой пленки.

1. Комник Ю.Ф. Физика металлических пленок. М.: Атомиздат, 1979. 264 с.

2. Палатник Л.С. Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М.: Наука, 1972. 320 с.

3. Sadale S.B., Patil P.S. Nucleation and growth of bismuth thin films onto fluorine-doped tin oxide-coated conducting glass substrates from nitrate solutions // Solid State Ionics. 2004. V.167 (3-4). P.273-283.

4. Keng Shuo Wu and Ming Yau Cherna. Temperature-dependent growth of pulsed-laser-deposited bismuth thin films on glass substrates // Thin Solid Films. 2008. V.516. P.3808-3812.

5. Wojciechowski K., Godlewska E., Mars K., Mania R., Karpinski G., Ziolkowski P., Stiewe C, Muller E. Characterization of thermoelectric properties of layers obtained by pulsed magnetron sputtering // Vacuum. 2008. V.82 (10). P.1003-1006.

6. Deposition of a thin film on a nanostructured surface. Patent: GB 2462108. МПК: H01L 21/20; H01L 31/0352.

Claims (1)

1. Способ получения мелкоблочных пленок (пленок с размерами блоков не больше толщины пленки) различных веществ, например висмута, с совершенной структурой блоков, методом вакуумного напыления, отличающийся тем, что способ получения состоит из двух этапов: первый этап - для формирования указанной структуры используется подслой нанокластеров, толщиной меньше половины толщины получаемой пленки, предварительно сформированный путем напыления необходимого материала на подложку при температуре подложки несколько меньше, чем температура плавления массивного материала, но выше температуры плавления частиц данного материала размером, соответствующим критическому размеру зародыша; второй этап - после формирования подслоя нанокластеров для формирования сплошного слоя используется вакуумное напыление при температуре подложки, соответствующей росту по механизму «пар-кристалл»; все операции выполняются в едином технологическом процессе в глубоком вакууме без контакта подслоя из нанокластеров с атмосферой.