Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

КВАНТОВОСТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПЛЁНКИ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ

Галай Е.О.

Развитие тонкоплёночных технологий привело к прогрессу в микро- и оптоэлектронике, определяющему лицо современной информационной цивилизации. При выращивании плёнок возникает проблема построения моделей кинетики фазовых переходов первого рода в двухфазных системах.

Рассмотрим процесс образования пленки в результате газовой или жидкостной эпитаксии на кристаллической подложке. Совокупность частиц неупорядоченной фазы можно рассматривать как динамическую систему частиц, распределённых в пространстве случайным образом и находящихся в состоянии термодинамического равновесия с кристаллической подложкой. Частицы могут находиться в сколь угодно большом количестве в одном состоянии, для них не существует запрета Паули, то есть такую систему можно рассматривать как ансамбль бозе-частиц. При температурах ниже некоторой критической происходит осаждение части частиц системы на подложку в состоянии с нулевым импульсом, так называемая бозе-конденсация в поле псевдопотенциала подложки. В результате на кристаллической поверхности образуются зародыши новой фазы, происходит фазовый переход первого рода.

Несохранение числа частиц неупорядоченной системы, связанное с наличием поля подложки, приводит к появлению отличных от нуля средних , определяющих концентрацию частиц в газовой фазе, а также аномальных средних  которые при k=0 определяют концентрацию осаждённых частиц – конденсата. Для аномальной функции Грина (ФГ)  получено уравнение , где . Здесь  – энергия одночастичных возбуждений.

Решая совместно систему уравнений для  – нормальной и аномальной ФГ находим для щели в спектре аномальной ФГ уравнение:

.

имеет смысл щели в спектре возбуждений монослоя кристаллического конденсата на подложке, преодоление которой необходимо для начала образования плёнок. Таким образом, появление  является критерием начала конденсации неупорядоченной фазы на кристаллической подложке.

Кроме парного взаимодействия частиц конденсата  в спектре возбуждений  содержится псевдопотенциал взаимодействия частиц конденсата с подложкой, зависящий от температуры подложки.

Самоорганизация наноструктур носит пороговый характер. В докритическом режиме флуктуации затухают, а выше порога, они усиливаются и делают устойчивым новый режим, приводящий к появлению плёночных структур. Соотношение для щели даёт спинодаль появления тонких плёнок на поверхности подложки. Проведём расчёт критических температур возникновения щели в спектре возбуждений конденсата при росте пленки Zrна поверхности кристалла Zr.

Для получения фазовой диаграммы появления плёночной структуры при различных интенсивностях межатомных взаимодействий А и внутриплоскостных В построим график критической температуры в плоскости констант А и В при температуре подложки 700 К.

Рисунок 1 позволяет оценить влияние внутриплокостных и межплоскостных взаимодействий на температуру появления зародышей плёночных структур.


Рисунок 1. Связь критической температуры с силовыми константами


Библиографическая ссылка

Галай Е.О. КВАНТОВОСТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПЛЁНКИ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2006. – № 2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=217 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074