О Газоструйном Методе Осаждения Наноструктурных Пленок Серебра

Abstract

The synthesis of thin silver films by the gas-jet deposition method is experimentally and theoretically studied. When the metal is deposited onto silicon substrates from a supersonic jet of silver vapor with a helium carrier gas, nanostructured films with a 3−30 nm size of nanostructures are obtained for a 1230−1380 K range of jet source temperatures. The data on Ag–He gas-jet dynamics when it is expanded into vacuum (velocity, temperature, concentration, flux of particles onto a substrate) depending on parameters at the source (vapor temperature, flow rate of a carrier gas) are obtained by the method of direct simulation Monte Carlo. The range of optimal helium flow rates, when the efficiency of a gas-jet source is maximal, is determined. It is established that the presence of a background gas in a deposition chamber at pressure higher than 1 Pa decreases the flow of particles onto a substrate, and a simple way of its evaluation is proposed. Conditions for formation of silver clusters in the jet are determined by using the simulation. It is shown that for experimental deposition regimes there are no clusters in the jet, and the observed silver nanostructures are formed on the substrate surface.

Рост Плотности И Расхода Тяжелого Компонента При Истечении Разреженной Газовой Смеси В Вакуум

“…В этом случае отношение масс компонентов металл/гелий составляет 26.95 для серебра и 49.24 для золота. Для метода ВГСО характерны малые давления торможения смеси в источнике [3]. Истечение в вакуум происходит, как правило, в переходном по числу Кнудсена режиме (0.001 < Kn = λ/D < 1, λ -длина свободного пробега частиц в смеси, D -диаметр выходного отверстия), и можно ожидать проявления эффектов, связанных с относительно небольшим числом взаимных столкновений частиц легкого и тяжелого компонентов.…”

“…Во-первых, это важно с точки зрения возможного ускорения процесса формирования субнаноразмерных кластеров в истекающей струе. Частота тройных столкновений Ag−Ag−Ag зависит от плотности серебра как n 3 1 , а частота столкновений Ag−Ag−He -как n 2 1 . Частота тройных столкновений…”