автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Формирование фрактальных тонкопленочных структур при магнетронном нанесении покрытий

На правах рукописи

Фантиков Валентин Сергеевич

ФОРМИРОВАНИЕ ФРАКТАЛЬНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР

ПРИ

МАГНЕТРОННОМ НАНЕСЕНИИ ПОКРЫТИЙ

Специальность: 05.17.01 - Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-3 ДЕК 2009

Санкт-Петербург 2009

003486763

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель: доктор технических наук

профессор Марголин Владимир Игоревич

Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук

Лавров Борис Александрович

кандидат химических наук Чуппина Светлана Викторовна

Ведущая организация: ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов

«ПРОМЕТЕЙ» (г. Санкт-Петербург).

Защита состоится " 2 Ч " I 2009 года в <С часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д. 212.230.08 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)" по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направить по адресу: 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д.2б, СПбГТЩТУ), Ученый совет; тел. +7 (812) 494-93-75, факс +7 (812) 712-77-91, e-mail: dissovet@lti-gti.ru

Автореферат разослан " / Э " 11 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

С.А. Лаврищева.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена разработке технологии получения фрактальных наноразмерных пленок меди под воздействием слабых электромагнитных полей и исследованию их свойств.

Актуальность. В последнее время значительное внимание уделяется проблемам, связанным с получением и исследованием металлических наноразмерных пленок, имеющих собственную структуру, а не повторяющих структуру подложки, на которую они нанесены. Особый интерес представляют металлические пленки с фрактальной структурой, свойства которых имеют свои особенности. Так как фрактальные структуры синтезируют в условиях, далеких от равновесного состояния, то перспективным методом получения тонких фрактальных пленок является метод магнетронного ионного распыления (МИР), использующий высокую энергию плазмы тлеющего газового разряда.

Данная работа выполнялась в рамках ФЦНТП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" приоритетного направления "Индустрия наносистем и материалов и перечня критических технологий РФ. Направление исследований соответствует президентской инициативе "Стратегия развития на-ноиндустрии" (Пр. 688 от 24.04.2007), "Концепции развития в РФ работ в области нано-технологий на период до 2010 г. " № МФ-П7-6194 от 18 ноября 2004 г.), "Перечню приоритетных направлений развития науки, технологии и техники РФ" (утвержден Президентом 21 мая 2006 г.), Постановлению Правительства Российской Федерации № 498 от 2 августа 2007 об утверждении ФЦП "Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 - 2010 гт.

По результатам работы получены дипломы специализированных выставок "Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОГПС" 2005 и 2006 гг., диплом за третье место во И Всероссийском конкурсе молодежных проектов в области напотех-нологии за исследования по проекту "Получение и исследование наноразмерных пленок с фрактальной структурой", получен грант им. Ползупова и гранты СПбГЭТУ "ЛЭТИ" для молодых ученых и аспирантов. Работа отмечена дипломом Харьковской Международной нанотехнологической Ассамблеи 2007 г.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является разработка технологии получения фрактальных медных наноразмерных пленок, исследование структуры и их свойств современными аналитическими методами.

Цель работы определяет и задачи, которые необходимо решить в процессе диссертационного исследования:

1. Разработать технологию получения медных наноразмерных пленок с фрактальной структурой.

2. Оценить влияние дифракционной картины электромагнитного поля, возникающей над поверхностью КДР, на процессы роста наноразмерных медных пленок.

3. Исследовать геометрические, электрические, оптические и другие свойства полученных наноразмерных медных пленок.

Научная новизна

Впервые разработана технология получения на стеклянных и кремниевых подложках наноразмерных медных пленок с фрактальной структурой. Такая структура возникает за счет воздействия на процессы образования и роста пленок, интерференционных полей (ИП) дифракционных решеток сложной формы. Установлено, что интерференционные поля оказывают воздействие на процессы зарождения и роста пленок, протекающие в плазменном столбе газового разряда. В результате чего получаемые пленки имеют фрактальную структуру на всех уровнях увеличения, доступных современной аналитической аппаратуре, причем на уровне исследования атомно-силовой микроскопии установлено, что пленки имеют упорядоченную структуру из нанокластеров размером 5070 нм.

Объект исследования.

Объектами исследования являются металлические пленки меди с фрактальной структурой, полученные с помощью метода МИР.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Технология применения интерференционных полей позволяет стимулировать рост наноразмерных металлических пленок с фрактальной структурой.

2. Доказано влияние интерференционного поля, генерируемого криволинейной дифракционной решеткой, на процессы происходящие в газовом разряде при ионном магнетронном распылении и инициацию процессов самоорганизации в синтезируемых наноразмерных металлических пленках.

3. Фрактальная наноразмерная пленка меди обладает эффектом памяти, «запоминая» значение удельного сопротивления при максимальной температуре которой была подвергнута

Практическая значимость работы.

1. Разработанная технология позволяет получать на поверхности подложки упорядоченную структуру из нанокластеров.

2. Полученные фрактальные наноразмерные пленки меди обладают эффектом памяти и рекомендуются для разработки одноразовых пленочных датчиков температуры.

3. Оптические свойства полученных фрактальных пленок позволяют применять их для производства архитектурного стекла специального назначения.

Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались на Международной конференции "Микро- и наноэлектроника - 2003", 6-10 октября, Москва - Звенигород; XX и XXI Российской конф. по электронной микроскопии, Черноголовка, 1-4 июня 2004, 5-9 июня 2006; Конгрессе Европейского Керамического общества "Наночасти-цы, Наноструктуры, Нанокомпозиты", 5-7 июля 2004 г., Санкт-Петербург; 5-ой Международной конференции "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении", 3-5 окт. 2004, Воронеж; научно-практической конференции в рамках 5-й Российской специализированной выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК", Москва, ВВЦ, октябрь 2004; Научно-практической конференции материаловедческих обществ России "Создание материалов

с заданными свойствами: методология и моделирование, Москва, МИФИ, 2004; XIV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел РЭМ-2005, 30 мая - 3 июня 2005 г., Черноголовка; Втором Международном форуме "Голография ЭКСПО - 2005", 27 - 29 сентября 2005 г., Москва, ВВЦ; Научно-практической конференции "Нанотехнологии - производст-ву-2005", 30 ноября - 1 декабря 2005., Фрязино-Москва; Научно-технических семинарах "Вакуумная техника и технология - 2005", "Вакуумная техника и технология - 2006", Санкт-Петербург, 21-24 июня 2005 г., апрель 2006; Харьковской Международной на-нотехнологической Ассамблее 2007; XV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, 4 июня - 7 июня 2007, г. Черноголовка.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 научных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 21 работа опубликована в других изданиях и в материалах научно-технических конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 134 наименований, и 5 приложений. Основная часть работы изложена на 181 странице машинописного текста. Работа содержит 10 таблиц и 196 рисунков.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемых вопросов, формулируется цель и указываются методы исследований, описывается научная новизна результатов, научные положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы, приводится список конференций и семинаров, на которых проведена апробация исследований, дается краткий обзор работы.

В первой главе приведен литературный обзор научных публикаций по теме диссертации. Приводятся основные представления о фракталах, фрактальных структурах и технологиях их получения. Приводятся типы фрактальных размерностей, особенности и методики построения математических фракталов. Даны формулы для расчета фрактальных размерностей. Описываются различные методы создания неравновесных условий для получения фрактальных структур. Показана роль удаления системы от равновесного состояния для инициации процессов самоорганизации при синтезе пленок.

В этой же главе приведен обзор методов получения тонкопленочных покрытий, позволяющих синтезировать наноразмерные металлические пленки. Сделан выбор оптимального метода нанесения тонкопленочных покрытий.

Приведены результаты работ, в которых были проведены исследования удельного электрического сопротивления тонких пленок металлов при различных значениях фрактальной размерности.

Вторая глава описывает технологии синтеза металлических наноразмерных пленок различными способами, которые приводят к формированию фрактальной структуры пленки и инициации процессов самоорганизации. Отмечается перспективность метода магнетронного распыления для синтеза пленок с фрактальной структурой и необходимость разработки нового технологического режима.

Перспективной является возможность директивного управления структурой пленки. Реализация на практике методов подобного управления позволила бы получать на подложке структуры, выросшие в соответствии с принципами самоорганизации. Это позволило бы получать на подложке систему из упорядоченно расположенных образований одного типа или набор систем из образований различных типов, что явилось бы значительным шагом к реализации идеи выращивания на подложке одновременно в одном технологическом цикле требуемой структуры, т.е. реализации принципов групповой обработки на наноразмерном уровне.

В разделе 2.1 излагаются теоретические предпосылки к разработанной технологии формирования наноразмерных пленок меди на модернизированном вакуумном посту ВУП-5 методом магнетронного распыления.

Показано, что для инициации процессов самоорганизации необходимым условием является получение пленок в условиях, удаленных от равновесного состояния, для чего на поверхности подложки, необходимо создать такие неравновесные условия. Одним из методов создания неравновесных условий является нанесение пленки на охлажденную подложку. На рис. 1 представлена микрофотография поверхности наноразмерной медной пленки, выращенной на поверхности нагретой подложки из оптически полированного стекла К-8 в равновесных условиях (в соответствии с общепринятой теорией конденсации). Пленка полностью повторяет структуру подложки (значение фрактальной размерности D=2) и с точки зрения получения фрактальных структур особого интереса не представляет. На рис. 2 и 3 показаны структуры поверхности тонкой фрактальной медной и титановой пленок, полученных на оптически полированном стекле К-8. Оба образца получены в неравновесных условиях, созданных на поверхности подложки за счет ее охлаждения.

Рис. 1 - Поверхность и структура ,, „ Рис. 3 - Поверхность и структура

„ Рис. 2 - Поверхность и структура

медной наноразмерной пленки, титановом наноразмерной плен-

медной наноразмерной пленки, по-полученнои при стандартных уело- „ „ ки, полученной на охлажденной

_„., _„ лученной на охлажденной подлож- „ ...

виях. 0=2. Марка - 20 мкм г_ „, ,, ____подложке. и=2.35.

ке. 0=2.26. Марка - 20 мкм

Марка - 20 мкм

Полученные пленки (рис. 2 и 3) имеют фрактальную структуру (значение й=2,26 и 0=2.35, соответственно), достаточно однообразную по всей поверхности образца, однако каким-либо образом влиять на процессы зарождения и роста таких фрактальных структур невозможно. Они полностью протекают в условиях самоорганизации, поэтому невозможно внести какое-либо организующее или директивное начало.

Также для создания неравновесных условий на границе раздела «наносимый материал-вакуум» также можно использовать слабое электромагнитное поле (ЭМ), которое позволит создать условия для формирования наноразмерных пленок в условиях самоорганизации и стимулировать синтез фрактальных наноструктур. Такое электромагнитное поле можно создать с помощью дифракционных решеток. Однако плоская регулярная дифракционная решетка не позволит добиться нужного результата, поскольку охватывает только чрезвычайно ограниченный диапазон длин волн, кратный ее характеристическим параметрам. В связи с этим были применены сложные криволинейные дифракционные решетки (КДР), представляющих собой регулярную и упорядоченную комбинацию замкнутых криволинейных структур (рис. 4). В этом случае появляется возможность перекрыть значительную часть диапазона ЭМ поля. Такой вариант является весьма перспективным, так как позволяет влиять на процессы зарождения и роста фрактальных структур, поскольку хорошо известно, что электрическое поле является мощным средством управления движения молекул. В случае КДР должны возникнуть новые феномены. Возможна также генерация пространственных зарядов на границе раздела КДР - подложка и перенос их структуры к поверхности подложки по дально-действующему механизму.

В разделе 2.2 приводятся сведения о структуре КДР и технологии их производства. Применяемые в экспериментах КДР могут иметь конструкции двух типов: пленочную и щелевую. Пленочная КДР представляет собой пластину кремниевую КДБ-10 (либо фотошаблонное стекло К-8) с выполненной на ней, методом прецизионной оптической литографии, штриховой структурой (размер штриха от 0,8 до 10 мкм). Щелевая КДР подобна пленочной КДР, но отличие состоит в том, что рисунок формируется путем удаления материала методом плазмохимического травления на глубину порядка 3-8 мкм. Размер протравленной щели варьируются по ширине от 5 мкм до 1,0 мкм.

Интерференционное поле КДР будет представлять собой сложную структуру, локализованную в пространстве над поверхностью подложки. В связи с этим, для реализации неравновесного состояния в качестве нерегулярности на поверхности подложки было выбрано флуктуационное изменение напряженности электрического поля электромагнитной волны, возникающее в локальных областях. Такое ИП формируется над поверхностью КДР и может быть использовано, как фактор неравновесного состояния для роста фрактальных структур.

На рис. 4 приведен локальный участок топологии КДР. На рис. 5 показано зафиксированное фотоаппаратом световое поле, возникающее над поверхностью КДР (диа-ме!р 20 мм) при облучении её белым светом (длина волны 400-700 нм) галогенной лампой мощностью 50 Вт.

В разделе 2.3 предлагается новый технологический процесс по созданию неравновесных условий в процессе получения пленочных структур, где в роли инициатора процесса самоорганизации выступает интерференционное поле КДР. Для получения наноразмерной структуры на достаточно большом локальном участке подложки были

использованы КДР с различными топологиями, также применялись различные комбинации расположения КДР в камере установки магнетрониого распыления.

Рис. 4 - Топология КДР. Диаметр КДР равен 67,5 мм.

Рис. 5 - Интерференционное поле, возникающее в пространстве над КДР, при облучении топологии КДР светом от галогенной лампы.

Самая простая конфигурация - одна КДР, расположенная под подложкой в ее центре с осуществлением плотного контакта между КДР и подложкой при полной изоляции КДР от потока наносимого материала. Более сложная конфигурация это система КДР из 5 элементов, расположенных под подложкой (рис. 7а). КДР могут быть расположены в виде: а) прямого креста (рис. 6а); б) косого креста с расположением одного из КДР в центре (рис. 66); в) коврового покрытия (рис. 6в); г) плотной гексагональной упаковки с одним КДР в центре и шестью по периферии (рис. 6г). От варианта размещения и количества КДР в объеме рабочей камеры напрямую зависит значение фрактальной размерности получаемых наноразмерных пленок.

ШШИИ!

шшшшшшшшш

) в виде прямого б) в виде косого , г) в виде плотной гексаго-

^ в) в виде коврового покрытия

креста креста г г нальнои упаковки

Рис.6. - Различные комбинации плоскостного расположения КДР Кроме того, для экспериментов использовались композиции, скомпонованные из определенного количества КДР, расположенных на внутренней поверхности кварцевого полого цилиндра (рис. 76), геометрические размеры которого подобраны таким образом, чтобы имелась возможность его размещения внутри вакуумной камеры по внешнему периметру области, в которой находятся плазменный столб газового разряда и подложка.

При исследовании процессов напыления наноразмерных пленок такая плоскостная конфигурация из КДР располагалась на столе для образцов в вакуумной камере и полностью изолировалась от потока осаждаемого материала подложкой, на которую этот материал наносился. С целью увеличения объема материала для статистической

обработки и исключения возможных погрешностей каждый процесс с одним набором параметров повторялся несколько раз. На каждом полученном образце исследовалось и фотографировалось несколько десятков точек, определялась фрактальная размерность образца.

ХЕ

I1

а) система КДР, расположенных под подложкой

б) система КДР, расположенных на внутренней поверхности кварцевого полого цилиндра Рис. 7 - Схема расположения КДР в камере установки для нанесения покрытий (1 - герметизирующая прокладка, 2 - анод, 3 - КДР, 4 - подложка, 5 - поток наносимого материала, 6 - катод, 7 — экран, 8 - игольчатый натекатель, 9 - прокладка, 1О - магнитная система, 11 — кварцевый цилиндр)

Технологический процесс формирования фрактальной структуры наноразмерных пленок проводился по следующей схеме:

- производилась откачка камеры;

- проводился напуск аргона до рабочего давления;

- поджигался разряд магнетронной плазмы;

- на поверхность подложек напылялся слой Си толщиной порядка 0,05 мкм.;

- магнетронный разряд выключался;

- производилась выемка образцов.

Оптимальные условия синтеза металлических пленок в вакууме были определены исходя из требований стабильного получения пленок равномерных по толщине и хорошей адгезии на всей плоскости. Исходя из поставленной задачи оптимальные режимы источника магнетронного типа, определенные экспериментальным образом были следующие: катодное напряжение составляло величину порядка 600 В, ток газового разряда до 2,5 А, время напыления варьировалось от 10 с до 35 с, в качестве рабочего газа использовался аргон с рабочим давлением в камере 3x10"4 мм. рт. ст. при величине остаточного вакуума ЗхЮ'5 мм. рт. ст., материал катода - Си, рабочий газ - Аг, расход рабочего газа (}Аг =1,1 л/час. Чистота рабочего газа была не хуже чем 99,99%. Расстояние катод - подложка варьировалось от 100 до 300 мм. В качестве подложек

использовались кремниевые пластины 100/А2 КДБ-10 (111) 460 ЕТ0.035.578ТУ диаметром 76 и 100 мм и пластины оптически полированного фотошаблонного стекла К-8 ГОСТ 3514-94. С целью исключения влияния поверхностных загрязнений образцы подвергались химической обработке в органических растворителях, после чего осуществлялась ионная очистка.

Серия экспериментов включала в себя:

а) напыление пленок при различных комбинациях режима напыления и расположения КДР под подложкой;

б) выбор оптимального режима напыления и эффективного расположения КДР;

в) синтез достаточного количества образцов для статистической обработки;

г) исследование структуры пленок с помощью оптической, атомно-силовой и растровой электронной микроскопии, а также исследование диаграмм направленности и удельного сопротивления.

В разделе 2.4 рассмотрено экспериментальное оборудование, применявшееся для синтеза и анализа полученных пленок. Для синтеза пленок использовался модернизированный вакуумный универсальный пост ВУП-5. Стандартная магнетронная распылительная система (MPC) вакуумного поста отсутствовала, поэтому была рассчитана, изготовлена и смонтирована MPC с аксиально-симметричной магнитной системой, состоящей из цилиндрического центрального и периферийного кольцевого постоянных магнитов (сплав КС37 ГОСТ 21559-76). В используемом магнетроне катод представлял собой медный диск 0120 мм и толщиной 4 мм. Магнитная система MPC закрепляется в верхней части вакуумного колпака, обеспечивая возможность свободного размещения КДР под подложкой. Конструкция MPC позволяет легко производить смену катода и эффективно его охлаждать.

Визуальный контроль осуществлялся методами оптической микроскопии с помощью интерферометра МИИ-4 и оптических микроскопов OLYMPUS ВХ60 (в режимах темного и светлого полей), Wild Epimakroskop М-450 и SM-LUX HL с регистрацией полученного изображения цифровыми камерами VNC-702 и "Minolta Dimage 7". Анализ деталей фрактальных структур в микро- и наномасштабе осуществляли методами атомно-силовой микроскопии (Solver Р47 и Solver Р47Н) и электронной микроскопии на сканирующих электронных микроскопах Hitachi S-3500N и JSM-35, оснащенных детекторами вторичных электронов и детекторами обратно рассеянных электронов "Robinson", с возможностью увеличения от 15 до 300000 крат и вариации ускоряющего напряжения от 0,3 до 30 кВ.

В третьей главе описываются результаты экспериментальных исследований полученных медных фрактальных наноразмерных пленок и их обсуждение. Показано, что исследование структуры и свойств пленок проводилось, в первую очередь, для доказательства возможности применения КДР для формирования фрактальной структуры пленок, а во вторую, для определения новых свойств полученных пленок, позволяющих найти им практическое применение.

В разделе 3.1 описываются обнаруженные явления самоорганизации в нанораз-мерных пленках, осажденных на диэлектрическую подложку под воздействие интерференционного поля КДР. Показано, что под влиянием интерференционных полей, инициируемых КДР, возникают процессы самоорганизации в синтезируемых пленках. Пленка имеет структуру из куполов, на первый взгляд достаточно хаотично расположенная по поверхности образца, хотя признаки упорядоченности просматриваются (рис. 10-13). Как показывают эксперименты по рентгенофазовому анализу, в пленках имеются как участки аморфной, так и монокристаллической структуры. Небольшой размер куполообразных кластеров и технология метода РФА не позволял однозначно связать купольную структуру с монокристаллами, однако эксперименты по микроанализу полученных пленок позволяют предположить монокристаллических характер куполообразных структур.

При визуальном исследовании под оптическим микроскопом образцов медных фрактальных пленок наблюдается частично упорядоченная система мелких зерен, имеющих вид куполообразных структур приблизительно одинакового размера. По мере продвижения зоны анализа от края (рис. 8 а) к центральной зоне подложки (рис. 8 б) происходит увеличение диаметра купольных образований, при этом наблюдается рост разнообразия размеров элементов от мелких до более крупных. В средней и центральной зоне подложки наблюдается конкуренция между элементами одного типа между собой и элементами разных типов, что приводит к их взаимному проникновению и искажению первоначальной формы структурных образований. В этой области наблюдается уже многоуровневая система: внутри купольных образований растут мелкие куполообразные структуры типа зародышевых следующего уровня самоподобия, как показано на рис. 9. Усложнение структуры в центре подтверждает и значение фрактальной размерности О пленки, если на периферии 0—2.31, то в центре значение 0—2.63.

^¿-■-„■здц. -» я ак.ит- .дачш^чма и ч -

Рис. 8 а - Морфология пленки в Рис. 8 б - Морфология пленки в п п „ ,

„ , Рис. 9 - Подкупольные образования,

перифериинои зоне подложки. центральной зоне подложки. р^м М 0 5

13=2.31. Марка 20 мкм. 0=2.63. Марка 20 мкм. '

Структура получаемых пленок имеет наиболее развитую морфологию и насыщенное заполнение фрактальными кластерами в центральной зоне подложки, спадая к периферии. Это объясняется тем, что структура топологии КДР имеет радиальную симметрию - в центре наиболее плотное заполнение и насыщенность, плавно уменьшающиеся к периферии.

Можно предположить, что скопления этих элементов группируются в тех местах подложки, где напряженность поля максимальна. Общая картина представляет собой сложное фрактальное образование, имеющее несколько уровней самоподобия.

Куполообразные структуры могут выстраиваться в цепочки, образовывать четкие линейные (рис. 11), спиралевидные структуры (рис. 10 и 12) и взаимно-пересекающиеся структуры. На отдельных локальных участках подложки в центральной зоне, корреспондирующих с зонами наиболее плотной топологии КДР, образуются большие фрактальные кластеры со сложной морфологией.

Рис. 10 - фрактальный кластер в Рис. 11 - линейная структура. Рис. 12 - спиралеобразная струк-виде спирали. Марка 5 мкм. Марка 20 мкм. тура. Марка 20 мкм.

Можно заключить, что воздействие КДР на процессы синтеза наноразмерных пленок приводит к генерации структуры состоящей из купольных образований различного размера. Для доказательства их фрактального характера необходимо исследовать полученные пленки на другом уровне увеличения. На этих уровнях характер структуры сохраняется, о чем свидетельствуют исследования структуры получаемых фрактальных пленок с помощью растровой электронной и атомно-силовой микроскопии. Результаты исследования методами РЭМ приведены на рис. 13. Микрофотографии одного и того же участка пленки, снятые с разным увеличением, и одинаковые значения фрактальных размерностей подтверждают самоподобие полученных структур.

а) марка 100 мкм. D=2.58 б) марка 10 мкм. D=2.59 Рис.14. АСМ изображение Си фрак-

Рис. 13 - РЭМ изображения участка фрактальной пленки при раз- тальной пленки третьего уровня ных увеличениях

Исследования с помощью атомно-силовой микроскопии показали, что на уровне разрешения атомно-силовой микроскопии фрактальная наноразмерная пленка представляет собой высокоупорядоченную структуру, по крайней мере, в пределах скана, состоящую из нанокластеров размером 50 - 70 нм. Таким образом, получаемая под воздействием КДР наноразмерная пленка имеет упорядоченную внутреннюю фрактальную структуру. Изображение куполообразной структуры, полученное с помощью

ACM, показано на рис. 14. Отчетливо видны фрактальные структуры первого уровня (большие купола) и структуры второго уровня.

Для оценки фрактальной размерности локальных структур и оценки наличия масштабной инвариантности, которая является неотъемлемым свойством фрактальных структур, один и тот же локальный участок образца сканировался при различных степенях увеличения. После этого определялась фрактальная размерность структуры получаемых наноразмерных пленок с использованием программы для расчета фрактальной размерности полутоновых фотографий «HarFa», которая составила величину от 2,0 до 2,1 для гладких пленок и от 2,1 до 2,7 - фрактальных. Значение фрактальной размерности зависело от плоскостного расположения КДР в объеме рабочей камеры и их количества.

В разделе 3.2 описывается методика и результаты исследований непосредственного влияния КДР на технологические характеристики тлеющего разряда, происходящего в объеме рабочей камеры, и, следовательно, на процессы напыления пленок. Целью этого исследования является прямое инструментально подтвержденное доказательство влияния интерференционного поля КДР на параметры газового разряда. Для этого были проведены эксперименты по исследованию зависимости параметров плазменного столба в рабочей камере установки от наличия КДР. В рабочий объем камеры вводилась система зондов Ленгмюра, позволяющая снимать распределение потенциала в магнетронной плазме по нормали к подложке и катоду. Собственно сам по себе зонд - это вспомогательный металлический электрод, который вводится в плазменный объем для его исследования. Схема эксперимента представлена на рис. 15. Результаты для контрольного образца и КДР приведены на рис. 16.

зпнд Лштра-., гернеттыи Мод

irt

w

АЦП/ЦАП w

t-ISi GNO

RH "

; f, кГц

а) 1=100 шА, Р=410-3 Па

Рис.15 - Схема эксперимента по исследованию параметров плазменного столба в рабочей камере

а . - . а ю к|,ц

6)1=200 тА, Р=3-10-3 Па Рис. 16 - Спектральная плотность мощности. Верхняя кривая (светлая) на каждом графике соответствует напылению под воздействием КДР, нижняя (темная)-без КДР

Полученные экспериментальные значения обрабатывались в среде «Ма&аЬ», где проводилась аппроксимация полученных результатов полиномом третьей степени и применение преобразования Фурье для нахождения спектральной плотности излучения.

При анализе спектральной плотности мощности напряжения на зонде видно, что при использовании КДР происходит перераспределение энергии электромагнитного поля разряда на другие значения частот, в отличие от напыления без КДР. Причем под воздействием КДР наблюдается сглаженная характеристика, более равномерное распределение плазменных колебаний по объему рабочей камеры. В результате этих экспериментов можно утверждать, что КДР взаимодействует с ЭМ полем, сопутствующем газовому разряду и возникающем в объеме рабочей камеры и изменяет его характеристики. Поскольку дифракционная топология КДР отделена от пространства рабочей камеры подложкой, на которую наносится распыляемый материал, то следует признать, что взаимодействие КДР с плазмой газового разряда осуществляется посредством ИП. В результате этого взаимодействия инициируются процессы самоорганизации в получаемых пленках.

Рассматривалась также возможность образования зарядов на поверхности КДР и передача их по дальнодействующему механизму на толщину раздела подложка-вакуум с последующим влиянием системы зарядов на синтез пленок. Не исключая возможность этого механизма мы полагаем, что в любом случае имеет место воздействие топологии КДР процессы в газовом разряде. Сам же механизм воздействия и его исследование есть предмет дальнейших проработок вне рамок данной работы.

В разделе 3.3 описывается методика и результаты исследований диаграмм направленности на отражение ЭМ излучения миллиметрового диапазона от фрактальной медной пленки и контрольного образца (гладкая медная пленка). Целью этого исследования являлось экспериментальное подтверждение взаимодействие падающего ЭМ излучения со структурой фрактальной пленкой меди, поскольку хорошо известно применение фрактального принципа при конструировании антенн.

Размеры фрактальных кластеров наноразмерных пленок находились в диапазоне от единиц до десятков микрометров. Поскольку разница в размере фрактального кластера и длиной волны ЭМ излучения составляла 3 порядка, то никакого взаимодействия наблюдаться не могло. Исследования проводились методом сравнения диаграмм направленности от контрольного образца и исследуемого. Отражающие свойства исследовались на частоте 100 ГГц. Из диаграмм направленности видно (рис. 17), что разница диаграмм направленности в области главного лепестка лежит в пределах погрешности, а вот для боковых лепестков имеется разница, выходящая за пределы погрешности. Также можно отметить, что фрактальная размерность получаемых пленок влияет на характер диаграммы направленности - чем выше значение фрактальной размерности образца, тем существеннее разница ДН от контрольного образца и исследуемого. Следовательно, имеет место взаимодействие фрактальной пленки с излуче-

нием, что подтверждает высказанные нами ранее предположения и дает предпосылки к дальнейшим исследованиям вне рамок данной работы.

Рис. 17 - Диаграммы направленности от гладкой медной пленки 3=0.08 мкм, 0=2,0 (сплошная линия) и фрактальной медной пленки 5=0,08 мкм (пунктирная линия) а) й = 2,23; 5) й = 2,46; в) О = 2,62

В разделе 3.4 описано исследование зависимости удельного сопротивления нано-размерных пленок меди от температуры. Объектом исследования стали образцы нано-размерных пленок с фрактальной структуры и без неё. Измерения электропроводности образцов проводились двухзондовым методом.

Вначале проводился монотонный нагрев (в течение двух часов) образцов от 90К до 370К. На рисунке 18 представлены экспериментальные значения зависимости удельного сопротивления исследованных образцов от температуры. Из графика видно, что удельное сопротивление с увеличением температуры растет по линейному закону, а основное различие значений удельного сопротивления для разных образцов обусловлено постоянной добавкой, не зависящей от температуры.

Целесообразней анализировать полученные результаты в относительных единицах, а не в абсолютных значениях.

При сравнении зависимостей удельного сопротивления разных образцов от температуры, используя относительные значения удельных сопротивлений, получаются кривые, приведенные на рисунке 19, где р(0) — значение р(Т) при температуре Дебая 9. На этом же графике представлен график зависимостей р(Т)/р(9) образцов от Т в результате полиноминальной аппроксимации, выполненной полиномами второй степени.

В результате исследования выяснилось, что чем сложнее внутренняя фрактальная структура пленки (больше значение фрактальной размерности), тем сильнее отклоняется ход температурной зависимости относительного удельного сопротивления р(Т)/р(9) пленки от значений для контрольного образца (гладкая пленка, образец №54.2).

Таким образом, в тонких пленках меди с фрактальной структурой наблюдается дополнительное сопротивление, обусловленное проявлением размерных эффектов в условиях, когда длина свободного пробега электронов сопоставима с характерными размерами структуры, т.е. с размерами типичного кластера.

Поскольку наиболее интересным оказалось поведение удельного сопротивления в диапазоне температур выше 290 К, то далее производился монотонный нагрев образцов от 290К до 370К с последующим охлаждением до 290К и повторным нагревом до 370К.

К 1.8x10

О р

1.2x10"

200 260 320 380

Т,К

*** Образец №502.2, 3=0.08, [5-233 ++-+ Образец №3,3-0.16,02.46 вээ Образец 5=0.13, МП **« Образец №4991,3=0.08,В»2<2 ■к-;- Образец№5,3-0 13,1>2.0 *** Образец №499.2,3-0.08, ]>258

Рис, 18 - График зависимости удельного сопротивления медных пленок от температуры.

(Б - толщина пленки, О - фрактальная размерность)

I

->. - +

У«*'

„.¿..-У

тю

XXX Образец№5022,3-0,08,1>2,33 +++ Образец №3,3=0,16,13-2,46 пега Образец 3-0,13, И-2,0 лоь Образец №499.1,3-0,08, [>2,62

Образец №5,3=0,15, Б-2,0 XXX Образец№4993-0,08,0-2,58 -Образец №54.2,3-0,08,Б-2Д1

Рис. 19 - График зависимости р(Т)/р(8)от Т/9

На рисунке 20 приведен график зависимости удельного сопротивления медной пленки от температуры при нагреве от 290К до 370К. Как видно из графика, зависимость меняется довольно сложным образом - она имеет уже не линейный характер. На рисунке 21 было проведено сравнение, используя относительные значения и полиномиальную аппроксимацию полученных значений. Характер зависимостей хорошо согласуется с результатами, приведенными на рисунке 19, и подтверждает наличие дополнительного сопротивления в зависимости от фрактальной размерности пленки.

После нагрева образца от 290К до 370К было произведено охлаждение до 290К и повторный нагрев до 370К. Как видно из рисунка 22, удельное сопротивление пленки после первого цикла остается фиксированным при высокой температуре, и второй цикл начинается с этого значения сопротивления. Исследование подтверждает наличие эффекта «памяти» в полученных фрактальных наноразмерных пленках, причем, чем больше фрактальная размерность образца, тем больше дополнительное сопротивление.

P tt

290 300 310 320 330 340 350 360 370 Т.К

Образец №06, 5-0-08, Б-2.43 . ., Образец №337.2. S-0.CS, 0=238 еее Образец №73,3-0.08, Ъ=229 йЛА Образец№42,5-0.08,0-2.03

Рис. 20 - График зависимости удельного сопротивления медных пленок от температуры. (8 - толщина пленки, О - фрактальная размерность)

TJO

ют ОбразецJWÍ, S-0.08, D-2.43

•*1 Образец №337.2, S-0.D8, D-2.38 ese Образец№73, S=0.0?, D=2.29 4AA Образец №42, S-0.08, D-2.03

Рис. 21 - График зависимости р(Т)/р(0)от Т/0

£ О

U

1.5x10"

1x10'°

Рис. 22 - График зависимости удельного сопротивления медных пленок от времени при нагреве и охлаждении. (Б - толщина пленки, Б - фрактальная размерность)

5x10"

120 150 180 210 240 210 t, ив»

XXX Образец XQ6, S=0.08, D=2.43 v. .1 Образец Jf-337.2, S-0JJ8, D=2.38

Образец jr°73,s=0.02, D-2.29 éAA Образец №42, S=0.08, D=2.03

До и после нагрева пленки, с помощью оптического микроскопа, были произведены фотосъемки структуры пленок (рисунок 23). Микрофотографии одних и тех же локальных участков пленки до и после нагрева, показали, что в пленке действительно происходят эволюционные процессы изменения ее сложной структуры, которые и определяют эффект памяти. После нагрева заметно изменение структуры и увеличения значения фрактальной размерности. Пленка эволюционирует, вспучивается, структура ее усложняется, появляются новые образования в виде куполов, пентаграмм. Эти новооб-

разования не исчезают вместе со снятием теплового воздействия. В результате теплового воздействия меняется структура, и изменяются геометрические параметры пленки. Это вместе с изменением удельного сопротивления и приводит к нелинейному росту сопротивления и наличию эффекта памяти.

6) структура пленки после на- г) структура пленки после нагрева. е) структура пленки после нагрева. 0=2,07 0 = 2,38. грева. 0 = 2,33. Рис. 23 Фотографии поверхности исследуемых образцов. Марка - 20 мкм. а) и б) - Образец №5; в) и г) - Образец № 502-2; д) и е) Образец № 499.1

а) структура пленки до нагрева.

в) структура пленки до нагрева.

д) структура пленки до нагрева. О = 2,46.

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология получения наноразмерных пленок обладающих внутренней фрактальной структурой.

2. Полученные под воздействием КДР наноразмерные пленки имеют фрактальную структуру на всех уровнях, фиксируемых современной аналитической аппаратурой, что соответствует принципу масштабной инвариантности для фрактальных структур.

3. При нагреве наноразмерных пленок с фрактальной структурой в них происходят необратимые эволюционные изменения, приводящие к изменению удельного сопротивления, чгго может быть использовано для создания одноразовых датчиков температуры на основе тугоплавких материалов.

4. Оптические и электрофизические свойства фрактальных наноразмерных пленок отличаются от свойств пленок, не обладающих фрактальной структурой, что позволяет использовать их для практических целей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. An investigation Into Nano-Dimensional Fractal Film Structures / I.N. Serov, G.N. Lukyanov, V.I. Margolin, N.A. Potsar, I.A. Soltovskaya, V.S. Fantikov // Proceedings of SPIE. - 2003 - V. 5401. - C. 278 - 289

2. I. Serov, G. Lukyanov, V. Margolin, N. Potsar, I. Soltovskaya, V. Fantikov An investigation into Nano-Sized Fractal Film Structures // Abstracts of Int. Conference "Micro-and nanoelectronics - 2003", 6-th - 10-th oct., 2003, Moscow - Zvenigorod, Russia. C. 1-36.

3. И.Н. Серов, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин, Н.А. Потсар, И.А. Солтовская,

B.C. Фантиков, В.А. Тупик Получение и исследование напоразмерных пленок меди с фрактальной структурой // Микросистемная техника, 2004. - № 1. - С. 31 - 37.

4. И.Н. Серов, В.И. Марголин, В.А. Жабрев, Н.А. Потсар, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Резонансные явления в напоразмерных структурах // Инженерная физика. - 2004. - № 1. - С. 18 - 32.

5. И.Н. Серов, В.И. Марголин, В.А. Жабрев, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследование воздействия фрактальных топологий на некоторые процессы нанотехнологии // Сборник научных трудов и инженерных разработок 5-й Российской выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК" под ред. академика РАН Фролова К.В. М.: 2004. - Т. II. - С, 348 - 363.

6. И.Н. Серов, В.И. Марголин, Н.А. Потсар, И.. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследования наноразмерных пленок с фрактальной топологией // Микроэлектроника. - 2004. - Т. 33, № 5. - С. 263 - 271

7. И.Н. Серов, В.И. Марголин, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Электронно-микроскопические исследования наноразмерных пленок меди с фрактальной структурой // Тез. докл. XX Российской конф. по электронной микроскопии, Черноголовка, 1 - 4 июня 2004. - Черноголовка. - С. 60.

8. И.Н. Серов, В.И. Марголин, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Исследования наноразмерных пленок меди методами АСМ // Тез. докл. XX Российской конф. по электронной микроскопии, Черноголовка, 1-4 июня 2004. - Черноголовка. -

C. 147.

9. I.N. Serov, V.I. Margolin, I.A. Soltovskaya, V.A. Tupik, V.S. Fantikov Study of characteristic of the nano-dimensional fractal films // Book of Abstracts of Topical meeting of the European Ceramic Society Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites. - 5 - 7 July 2004. - Saint - Petersburg, С. 170 - 171.

10. I.N. Serov, V.l. Margolin, V.A. Zhabrev, V.A. Tupik, V.S. Fantikov. On the mechanism of the action of fractal-matrix structurizers on the processes of an increase on the nano-dimensional fractal f[lms // Book of Abstracts of Topical meeting of the European Ceramic Society Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites. - 5 - 7 July 2004. - Saint -Petersburg, С. 171-172.

11. И.Н. Серов, В.И. Марголин, Н.А. Потсар, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследования наноструктурированных пленок меди методами растровой и атомно-силовой микроскопии // Поверхность. - 2004. -№ 7. - С. 31 - 35.

12. И.Н. Серов, В.И. Марголин, В.А. Жабрев, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Получение и исследование наноразмерных фракталь пых пленок // Мат-лы

научно-практической конф. материаловедческих обществ России "Создание материалов с заданными свойствами: методология и моделирование. М.: МИФИ. - 2004. - С. 41-42.

13. И.Н. Серов, В.И. Марголин, В.А. Жабрев, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Эффекты дальнодействия в микро- и наноразмерных структурах // Инженерная физика. -2005. -№ 1. -С. 51 -67

14. М.С. Потехин, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследование фрактальных свойств тонких наноразмерных пленок // Вакуумная техника и технология. - 2005 - №2 - Т. 15 - С. 209 - 213.

15. В.А. Жабрев, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин, М.С. Потехин, В.А. Тупик, B.C. Фантиков, И.Н. Серов, И.А. Солтовская. Применение дифракционных оптических элементов в процессах получения фрактальных наноразмерных пленок // Официальные материалы Второго Международного форума "Голография ЭКСПО - 2005", 27 - 29 сентября 2005 г., М.: ВВЦ, С. 61 - 62. Изд-во ЗАО ВДНХ-ЭКСПО.

16. И.Н. Серов, В.И.Марголин, И.А. Солтовская, Г.Н. Лукьянов, H.A. Потсар, B.C. Фантиков, В.А. Тупик Получение и исследование наноразмерных пленок меди с фрактальной структурой // Монография. Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам. Сборник статей под ред. д.т.н., проф. П.П. Мальцева. Техносфера, 2005.- 592 с. - С. 230-241.

17. В.Т. Барченко, В.А. Жабрев, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин, И.Н. Серов, И.П. Сошников, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Исследование наноразмерных медных пленок методами РЭМ и АСМ // Тез. докл.. XXI Росс. конф. по электронной микроскопии, 5 июня - 10 июня 2006, Черноголовка.- Изд.-во Богородский печатник, 2006,- С. 118.

18. A.B. Анисимов, В.Т. Барченко, В.И. Марголин, С.К. Мирошниченко, М.С. Потехин, И.П. Сошников, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Отражательные свойства наноразмерных фрактальных пленок // Харьковская нанотехнологическая ассамблея. Том 2. Тонкие пленки в оптике и наноэлектронике. Сборник докладов 18-го Международного симпозиума "Тонкие пленки в оптике и наноэлектронике",- Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст".- 2006,- С. 240 - 243.

19. В.А. Жабрев, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин, И.Н. Серов, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Методы получения фрактальных наноразмерных пленок // Сборник научных трудов 4-й Международной специализированной выставки "Лаборатория Экспо 06",- М.: Эксподизайн, 2006.- С. 32-36.

20. Жабрев В.А., Лукьянов Г.Н., Марголин В.И., Немов С.А., Серов И.Н., Сошников И.П., Тупик В.А., Фантиков B.C. Структурные особенности и свойства фрактальных наноразмерных пленок // Сборник научных трудов 4-й Международной специализированной выставки "Лаборатория Экспо 06".- М.: Эксподизайн, 2006.- С. 3741.

21. Фантиков B.C., Мирошниченко С.К., Потехин М.С., Аммон Л.Ю. Получение и исследование наноразмерных пленок с фрактальной структурой // Материалы Международной научно-технической школы-конференции "Молодые ученые - науке, тех-

нологиям и профессиональному образованию в электронике", 5-9 дек. 2006, М.: МИРЭА, 2006, часть 2.

22. Жабрев В.А., Лукьянов Г.Н., Марголин В.И., Немов С.А., Прошин В.И., Серов И.Н., Тупик В.А., Фантиков B.C. Исследование некоторых особенностей получения фрактальных наноразмерных тонкопленочных структур // Сборник научных трудов и инженерных разработок 7-й Специализированной выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК". М.: Эксподизайн. - 2006.- С. 316319.

23. Жабрев В.А., Лукьянов Т.Н., Марголин В.И., Немов С.А., Прошин В.И., Серов И.Н., Тупик В.А., Фантиков B.C. Фрактальные наноразмерные пленки и их свойства // Сборник научных трудов и инженерных разработок 7-й Специализированной выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК". М.: Эксподизайн. - 2006,- С. 320-323.

24. Анисимов A.B., Барченко В.Т., Мирошниченко С.К., Потехин М.С., Сошников И.П., Тупик В.А., Фантиков B.C. Особенности применения метода магнетронного распыления для получения фрактальных пленок // Харьковская нанотехнологическая ассамблея. Том 2. Тонкие пленки в оптике и наноэлектронике. Сборник докладов 18-го Международного симпозиума "Тонкие пленки в оптике и наноэлектронике",- Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст",- 2006,- С. 236 - 239.

25. Анисимов A.B., Барченко В.Т., Мирошниченко С.К., Потехин М.С., Сошников И.П., Тупик В.А., Фантиков B.C. Наноструктурные наноразмерные покрытия и перспективы их применения // Харьковская нанотехнологическая ассамблея. Том 2. Тонкие пленки в оптике и наноэлектронике. Сборник докладов 18-го Международного симпозиума "Тонкие пленки в оптике и наноэлектронике",- Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст".- 2006,- С. 244 - 247.

26. Жабрев В.А., Мамыкин А.И., Марголин В.И., Лукьянов Г.Н., Тупик В.А., Потехин М.С., Фантиков B.C. Моделирование процессов роста фрактальных наноразмерных пленок // Харьковская нанотехнологическая Ассамблея-2007, 23-27 апреля 2007, Харьков,- Сборник докладов 19-го Международного симпозиума "Тонкие пленки в оптике, нанофотонике и наноэлектронике" и 2-го Международного научно-технического семинара "Вакуумно-дуговой разряд с холодным катодом: физика, технология и устройства",- Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2007,- Т.2 Тонкие пленки,- С. 62 - 66.

Подписано в печать 13.11. 09. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 94.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Понятие о фракталах и фрактальных структурах.

1.2 Методы создания неравновесных условий.

1.3 Удельное сопротивление наноразменых металлических пленок.

1.4 Выводы по главе.

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК С ФРАКТАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ.

2.1 Взаимодействие КДР с электромагнитными полями, генерируемыми при магнетронном ионном распылении.

2.2 Криволинейные дифракционные решетки и их свойства.

2.3 Применение КДР для получения фрактальных наноразмерных пленок.

2.4 Экспериментальное оборудование.

2.5 Моделирование роста фрактального кластера.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1 Исследование полученных пленок с помощью оптической микроскопии, РЭМ и АСМ.

3.2 Исследования влияния КДР на параметры газового плазменного столба в камере установки ионного магнетронного распыления.

3.3 Исследования диаграмм направленности образцов при взаимодействии с электромагнитным излучением миллиметрового диапазона.

3.4 Исследование «эффекта репликации» и «эффекта памяти».

3.5 Исследование зависимости сопротивления от температуры наноразмерных пленок.

3.6 Расчет фрактальной размерности структуры получаемых наноразмерных пленок.

3.7 Выводы по главе.

ВЫВОДЫ.

Актуальность исследования.

В последнее время значительное внимание уделяется проблемам, возникающим при получении и исследовании наноразмерных структур в различных областях науки и техники, включая наноча-стицы и наноразмерные пленки [1-4]. Развитие нанотехнологии приводит к необходимости осваивать нанометровый диапазон размеров элементов и разрабатывать практически реализуемые технологии, позволяющие оперировать объектами на атомарном и молекулярном уровне и использовать получаемые структуры как в нано-, так и в микро- и макротехнике. Согласно данным анализа, проведенного в [5], прирост в публикациях по нанотехнологии только с 1989 по 1998 год составил 27%. Что касается патентов, то на долю России их приходится 1,1% от общего числа [6]. Необходимость развития нанотех-нологической науки отмечается и в "Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года", одобренной Правительством Российской Федерации (18 ноября 2004 г.) и в послании президента РФ Путина В.В. Федеральному Собранию РФ [7].

Соизмеримость размеров нанообъекта и локальной области материала с характерным размером для того или иного физического явления (дрейф носителей заряда, магнитные явления в доменах, и т.д.) вызывает разнообразные размерные эффекты, а увеличенная поверхностная энергия наночастиц и пленок приводит к особому состоянию материалов, находящихся в ультрадисперсном состоянии. К примеру, для поверхностных структур с нанометрическими размерами напряженности локальных электрических полей приближаются к внутриатомным полям (Е = 108—109 В/см), при этом начинают проявляться эффекты изменения электронно-зонной структуры. Могут изменяться межатомные расстояния и происходить перестройка кристаллической структуры вплоть до перехода кристаллической структуры в аморфное состояние [8]. Поверхностные атомы материала образуют силовое поле, которое способствует образованию на поверхности подвижных групп атомов и кластеров, причем над поверхностью материала в процессе кристаллизации потенциал поля максимален, что приводит к высокой вероятности ассоциации атомов в кластер и низкой вероятности распада этого кластера [9].

Другой особенностью при создании наноэлементов является характерная зависимость функциональных свойств от геометрических размеров. Если в микроэлектронике изменение размеров структурных элементов вызывает только изменение величины параметров, то в наноэлектронике возникают новые функциональные возможности, требующие, однако, перехода к более упорядоченным средам [10]. Поэтому весьма актуальным является разработка устройств использующих наноразмерные и наноструктурные материалы. Особый интерес представляют в этом плане фрактальные наноразмерные структуры, отличающиеся по своим свойствам от обычных нанораз-мерных структур так же, как наноразмерные структуры отличаются от микроструктур и макроструктур [11].

Применение принципов фрактальной геометрии и фрактальной физики в традиционных областях радиоэлектроники, таких как разработка антенных и радиолокационных устройств [12-14], дискретных элементов и даже компьютерных сетей [15-17] получило достаточно широкое распространение на практике. В области материаловедения, получения и исследования наноразмерных частиц и кластеров, наноразмерных пленок фрактальная физика уже занимает прочные позиции. Наноразмерные материалы с фрактальной структурой, обладающие совершенно уникальными свойствами [18, 19], обусловленными их структурными, топологическими и морфологическими особенностями [20-22], могут позволить реализовать технические и инженерные разработки, выходящие за пределы традиционных возможностей и технологий.

Цели и задачи исследования.

Целью работы является разработка методики синтеза фрактальных наноразмерных пленок меди с помощью метода ионного магне-тронного распыления на постоянном токе, моделирование процессов их зарождения и роста, а также исследование топологии и морфологии поверхности получаемых медных пленок, фазового и химического состава, удельного сопротивления, диаграмм направленности на отражение при облучении 3-мм электромагнитным излучением.

Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать технологию получения медных наноразмерных пленок с фрактальной структурой.

2. Оценить влияние дифракционной картины электромагнитного поля, возникающей над поверхностью КДР, на процессы роста наноразмерных медных пленок.

3. Исследовать геометрические, электрические, оптические и другие свойства полученных наноразмерных медных пленок.

Научная новизна.

Впервые разработана технология получения на подложке наноразмерных металлических пленок, имеющих фрактальную структуру за счет воздействия на процессы образования и роста пленок, интерференционных полей дифракционных решеток сложной формы. Необходимым условием образования тонкопленочных фрактальных структур являются наличие потока вещества, обеспечение градиента концентрации вещества и воздействие поля на вещество [23]. Показано, что интерференционные поля оказывают воздействие на рост пленок и процессы, протекающие в плазменном столбе газового разряда. Установлено, что получаемые таким образом пленки имеют фрактальную структуру на всех уровнях увеличения, доступных современной аналитической аппаратуре, причем на уровне исследования атомно-силовой микроскопии установлено, что пленки имеют упорядоченную структуру из нанокластеров размером 50-70 нм. Свойства тонких наноразмерных металлических пленок, имеющих фрактальную структуру, отличаются от свойств аналогичных обычных наноразмерных пленок из тех же материалов. Исследована зависимость удельного сопротивления фрактальных пленок меди от температуры (в диапазоне температур 77-300К). Полученная зависимость объясняется тем, что процессы эволюции в таких структурах после их образования продолжают развиваться, а повышение температуры ускоряет эти эволюционные процессы.

Диаграмма направленности (ДН) наноразмерных медных пленок, имеющих фрактальную структуру, при воздействии на них электромагнитным излучением 3-мм диапазона, отличается от диаграммы направленности, получаемой при таких же условиях, от обычных наноразмерных пленок из тех же материалов. Диаграмма направленности наноразмерных медных пленок, имеющих фрактальную структуру, по форме подобна диаграмме направленности от КДР при одинаковых условиях эксперимента.

Научная новизна полученных результатов подтверждается публикацией полученных результатов в рецензируемых и реферируемых научных и научно-технических журналах России, в том числе и журналах РАН и обсуждением полученных результатов на Российских и Международных конференциях.

Объекты исследования.

Объектами исследования являются металлические пленки меди и никеля с фрактальной структурой, полученные с помощью метода магнетронного ионного распыления (МИР).

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Технология применения интерференционных полей позволяет стимулировать рост наноразмерных металлических пленок с фрактальной структурой.

2. Доказано влияние интерференционного поля, генерируемого криволинейной дифракционной решеткой, на процессы происходящие в газовом разряде при ионном магнетронном распылении и инициацию самоорганизации в синтезируемых наноразмерных металлических пленках.

3. Фрактальная наноразмерная пленка меди обладает эффектом памяти, «запоминая» значение удельного сопротивления при максимальной температуре, которой была подвергнута.

Практическая значимость полученных результатов.

1. Разработанная технология позволяет получать на поверхности подложки упорядоченную структуру из нанокластеров.

2. Полученные фрактальные наноразмерные пленки меди обладают эффектом памяти и рекомендуются для разработки одноразовых пленочных датчиков температуры и покрытий специального назначения.

3. Оптические свойства полученных фрактальных пленок позволяют применять их для производства архитектурного стекла специального назначения.

Методологическая и теоретическая основа исследования

Методологической и теоретической основой являлись работы академика Шевченко В.Я., основоположников фрактальной геометрии и фрактальной физики Мандельброта Б., Шредера М., Бунина

И.Ж., Кузяева И.Р., Ивановой B.C., Встовского Г.В., Золотухина И.В.; работы представителей школы В.А. Сойфера по разработке и использованию дифракционных оптических элементов сложной формы, генерирующих световые поля различной конфигурации в ближней и дальней зоне. В качестве методов экспериментальных исследований структуры и морфологии пленок использовались высокоразрешающая оптическая микроскопия, растровая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия; рентгеноструктурный анализ, электрофизические свойства исследовались зондовыми методами; оптические свойства - методами спектрофотометрии.

Апробация.

Результаты диссертационной работы докладывались на Международной конференции "Микро- и наноэлектроника - 2003", 6-10 октября, Москва - Звенигород; XX и XXI Российской конф. по электронной микроскопии, Черноголовка, 1-4 июня 2004, 5-9 июня 2006; Конгрессе Европейского Керамического общества "Наночасти-цы, Наноструктуры, Нанокомпозиты", 5-7 июля 2004 г., Санкт-Петербург; 5-ой Международной конференции "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении", 3-5 окт. 2004, Воронеж; научно-практической конференции в рамках 5-й Российской специализированной выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК", Москва, ВВЦ, октябрь 2004; Научно-практической конференции мате'риаловедческих обществ России "Создание материалов с заданными свойствами: методология и моделирование, Москва, МИФИ, 2004; XIV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел РЭМ-2005, 30 мая - 3 июня 2005 г., Черноголовка; Втором Международном форуме "Голография ЭКСПО - 2005", 27 - 29 сентября 2005 г., Москва, ВВЦ; Научно-практической конференции "Нанотехнологии - производст-ву-2005",

30 ноября - 1 декабря 2005., Фрязино-Москва; Научно-технических семинарах "Вакуумная техника и технология — 2005", "Вакуумная техника и технология - 2006", Санкт-Петербург, 21 - 24 июня 2005 г., апрель 2006; Харьковской Международной нанотехнологической Ассамблее 2007; XV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, 4 июня - 7 июня 2007, г. Черноголовка.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 научных работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 21 работа в других журналах и материалах научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 134 наименования, и 5 приложений. Основная часть работы изложена на 181 странице машинописного текста. Работа содержит 10 таблиц и 196 рисунков.

ВЫВОДЫ

В результате проведенного исследования были сделаны следующие выводы:

1. Разработана технология получения наноразмерных пленок обладающих внутренней фрактальной структурой.

2. Полученные под воздействием КДР наноразмерные пленки имеют фрактальную структуру на всех уровнях, фиксируемых современной аналитической аппаратурой, что соответствует принципу масштабной инвариантности для фрактальных структур.

3. При нагреве наноразмерных пленок с фрактальной структурой в них происходят необратимые эволюционные изменения, приводящие к изменению удельного сопротивления, что может быть использовано для создания одноразовых датчиков температуры на основе тугоплавких материалов.

4. Оптические и электрофизические свойства фрактальных наноразмерных пленок отличаются от свойств пленок, не обладающих фрактальной структурой, что позволяет использовать их для практических целей.

1. Алферов Ж.И. Наноматериалы и нанотехнологии / Ж.И. Алферов, A.JL Асеев, C.B. Гапонов и др. // Микросистемная техника. -2003, № 8. С. 3 13.

2. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. / Под ред. М.К. Ро-ко, P.C. Уильямса, П. Аливисатоса. М.: Мир, 2002. - 292 с.

3. Ч. Пул, Ф. Оуэне Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004. -328 с.

4. Сергеев Г.Б. Нанохимия. М.: Изд-во МГУ, 2003. - 288 с.

5. Compano R., Hullmann A. Forecasting the development of nanotechnology with the help of science and technology indicators // Nanotechnology, v. 13, 2002, № 3, pp. 243 247.

6. M. Роко Перспективы развития нанотехнологии: национальные программы, проблемы образования // Рос. хим. ж. 2002. T. XLVI. № 5. С. 90 95.

7. Белая книга. Исследования в области наночастиц, наноструктур и нанокомпозитов в Российской Федерации. -М.: Издательство ЛКИ, 2006. 243 с.

8. Ежовский Ю.К. Поверхностные наноструктуры — перспективы синтеза и использования // СОЖ. 2000. Т. 6. № 1. С. 56 63.

9. Полторацкий Э.А., Рычков Г.С. Функциональные элементы в наноэлектронике // Тез. докл. Российской конф. Микроэлектроника -94. -М., 1994. часть 2.- С. 497 498.

10. В.Г. Лифшиц, А.А. Саранин, С.В. Рыжков и др. Поверхностные фазы как материал для нанотехнологий на поверхности кремния // Химия поверхности и синтез наноразмерных систем.- Сб. трудов. -СПб.: 2002.- С. 69 76

11. С. Puente-Baliarda, J. Romeu, R. Pous, and A. Cardama, "On the behavior of the Sierpinski multiband fractal antenna," IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 46, pp. 517-524, Apr. 1998.

12. C. Puente-Baliarda, J. Romeu, and A. Cardama, "The Koch monopole: a small fractal antenna," IEEE Trans.Antennas Propagat., vol. 48, pp. 1773-1781, Nov. 2000.

13. C. Puente and R. Pous, "Fractal design of multiband and low side-lobearrays," IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 44, pp. 1-10, May 1996.

14. Апрелов С.А., Гайдуков Г.Н., Герасименко H.H., Медетов Н.А. Фрактальный анализ упорядоченности поверхностных микроструктур // Изв. ВУЗов. Электрон. 2005. № 2.- С. 25 — 31.

15. Шелухин О.И., Тенякшев А.В., Осин А.В., Фрактальные процессы в телекоммуникациях. / Под ред. О.И. Шелухина. Монография — М.: Радиотехника, 2003. 418 с.

16. Серов И.Н., Жабрев В.А., Марголин В.И. Проблемы нанотех-нологии в современном материаловедении // Физика и химия стекла. 2003, Т. 29, № 2. С. 242 256.

17. Чеховой А.Н. Нанотехнология вокруг нас: синергетика нано-конструирования в промышленности и экологии. -М.: Издательство ООО «Эксподизайн», 2005, 114 с.

18. Нанотехнологии производству - 2006. Труды конференции, 29 ноября - 30 ноября 2006 г., Фрязино, 2006. -М.: Янус-К, 427 с.

19. Ю.В. Соколов, B.C. Железный Получение, структура и некоторые физические свойства углеродного депозита и хрома, имеющих фрактальное строение // Письма в ЖТФ, 2003, Т. 29, вып. 15, С. 24 -28.

20. Mandelbrot В.В. Les Objects fractals. Paris: Flammarion, 1975, pp. 1 85.

21. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Институт компьютерных исследований, 2002, 656 с.

22. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. Москва: Постмаркет, 2000. 352 с.

23. Ватолин Д. Применение фракталов в машинной графике. // Computerworld-PoccHfl.-1995.-N15.-c.l 1.

24. Chaos: Making a New Science: By James Gleick. New York: Viking, 1987 (Penguin, 1988), 354 pp.

25. Федер Е. Фракталы. Пер. с англ.-М.: Мир, 1991.-254с. (Jens Feder, Plenum Press, NewYork, 1988)

26. Ma Ш. Современная теория критических явлений. М. 1980. 298 с.

27. Соколов И.М. Размерности и другие геометрические критические показатели в теории протекания. // УФН. 1986. Т. 150. № 2. С. 221 255.

28. Зельдович Я.Б., Соколов Д.Д. Фракталы, подобие, промежуточная асимптотика. // УФН. 1985. Т. 146. № 3. С. 493 506.

29. Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. М.: Наука, 1991, 43 с.

30. Федер Е. Фракталы. -М. Мир, 1991, 260 с.

31. Встовский Г.В. Введение в мультифрактальную параметризацию структур материалов / Г.В. Встовский, А.Г. Колмаков, И.Ж. Бунин / Москва-Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика", 2001, 116 с.

32. Рембеза Е.С. Симметрия фрактальной структуры нанокри-сталлических пленок диоксида олова / Е.С. Рембеза, И.А. Попова, А.П. Павин и др. // Электроника и информатика: Тез. докл. IV Межд. конф., Зеленоград, 19 21 ноября 2002, М.: 2002. - С. 226 - 227

33. Шевченко В .Я., Мадисон А.Е., Шудегов В.Е. Фрагментарность и метаморфозы наноструктур // Физика и химия стекла. 2003. -Т. 29, № 6. С. 809 - 816.

34. Лукьянов Г.Н. Методы исследований систем с детерминированным хаосом: Учебное пособие / Г.Н. Лукьянов — СПб.: изд-во СПбГИТМО (ТУ), 1997. 63 с.

35. Кауль А.Р. Тонкие пленки / Кауль А.Р. Режим доступа: http://www.chem.msu.su/rus/teaching/vtsp/10.html. Дата обращения: 01.09.2005.

36. Ю.В.Панфилов Оборудование для нанесения тонких пленок в вакууме // Харьковская научная ассамблея, 2000 г., Харьков, С. 204212.

37. Б.С. Данилин. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М.: «Энергоатомиздат», 1989, -248 с.

38. Б.С. Данилин, В. К. Сырчин. Магнетронные распылительные системы. — М.: Радио и связь, 1982. — 73 с.

39. K.Wasa, S.Hayakawa. Handbook of sputter deposition technology. Principles, technology and applications. New Jersey. USA: "Noyes Publications", 1991, p. 304.

40. Handbook of deposition technologies for films and coatings / Ed. R.F.Bunshah, 2-nd ed. New Jersey. USA: "Noyes Publications", 1994, p. 212.

41. R.J. Hill, S.J. Nadel. Coated glass. Applications and markets. Fairfield, CA, USA: "BOC Coating Technology", 1999, p.342.

42. Г. Хакен Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам: Пер. с англ. / Предисл. Ю.Л. Климонто-вича. Изд. 2-е, доп. М: Ком Книга, 2005. -248 с.

43. Сойфер В.А. Компьютерная оптика. Часть 1. Дифракционные оптические элементы // Соросовский образовательный журнал, 1999, №4, с. 110-115.

44. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. / М.: Прогресс, 1986. 431 с.

45. Хмелевская B.C. Процессы самоорганизации в твердом теле / СОЖ. Т. 6. № 6, 2000. С. 85 -91.

46. В.А. Кутовой, A.A. Николаенко, П.И. Стоев, H.A. Хижняк Изучение поверхностного импеданса меди при температуре жидкого азота // Сборник трудов Харьковской научной ассамблеи ISPM-8, -Харьков: НИЦ ХФТИ, "Константа".- 2003.- С. 190-196.

47. Я.И. Лепих Нанесение меди в вакууме методом газотранспортной реакции // Сборник докладов 14-го Межд. симпозиума "Тонкие пленки в оптике и электронике".- Харьков: НИЦ ХФТИ, "Константа". 2002.- С. 33 35

48. Шестопалов В.П., Литвиненко Л.Н., Масалов С.А., Сологуб У.Б. Дифракция волн на решетках. Харьков, Изд-во харьковского университета, 1973,287 с.

49. Шестопалов В.П., Сиренко Ю.К. Динамическая теория решеток. Киев, Наук, думка, 1989, 216 с.

50. Шестопалов В.П., Кириленко А.а., Рудь JI.A. Резонансное рассеяние волн, Т.2, Волноводные неоднородности. Киев: Наук, думка, 1986, 216 с.

51. Методы компьютерной оптики:Учеб. пособие для вузов/А.В. Волков и др. Под ред. В.А. Сойфера.-М.:Физматлит,2000.-688 с.

52. Khonina S.N., Kotlyar V.V., Soifer V.A. Techniques for encoding composite diffractive optical elements // Proceedings of SPIE. 2003. - v. 5036. - p. 493 - 498.

53. Doskolovich L.L., Soifer V.A., Kazanski N.L., Perlo P., Repetto P. Design of DOE for multiwavelength demultiplexing and spatial focusing // Proceedings of SPIE. 2004. - v. 5485. - p. 98 - 106.

54. Иванова Т.В. Введение в прикладную и компьютерную оптику. Конспект лекций. СПб.: СПб ГИТМО (ТУ), 2002. - 93 с.

55. Сойфер В.А. Компьютерная оптика. Часть 1. Дифракционные оптические элементы // Соросовский образовательный журнал, 1999, №4, с. 110-115.

56. Berrggren К.К., Prentiss М., Timp G.L., Behringer R.E. Calculation of atomic positions in nanometer-scale directwrite optical lithography with an optical standing wave // J. Opt. Soc. Amer. В.- 1994.- 11, № 7. 1166 1176

57. Патент 2212375 РФ / Способ получения тонких пленок с фрактальной структурой / И.Н. Серов, В.И. Марголин (РФ). Заявл. 04.11.2002.

58. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.

59. Зосимов В.В., Лямшев Л.М. Фракталы в волновых процессах // УФН. 1995. Т. 165. № 4. С. 361 402.

60. А.Г.Забродский, С.А.Немов, Ю.И.Равич Электронные свойства неупорядоченных систем С.-П., Наука, 2000. -72 с.

61. Венгер Е.Ф., Завадский С.Н., Розувалов С.Г. и др. Фрактальная структура спектров многослойных диэлектрических покрытий // Оптика и спектр. 1996. Т. 80. № 2. С. 248 250.

62. Кистенев Ю.В. Шаповалов А.В. Абсорбционные свойства резонансных мультифрактальных структур // Оптика и спектр. 1996. Т. 80. № 4. С. 695 698.

63. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. -М.: Мир. 1990. Т. 1. 349 с. Т. 2. 399 с.

64. Шустер Г. Детерминированный хаос: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 240 с.

65. Баренблатт Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 255 с.

66. Мамыкин А.И., Мошников В.А., Ильин А.Ю. и др. Исследование структуры поверхности пористого кремния методом ядерного магнитного резонанса // ФТП. 1995. Т. 29. № 10. С. 1874 1877.

67. Мамыкин А.И., Ильин А.Ю., Горелик А.И. Диагностика суб-микропор в кремнии // Тез. докл. I Всероссийской конф. "Кремний-96". М.: 1996. С. 280.

68. Мамыкин А.И., Ильин А.Ю., Мошников В.А. Магнитнорезо-нансная спектроскопия пористых квантово-размерных структур // ФТП. 1998. Т. 32. № 3. С. 356 358.

69. Pickering С., Beale M., Robbins D.J. a. о. Optical studies of the structure of porous silicon films formed in p-type degenerate and nondegenerate silicon// J. Phys. C: Solid State Phys. 1984. Vol. 17. No. P. 6535- 6552.

70. Mizayama К., Mijazaki S., Horese M. Exitation and recombination process in porous silicon. // Solid State Commun. 1995. Vol. 93. No. 10. P. 841 847.

71. Серов И.Н, Копыльцов А.В., Лукьянов Г.Н.Взаимодействие самоаффинного рельефа поверхности полупроводниковой пластины с электромагнитным излучением // Мат-лы конф. "Нанотехнологии -производству-2006", 24 ноября 30 ноября 2006. - Фрязино. 2006. С 134.

72. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука. 1980. 536 с.

73. Dassas Y., Duby P. Diffusion toward Fractal Interfaces Potentio-static, Galvanostatic, and Linear Sweep Voltammetric Techniques // J.Electrochem.Soc., v.142, 12, P.4175-4180.

74. Miller K.S., Ross B. An introduction to the fractional calculus and fractional differential equations. New York. Wiley. 1993.

75. B.M. Иевлев, E.B. Шведов, Д.В. Москалев Молекулярно-динамическое моделирование формы нанокластера металла на поверхности кристалла // Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение-2002. Вып. 1.12,- С. 65 68;

76. В.М. Иевлев, Е.В. Шведов, Д.В. Москалев Молекулярно-динамическое моделирование процессов роста одно- и двухкомпо-нентного нанокластеров на поверхности кристалла // Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение-2003. Вып. 1.14.- С. 40 44;

77. Д.В. Москалев, Е.В. Шведов Компьютерное моделирование начальных стадий конденсации металлических пленок // Научная сессия МИФИ-2002: Сб. науч. трудов.- М.: 2002.- Т. 9.- С. 196.

78. Барвинок В.А. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления / В.А. Барвинок, В.И. Богданович. М.: Машиностроение, 1999. - 309 с.

79. Броудай И. Физические основы микротехнологии / И. Бро-удай, Мерей Дж. / пер. с англ.- М.: Мир, 1985. 496 с.

80. Серов И.Н. Исследование фрактально-структурированных тонких пленок / И.Н. Серов, Г.Н. Бельская, И.А. Солтовская, В.А. Жабрев, В.И. Марголин и др.// Электроника и информатика: Тез. докл. IV Межд. научно-техн. конф., М.: 2002. Часть 1. - С. 123 - 124.

81. Иевлев В.М. Компактные пленочные наноструктуры: структурный аспект проблемы / В.М. Иевлев // Тонкие пленки в оптике и электронике: Сб. докл. 15-го Межд. симп. Харьков, ННЦ ХФТИ, "Константа". 2003. - С. 82 - 96.

82. Кукушкин С.А. Процессы конденсации тонких пленок / С.А. Кукушкин, A.B. Осипов // УФН. Т. 168, № 10. - 1998. - С. 1083 -1116.

83. Русанов А.И. Удивительный мир наноструктур / А.И. Русанов // Журнал общей химии. 2002. - Т. 72 (134), Вып. 4. - С. 532 - 549

84. Цытович В.Н. Плазменно пылевые кристаллы, капли и облака / В.Н. Цытович // УФН. Т. 167, № 1. - 1997. - С. 57 - 99.

85. Имри Й. Введение в мезоскопическую физику / Й. Имри. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 304 с.

86. Бинги В.Н. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы / В.Н. Бинги, A.B. Савин // УФН. -2003. Т. 173, № 3. - С. 265 - 300.

87. Карнаухов A.B. Диссипативный резонанс и его роль в механизмах действия электромагнитного излучения на биологические и физико-химические системы / A.B. Карнаухов // Биофизика. 1997. - Т. 42, вып. 4. - С. 971 - 979.

88. Карнаухов A.B. Диссипативный резонанс — новый класс физических явлений. Некоторые подходы к аналитическому описанию /

89. A.B. Карнаухов, В.О. Пономарев // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2001. - № 8. - С. 23 — 3 1.

90. Гиваргизов Е.И. Искусственная эпитаксия / Е.И. Гиваргизов.- М.: Наука, 1988. 176 с.

91. Дистлер Г.И. Получение тонких пленок с гладкой поверхностью методом дальнодействующей кристаллизации / Г.И. Дистлер,

92. B.М. Каневский, Д.М. Герасимов // Изв. АН СССР. Сер. физич. 1984.- Т. 48, № 9. С. 1698 - 1702.

93. Практическая растровая электронная микроскопия под ред. Дж. Гоулдстейна и X. Яковица. М.: Мир, 1978. 656 с.

94. Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров / Б.М. Смирнов. М.: Наука, 1991. - 136 с.

95. An Investigation Into Nano-Dimensional Fractal Film Structures / I.N. Serov, G.N. Lukyanov, V.I. Margolin, N.A. Potsar, I.A. Soltovskaya, V.S. Fantikov // Proceedings of SPIE. 2003 - V. 5401. - C. 278 - 289

96. И.Н. Серов, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин, Н.А. Потсар, И.А. Солтовская, B.C. Фантиков, В.А. Тупик Получение и исследование наноразмерных пленок меди с фрактальной структурой // Микросистемная техника, 2004. № 1. - С. 31 - 37.

97. И.Н. Серов, В.И. Марголин, В.А. Жабрев, Н.А. Потсар, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Резонансные явления в наноразмерных структурах // Инженерная физика. 2004. - № 1. - С. 18 — 32.

98. И.Н. Серов, В.И. Марголин, Н.А. Потсар, И. Солтовская,

99. B.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследования наноразмерных пленок с фрактальной топологией // Микроэлектроника. 2004. — Т. 33, № 5. —1. C. 263 271

100. И.Н. Серов, В.И. Марголин, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков. Исследования наноразмерных пленок меди методами АСМ // Тез. докл. XX Российской конф. по электронной микроскопии, Черноголовка, 1-4 июня 2004. Черноголовка. 2004. - С. 147.

101. И.Н. Серов, В.И. Марголин, H.A. Потсар, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследования наноструктурированных пленок меди методами растровой и атомно-силовой микроскопии // Поверхность. 2004. - № 7. - С. 31 - 35.

102. И.Н. Серов, В.И. Марголин, В.А. Жабрев, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Эффекты дальнодействия в микро- и наноразмерных структурах // Инженерная физика. 2005. - № 1. - С. 51 - 67

103. В.А. Жабрев, Г.Н. Лукьянов, В.И. Марголин, М.С. Потехин,

104. М.С. Потехин, И.А. Солтовская, В.А. Тупик, B.C. Фантиков Исследование фрактальных свойств тонких наноразмерных пленок // Вакуумная техника и технология. — 2005 №2 - Т. 15 - С. 209 - 213.