5.Образование адсорбционной фазы и зародышей конденсированной фазы

В результате взаимодействия атомов потока с поверхностью определенная их часть адсорбируется. При этом плотность адсорбированных атомов n_а [ат./м²] зависит от плотности потока атомов, взаимодействующих с поверхностью, j и определяется вероятностью десорбции атомов. Вероятность десорбции атомов

Ŵ= n_а/_а,

где _а = _о exp (E_а /kT)– время жизни в адсорбированном состоянии,

E_а – энергия связи с поверхностью;

k – постоянная Больцмана.

При прекращении поступления атомов на поверхность происходит их десорбция и через время _а они все покинут поверхность. При некоторых, относительно высоких значениях плотности адсорбционной фазы происходит зародышеобразование конденсированной фазы. В общем случае возможны два основных механизма образования зародышей:

1) Образование зародышей вследствие флуктуации плотности адсорбированных атомов.

2) Зародышеобразование на дефектах, участках поверхности с более высоким потенциалом взаимодействия.

_{Зародышеобразование по флуктуационному механизму протекает когда на пов-ти подложки образуется адсорбционная база с плотностью превышающей критическую. Cледует, что термодинамическая теория предполагает непрерывное изменение поверхностной энергии и энергии Гиббса.}

_{Существуют пороговые значения плотности потока падающих частиц, ниже которых не происходит зарождение конденсированой фазы. Они зависят от температуры. При низкой температуре подложки значение снижается. Максимальное значение при кот происходит конденсация наз. критической температурой.}

_{Присоединение центров зародышеобразования друг к другу осуществляется 2 способами:}

_{1)захват атомов из газовой фазы;}

_{2) захват зародыша дифундирующих по поверхности адсорбируемых атомов;}

6. Термодинамическая теория зародышеобразования.

В данной теории зародыш критического размера рассматривается как микрочастица конденсированной фазы, имеющая наиболее высокую энергию Гиббса G ) и дальнейший его рост сопровождается снижением энергии. Критическому размеру зародыша соответствует максимум свободной энергии.

Термодинамическая теория предполагает непрерывное изменение поверхностной энергии и свободной энергии Гиббса. Для описания частиц малого размера это условие не всегда выполняется.

Термодинамическая теория предполагает непрерывное изменение поверхностной энергии и свободной энергии Гиббса. Анализ теории:

1) Существуют некоторые пороговые значения плотности потока падающих частиц j_к, ниже которого зарождение конденсированной фазы не происходит.

2) Пороговое значение j_к зависит от температуры; при снижении температуры поверхности подложки, пороговое значение j_к снижается.

3)По отношению к температуре. Максимальное значение температуры при которой происходит конденсация получила название критическая температура. Значение зависит от природы атомов металла, плотности падающих частиц состояния поверхности подложки.

Наличие в падающем на поверхность потоке заряженных частиц способствует зародышеобразованию. Присоединение атомов к зародышам осущ. 2 спос:

1)непосредственный захват атомов из газовой фазы

2) Захват зародыша диффундирующих по поверхности подложки адсорбированных атомов.

Для характеристики процесса осаждения вводят в рассмотрение зону захвата зародыша - эффективный участок поверхности, при попадании на который, атом неизбежно конденсируется, т.е. захватывается зародышем.