Особенности структуры, связанные с характером зарождения тонких пленок

Если критический зародыш содержит не менее двух атомов и свободная энергия образования его из паровой фазы положи­тельна, то в соответствии с теорией зарождения должен суще­ствовать энергетический барьер, препятствующий возникнове­нию устойчивого осадка. При наличии такого энергетического барьера пленка на ранних стадиях роста будет обладать островковой структурой. Особенности структуры пленок, связанные с существованием энергетического барьера, можно выяснить, рас­сматривая два предельных случая: 1) существует очень большой барьер, т. е. критические зародыши очень крупные и свободная энергия образования высока, и 2) энергетиче­ский барьер очень мал или вообще отсутствует.

Рассмотрим теперь структуру напылённой пленки на стадии, когда ее средняя толщина составляет несколько моноатомныя слоев. Если энергетический барьер велик, пленка будет состоять всего из нескольких крупных агрегатов. Значительный размер этих агрегатов обусловлен большой величиной их минимально возможного критического размера, а их малое число связано с относительно низкой частотой зарождения этих скоплений. Напротив, пленка, образовавшаяся в условиях существование низкого барьера, должна состоять из многочисленных, но мелких агре­гатов, поскольку в этом случае минимальный размер стабиль­ного зародыша мал, а частота зарождения велика.

Пленка, состоящая из большого числа мелких островков, становится сплошной при относительно малом значении средней толщины, поскольку эти островки уже на ранних стадиях процесса осаждения соприкасаются и срастаются друг с другом. С другой стороны, островковая структура в пленке, состоящей всего из нескольких крупных островков, сохраняется до относительно высоких значений средней 'толщины пленки (такие островки являются трехмерными, т. е. они имеют заметные размеры в направлении, перпендикулярном плоскости пленки.) Для защиты металлических конструкций от воздействий внешней среды применимы подобные осаждаемые пленки. 

Влияние условии зарождения часто проявляется даже на той стадии, когда островки объединяются вместе, образуя зерна сплошной пленки: при высоком энергетическом барьере образуется крупнозернистая пленка, а в случае низкого барьера - мелкозернистая. Следовательно, различная величина барьера зарождения может приводить к формированию резко отличающихся структур в тонких пленках. Более того, условии зарождения могут оказывать влияние на характер структуры даже толстых пленок.