Структура и физические свойства пленок

Подробное обсуждение связи между структурой и макроскопическими физическими свойствами выходит за пределы данной статьи. Причинами от­клонений от свойств массивных образцов могут послужить ма­лая толщина пленок, большое отношение поверхности к объему и возможное сильное структурное разупорядочение. Малая тол­щина приводит к таким явлениям, как туннельный эффект в «сандвичах» металл — диэлектрик — металл, увеличение элек­тросопротивления и уменьшение температурного коэффициента электросопротивления из-за возрастания поверхностного рассея­ния носителей, изменение сверхпроводящих свойств, когда тол­щина сравнима с глубиной проникновения магнитного поля, и другие электрические, магнитные и механические эффекты. Во многих теориях толщина слоя является важным параметром, и по этой причине пленки часто являются хорошим средством экс­периментальной проверки таких теорий. Однако, чтобы получить однозначные результаты, нужно сохранять неизменными различ­ные структурные свойства пленок, и часто это является очень трудной задачей, требующей полного понимания влияния пара­метров напыления и условий осаждения в ультравысоком ва­кууме.

Высокое отношение поверхности к объему в пленках, иногда увеличенное за счет пористости, влияет на такие явления, как адсорбция газа, диффузия, химические реакции на поверхности пленки или на внутренних поверхностях раздела и т. д. Условия термодинамического равновесия могут сильно отличаться от условий в объеме, поскольку большая часть атомов лежит на поверхности.

Пленки с сильным структурным разупорядочением, как, на­пример, аморфные полуметаллические и полупроводниковые, могут отличаться от массивных образцов по своим механиче­ским, электрическим и магнитным свойствам на несколько по­рядков величины. Исследование таких пленок и их отжиг часто помогают установить, основывается ли данное свойство на взаимодействии с ближайшими соседними атомами или на-резо­нансных эффектах кристаллической решетки в целом.