ТОНКИЕ ПЛЕНКИ

Твёрдые слои толщиной не св. 1 - 3 мкм. Т. п. различаются по материалу (металлич., ПП, диэлектрич., магн., пьезоэлектрич., сверхпроводящие и др.), структуре (монокрист., поликрист., аморфные), характеру распределения вещества в слое (сплошные и островковые, не образующие сплошного слоя вещества), способу нанесения и т. д. Для получения Т. п. используют разл. физ. и хим. процессы: термич. вакуумное напыление, катодное распыление, электролиз, пиролиз, термич. окисление и др. (см. Тонкоплёночная технология). 

Физ. свойства Т. п. могут существенно отличаться от соответствующих свойств массивных материалов. Это связано с размерными эффектами, влиянием поверхности Т. п. и подложки, иной, нежели у массивных материалов, структурой. Для Т. п. становится важным такой обычно не существенный для массивных материалов фактор, как шероховатость поверхности, поскольку от неё зависит коэф. зеркальности отражения электронов поверхностью, определяющий проводимость и др. кинетич. характеристики Т. п. Размеры структурных дефектов в Т. п. могут быть сравнимыми с их толщиной и поэтому существенно влиять на их свойства. В Т. п. возможны механизмы прохождения тока, отсутствующие в массивных образцах, например туннелирование электронов в островковых плёнках. Отношение площади поверхности к объёму у Т. п. намного больше, чем у массивных тел. В результате поверхностная энергия Т. п. оказывается сравнимой с полной свободной энергией. Это проявляется в изменении, по сравнению с массивными материалами, равновесной концентрации вакансий и др. термодинамич. характеристик и в конечном счёте сказывается на механич., тепловых и др. свойствах Т. п.

Осн. электрич. характеристиками Т. п. являются поверхностное сопротивление (сопротивление слоя) Ксл и температурный коэф. сопротивления (ТКС). К связано с эффективным уд. сопротивлением материала д соотношением и измеряется в Ом/кв (ом на квадрат). Специфика электрич. свойств металлических и полупроводниковых Т.п. определяется рассеянием электронов поверхностью и (в поликрист. Т. п.) границами зёрен. При уменьшении с увеличивается д и, следовательно, величина ТКС при этом падает. У металлич. островковых Т. п., в отличие от сплошных, часто наблюдается неомич. (нелинейная) проводимость и отрицат. ТКС. Эти особенности объясняются наличием между островками потенц. барьеров, которые преодолеваются посредством термоэлектронной эмиссии или туннелирования чер'зз вакуумный промежуток между островками либо подложку. С ростом частоты внеш. напряжения сопротивление поликрист. и островковых Т. п. падает вследствие ёмкостной связи между зёрнами или островками. У полупроводниковых Т. п., толщина которых сравнима с диффузионной длиной или дебаевским радиусом экранирования, проводимость и др. электрич. свойства могут меняться также из-за пространств, перераспределения носителей тока. В диэлектрических Т. п., входящих в структуру металл - диэлектрик - металл, ток переносится инжектированными носителями тока (см. Инжекция носителей заряда, Контактные явления).

Вследствие понижения потенц. барьера между металлом и диэлектриком под действием внеш. электрич. поля (см. - Шоттки эффект) происходит надбарьерная эмиссия электронов в диэлектрик. При наличии в диэлектрике ловушек носителей заряда (роль таких ловушек играют примеси и структурные дефекты) на Т. п. образуется связанный пространств, заряд, ограничивающий значение тока. В режиме тока, ограниченного пространств, зарядом, величина тока пропорциональна квадрату внеш. напряжения. Диэлектрич. свойства Т. п. (диэлектрич. проницаемость, тангенс угла потерь, электрич. прочность) существенно зависят от способа нанесения плёнки.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.