Образование адсорбционной фазы и зародышей конденсированной фазы

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

Ŵ= nа/tа,

где tа = tо exp (Eа /kT)– время жизни в адсорбированном состоянии, tо=10-13- 10-

12с;

Eа – энергия связи с поверхностью;

k – постоянная Больцмана.

Тогда изменение плотности адсорбированных атомов за дифференциальное малое время:

dnа= jdt - nаdt/ta. (1) Уравнение (1) составлено на основании закона сохранения массы: количество адсорбированных атомов равно разности атомов jdt, поступающих на поверх- ность за время dt, и атомов, перешедших за это время в газовую фазу.

Начальные условия выберем в виде: na (t=0) = 0.

Решением дифференциального уравнения (1) является выражение

na =

jta

[1-exp(-t

ta

)]. (2)

При начальных стадиях осаждения (

t << ta) можно принять, что

exp(-

t) =1-t;

ta ta

Тогда на основании (2) получим

na t<<ta

= jt.

Таким образом, при малых временах наблюдается линейное возрастание плот- ности адсорбированных атомов в процессе осаждения.

На поздних стадиях роста, при

t >>ta

из (2) получим n a

t >>ta

= jta.

Следовательно при таком условии адсорбционная фаза характеризуется равновесной плотностью, зависящей только от j и tа. При прекращении поступ- ления атомов на поверхность происходит их десорбция и через время tа они все покинут поверхность. При некоторых, относительно высоких значениях плот- ности адсорбционной фазы происходит зародышеобразование конденсирован- ной фазы. В общем случае возможны два основных механизма образования за- родышей:

1) Образование зародышей вследствие флуктуации плотности адсорбирован- ных атомов.

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

Первый и второй механизмы могут протекать одновременно, и степень их про- явления зависит от условий и режимов процесса осаждения.

Дата добавления: 2013-12-12