Снизу – вверх : агрегация Снизу – вверх : агрегация Энергия Гиббса образования зародышей ΔG = ΔG σ + ΔG v ΔGσ >0 ΔGv

Минимальный (критический) размер зародыша Размер зародыша зависит от температуры, пересыщения поверхностного натяжения

ОБРАЗОВАНИЕ ЗАРОДЫШЕЙ Переохлаждение T = T-T 0 Пересыщение пара ΔP Пересыщение раствора ΔС

ФОРМИРОВАНИЕ НАНОЧАСТИЦ ИЗ ПАРА Снизу – вверх : агрегация Испарение – Конденсация Термическое Горячая стенка молекулярные пучки молекулярные пучки лазерное,лазерное, магнетронное испарение,магнетронное испарение,

Испарение - Конденсация Зона конденсации Т конд. Зона испарения Т исп. Тисп > Т конд L Пересыщение : ΔP

Зона испарения ПАРАМЕТРЫ Температура испарения Состав шихты Состав пара Давление пара W – число частиц /см 2 сек α – коэф. испарения р – парциальное давление паров М – молекулярный вес

Зона конденсации ПАРАМЕТРЫ Температура конденсации Материал подложки ( состав, шероховатость) Расстояние от источника

Зона конденсации λ-Длина свободного пробега d- диаметр молекулы N – число Авогадро М – молярная масса

Зона конденсации Частота колебаний атома Энергия десорбции

гетерогенная нуклеация Межфазная энергия на границе раздела Двумерные зародыши – эпитаксия-рост без пересыщения

Загрязнение, вакуум Примеси : кислород, азот, углерод

Испарение - Конденсация Зона конденсации Т конд. Зона испарения Т исп. Вакуумный насос подложка

Горячая стенка – дополнительный источник Зона конденсации Т конд. Зона испарения Т исп. Т стенки

Состав пара, коэффициент конденсации PbX s = PbX v +X 2 v +Pb v K x2 = 0.01 K Pb = 0.95

Горячая стенка – дополнительный источник Зона конденсации Т конд. Зона испарения Т исп. Т стенки Т доп.ист.

Механизм пар-кристалл (ПК) P 2D = Aexp(-π*σ2/k B 2*T2*lnS) P 2D - возможность двумерного зарождения; A-константа; σ- поверхностная энергия одномерного кристалла; к B - константа Больцмана; S-пересыщение, р/р e,

Механизмы роста пленок из пара

Молекулярные пучки Высокий вакуум вакуум Зона подготовки подложки шлюз

Лазерное осаждение Параметры синтеза Энергия лазера Длительность импульса Количество импульсов Атмосфера Сепарация ионов Материал подложки Температура подложки

Схема взаимодействия ионного пучка с твердым телом расчет

Критическая плотность энергии первичного пучка q l =10 8 – W/cm 2 (металлы, оксиды, фториды, органика...) q l = d U a (лазер, ур. Крохина) d – плотность U- энергия сублимации а - теплопроводность - длительность импульса

кратер

Реотаксиальный процесс Т конд. > T плавл. Sn на Al2O3 SnO 2 после окисления

Магнетронное нанесение Параметры синтеза Напряжение Материал мишени Атмосфера Температура подложки

Рост нитевидных кристаллов из пара Испарение диоксида олова SnO2(тв) = SnO(г)+ 0.5 O2(г) в газовой фазе присутствуют молекулы: SnO + O2 ( 97%), Sn2O2, SnO2. Константа равновесия процесса при 1400 К составляет ~10-8. При T=1296 К PSnO= 2.79*10-7 aтм, PO2= 0.87*10-7 aтм.

Зависимость состава материала от содержания кислорода

МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ

Морфология кристаллов

МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ