Описание
Для того, чтобы быть сурфактантом, примесь должна удовлетворять следующим требованиям:
- стимулировать двумерный рост в условиях, когда обычно имеет место трехмерный рост;
- быть нерастворимой в пленке, для того, чтобы в объеме пленки оставалось ничтожно малое количество сурфактанта.
Второе требование может быть удовлетворено двумя способами. Во-первых, сурфактант может сегрегироваться на поверхности пленки за счет непрерывного обмена с адсорбированными на поверхности атомами растущей пленки.
Во-вторых, атомы сурфактанта могут остаться зафиксированными на границе раздела пленка/подложка под слоем пленки. Сурфактанты этого типа иногда бназывают интерфактантами.
Классический пример роста с сегрегирующим сурфактантом — это эпитаксия пленок Ge на Si(111) в присутствии сурфактанта Sb (см. рис.). Рост Ge на чистой поверхности Si(111)7×7 происходит по механизму Странского–Крастанова, при котором трехмерные островки формируются поверх псевдоморфного слоя Ge–Si с толщиной 3 монослоя (МС). При использовании ~1 МС Sb в качестве сурфактанта образование трехмерных островков подавлено, и послойным образом растет непрерывная пленка Ge. На поверхности пленки при этом наблюдается поверхностная реконструкция Ge(111)2×1–Sb c 1MC Sb.
Ни один из известных примеров действия сурфактантов на механизм роста тонких пленок не связан с классическим определением сурфактанта как вещества, понижающего свободную энергию поверхности (аналогично ПАВ). В действительности сурфактант влияет на рост пленки путем изменения кинетических параметров роста (например, влияя на подвижность адатомов на поверхности).
Иллюстрации
Авторы
- Зотов Андрей Вадимович
- Саранин Александр Александрович
Источник
- Zahl P., Kury P., Horn-von Hoegen M. Interplay of surface morphology, strain relief, and surface stress during surfactant mediated epitaxy of Ge on Si // Appl. Phys. A. 1999. V. 69, №5. P. 481–488.