сурфактант (англ. surfactant) — в тонкопленочной технологии — активная примесь, нанесение которой на поверхность подложки, обычно в количестве монослоя или долей монослоя, изменяет механизм роста пленки на ней в нужном направлении (как правило, меняет островковый рост на послойный). Необходимо отметить, что в других областях знаний данный термин употребляется в значении «поверхностно-активное вещество».

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

<div>СЭМ изображение пленки Ge толщиной 50 монослоев (МС), выращенной на поверхности Si(111): а
СЭМ изображение пленки Ge толщиной 50 монослоев (МС), выращенной на поверхности Si(111): а — без сурфактантов; б — с 1 МС Sb в качестве сурфактанта. Авторы: P. Zahl, P. Kury, M. Horn-von Hoegen, Институт физики твердого тела, Ганновер, Германия [2].

Авторы

  • Зотов Андрей Вадимович
  • Саранин Александр Александрович

Источник

  1. 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.