Образуване на тънки филми

1. Коагулацията е резултат от взаимната адсорбция на матричните молекули и изпаряващите се атоми

Във вакуум, когато определена енергия от изпаряващия атом се удари върху повърхността на субстрата, енергийният обмен със субстратната молекула се осъществява от силовото поле на повърхността на субстрата и възниква физична адсорбция и химис-дисперсия между изпаряващия атом и субстратната молекула. Физическата адсорбция е всякакви две сили на Вандер Уолс, близки един до друг между молекулите, а химическата адсорбция е химическата връзка между атомите. Не всички атоми на изпаряване могат да адсорбция със субстратни молекули, някои от атомите държат по-голямата част от собствената си енергия и сблъсъкът се случи след отражение, дори тези изпарени атоми, които са адсорбирани, все още могат да бъдат прехвърлени върху повърхността на субстрата или чрез десорбция оставете повърхността на основата. В допълнение, върху повърхността на субстрата има връзка между изпарените атоми и същия тип атоми, адсорбирани върху повърхността на субстрата. Процесът на изпаряване на атомите, адсорбирани от субстрата, се нарича агломерация.

Съотношението на кондензирания атом към инцидентния атом се нарича коефициент на коацервация на изпарения атом. Поради различното привличане между атомите, коефициентът на агломерация на същия тип изпаряващи атоми за различни субстрати е различен.

Всеки изпарен атом има различна критична температура на образуване на филм за различни субстрати и температурата на субстрата е по-ниска от критичната температура на филма, може да бъде кондензирана. Това явление може да се тълкува като: Когато температурата на субстрата е твърде висока, изпаряващите атоми, попадащи върху повърхността на субстрата, са отразени или десорбирани. При процеса на образуване на филм (съществуваща база за формиране на филма), въпреки че температурата на субстрата надвишава критичната температура, филмът може да продължи да расте и кристализационното му състояние ще се промени. В ранния стадий на образуване на филмите, филмът е в аморфно състояние или в стъкловидното тяло, с повишаване на температурата, филмът постепенно преминава към метастабилен преход, ако тази тенденция продължи, тя ще се превърне в стабилна, накрая в кристални филми.

2. Процес на образуване на тънък филм

В началото на отлагането повърхността на субстрата е равномерно абсорбирана от изпарението на атомите, взаимодействието между атомите на изпарението се събира в някои ядра, които растат, миграция, сливане, образуване на редица малки острови (големи кристални ядра се събират заедно) , основната повърхност на тези острови по-нататъшен растеж, подобни един на друг, са свързани, за да образуват голям остров. С отлаганията височините на тези острови и малките острови се увеличават и накрая се формира мрежова структура с канавки по цялата основна повърхност. Резултатът от непрекъснатото изпарение, атомите на изпарение също непрекъснато се ядват и островът в окопите и накрая пълните канали се постепенно запълват. Когато се напълнят канавки и дупки в повърхността на основата, изпарените атоми продължават да изграждат всички видове филми върху тези структури.

Под електронен микроскоп може да се види, че конвенционалните филми за термично изпаряване са всички цилиндрични структури. Посоката на цилиндъра е същата като тази на растежа на филма, но перпендикулярна на филмовия интерфейс и има много празнини между тези цилиндри. Измерване на пълната празнина във филма чрез плътност на пълнене:

Плътност на пълнене (P) = обемът на твърдата част на филма (цилиндъра) / обема на филма (цилиндър + порест слой)

Плътността на пълнене е функция на температурата на субстрата и в повечето случаи плътността на пълнежа се увеличава с увеличаването на температурата на субстрата. По принцип, увеличаването на скоростта на изпарение може да увеличи плътността на пълнене, а ефектът на скоростта на изпарение е особено важен, когато филмът е по-нисък. Плътността на опаковане се увеличава и с увеличаването на дебелината на филма. Това вероятно се дължи на промяната на структурното състояние на филма по време на филмообразуващия процес. Може да се дължи и на блокирането на част от порите на филма в процеса на формиране на филма.