Controlled Nanostructuring of Thin Films by Oblique Deposition

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Using electron beam evaporation, thin films of various compositions (Al, Co, Ge, SiO2) were obtained on inclined Si(001) substrates. It was found that at angles of incidence of the evaporated material on the substrate of more than 70° (sliding deposition), arrays of free-standing inclined nanocolumns with lateral dimensions from 10 to 100 nm and an aspect ratio (length/transverse dimension) of at least 10 were formed on the substrate. When substrate rotation was switched on during film growth, an array of nanospirals twisted in one direction was formed. Such films are chiral metamaterials and have pronounced optical activity. Simulation of film growth processes under oblique deposition conditions using the Monte Carlo method showed good qualitative agreement with the experimental data. It was found that the observed processes of nanostructuring during inclined deposition are based on universal mechanisms of competition between growing crystalline grains under conditions of neighbor shading. This makes it possible to obtain nanostructured films of various materials with the required functional characteristics under such conditions.

全文:

受限制的访问

作者简介

O. Trushin

Yaroslavl Branch of the Valiev Institute of Physics and Technology of the RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: otrushin@gmail.com
俄罗斯联邦, Yaroslavl, 150067

I. Fattakhov

Yaroslavl Branch of the Valiev Institute of Physics and Technology of the RAS; Demidov Yaroslavl State University

Email: otrushin@gmail.com
俄罗斯联邦, Yaroslavl, 150067; Yaroslavl, 150003

M. Chebokhin

Yaroslavl Branch of the Valiev Institute of Physics and Technology of the RAS; Demidov Yaroslavl State University

Email: otrushin@gmail.com
俄罗斯联邦, Yaroslavl, 150067; Yaroslavl, 150003

A. Popov

Yaroslavl Branch of the Valiev Institute of Physics and Technology of the RAS

Email: otrushin@gmail.com
俄罗斯联邦, Yaroslavl, 150067

L. Mazaletsky

Yaroslavl Branch of the Valiev Institute of Physics and Technology of the RAS; Demidov Yaroslavl State University

Email: otrushin@gmail.com
俄罗斯联邦, Yaroslavl, 150067; Yaroslavl, 150003

参考

  1. Амиров И.И., Селюков Р.В., Наумов В.В., Горлачев Е.С. // Микроэлектроника. 2021. Т. 50. 1. С. 3.
  2. Hawkeye M.M., Brett M.J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2007. V. 25. P. 1317. doi: 10.1116/1.2764082
  3. Barranco A., Borras A., Gonzalez-Elipe A.R., Palmero A. // Progress Mater. Sci. 2016. V. 76. P. 59. doi: 10.1016/j.pmatsci.2015.06.003
  4. Hawkeye M.M., Taschuk M.T., Brett M.J. Glancing Angle Deposition of Thin Films. London: John Wiley & Sons, Ltd, UK. 2014. 299 p.
  5. Karabacak T., Singh J. P., Zhao Y.-P., Wang G.-C., Lu T.-M. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. P. 125408. doi: 10.1103/PhysRevB.68.125408
  6. Bouaouina B., Mastail C., Besnard A., Mareus R., Nita F., Michel A., Abadias G. // Mater. Design. 2018. V. 160. P. 338. doi: 10.1016/j.matdes.2018.09.023
  7. Smy T., Vick D., Brett M. J., Dew S.K., Wu A.T., Sit J.C., Harris K.D. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2000. V. 18. № 5. P. 2507. doi: 10.1116/1.1286394
  8. Suzuki M., Taga Y. // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. № 11. P. 5599. doi: 10.1063/1.1415534
  9. Belyaev B.A., Izotov A.V., Solovev P.N. // Russ. Phys. J. 2016. V. 59. № 2. P. 301. doi: 10.1007/s11182-016-0771-2
  10. Hubartt B.C., Liu X., Amar J.G. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 083517. doi: 10.1063/1.4819446
  11. Mes-adi H., Saadouni K., Mazroui M. // Thin Solid Films. 2021. V. 721. P. 13855. doi: 10.1016/j.tsf.2021.138553
  12. Grigoriev F.V., Sulimov V.B., Tikhonravov A.V. // J. Non-Crystalline Solids. 2019. V. 512. P. 98. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.02.016
  13. Esposito M., Tasco V., Todisco F., Cuscunà M., Benedetti A., Scuderi M., Nicotra G., Passaseo A. // Nano Lett. 2016. V. 16. № 9. P. 5823. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b02583
  14. Singh J.H., Nair G., Ghosh A., Ghosh A. // Nanoscale. 2013. V. 5. P. 7224. doi: 10.1039/c3nr02666c
  15. Gibbs J.G., Mark A.G., Eslami S., FischerP. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 213101. doi: 10.1063/1.4829740
  16. Faryad M., Lakhtakia A. // Adv. Opt. Photon. 2014. V. 6. P. 225. doi: 10.1364/AOP.6.000225
  17. Gansel J.K., Thiel M., Rill M.S., Decker M., Bade K., Saile V., Freymann G., Linden S., Wegener M. // Science. 2009. V. 325. P. 1513. doi: 10.1126/science.1177031
  18. Schaferling M. Chiral Nanophotonics // Springer Ser. in Opt. Sci. Springer International Publishing Switzerland, 2017. P. 205.
  19. Трушин О.С., Попов А.А., Пестова А.Н., Мазалецкий Л.А., Акулов А.А. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 12. С. 31. doi: 10.21883/PJTF.2021.12.51064.18748
  20. Трушин О.С., Попов А.А., Пестова А.Н., Мазалецкий Л.А., Акулов А.А., Ломов А.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 5. С. 650. doi: 10.31857/S0367676522050283
  21. Трушин О.С., Фаттахов И.С., Попов А.А., Мазалецкий Л.А., Ломов А.А., Захаров Д.М., Гайдукасов Р.А., Мяконьких А.В., Шендрикова Л.А. // ФТТ. 2023. Т. 65. Вып. 6б. С. 996. doi: 10.21883/FTT.2023.06.55656.16H

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Schematic diagram of the oblique sputtering experiment: 1 - substrate; 2 - vaporised target; 3 - flow of electrons bombarding the target.

下载 (109KB)
索引源数据
3. Fig. 2. SEM images of films of different compositions (cross section (a, c, d, e, g) and top view (b, d, f, h)): a, b - Al; c, d - Co; e, f - Ge; g, h - SiO2. All films were obtained at an optimum tilt angle of 85°.

下载 (692KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Schematic representation of the mechanism of nanospirals formation when including the rotation of the substrate around its normal to the plane.

下载 (327KB)
索引源数据
5. Fig. 4. SEM images of films of different compositions (cross section (a, c, e) and top view (b, d, f)): a, b - Co; c, d - Ge; e, f - SiO2. All films were obtained at an optimal tilt angle of 85° and a substrate rotation speed of 0.6 rpm.

下载 (1MB)
索引源数据
6. Fig. 5. Schematic of the model.

下载 (192KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Views of the calculated cell after sputtering at an angle of 85°: a - without rotation; b - with the inclusion of rotation.

下载 (343KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».