液相基底溫度對銀原子團(tuán)簇形成機(jī)理的影響.pdf

1、基底的諸多特性對沉積其上的金屬原子的擴(kuò)散及凝聚行為有著重要的影響。無論是固相還是液相基底,基底溫度是影響原子團(tuán)簇的形成及形貌的重要因素。當(dāng)固相基底溫度升高或降低時(shí),基底的微觀結(jié)構(gòu)(如晶格常數(shù),表面缺陷等)也隨之發(fā)生改變,沉積原子的擴(kuò)散系數(shù)發(fā)生變化,從而影響原子團(tuán)簇的生長全過程:液相材料的諸多物理特性(如表面張力,粘滯系數(shù)等)對溫度變化十分敏感,因此可以預(yù)期:液相基底溫度對原子團(tuán)簇的生長過程可產(chǎn)生更明顯的影響。
　　 本論文采用真

2、空熱蒸發(fā)方法在液相基底(硅油)表面制備銀原子團(tuán)簇及薄膜系統(tǒng),并系統(tǒng)研究了液相基底溫度對銀原子團(tuán)簇(或凝聚體)形成機(jī)理所產(chǎn)生的影響;在微米及亞微米尺度內(nèi),探測到了銀原子分枝狀團(tuán)簇中分枝的微觀結(jié)構(gòu)。
　　 在普通的載玻片上置一直徑約為1.0 mm數(shù)量級的硅油液滴,作為液相基底,然后采用真空熱蒸發(fā)方法在基底表面沉積一定名義厚度的銀原子。我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:在沉積過程和沉積結(jié)束之后,沉積銀原子及其團(tuán)簇不斷向樣品邊緣擴(kuò)散。研究表明

3、,在液滴表面張力及界面能的共同作用下,硅油液滴一般呈現(xiàn)中間厚邊緣薄的不均勻分布;由于硅油分子的流動(dòng)性依賴于硅油層本身的厚度,當(dāng)硅油層厚度減小時(shí),硅油分子的流動(dòng)性減小,其粘滯系數(shù)增大,從而降低了銀原子及其團(tuán)簇的遷移(或擴(kuò)散)能力,導(dǎo)致銀原子團(tuán)簇向樣品邊緣區(qū)域不斷擴(kuò)散和聚集。
　　 實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)硅油基底溫度升高時(shí),沉積銀原子及其團(tuán)簇的凝聚過程仍基本符合二階段生長模型;由于原子團(tuán)簇不斷向樣品邊緣定向擴(kuò)散,樣品中心區(qū)域的團(tuán)簇(或凝聚

4、體)的覆蓋率比邊緣的相應(yīng)值小;樣品中心區(qū)域的凝聚體覆蓋率先隨薄膜名義厚度的增加而迅速增大,然后逐漸趨于飽和,覆蓋率趨于飽和時(shí)所對應(yīng)的膜厚值隨基底溫度的升高而降低;對于一定的薄膜名義厚度,硅油基底溫度越高,中心區(qū)域的凝聚體覆蓋率越小。銀原子凝聚體的分枝平均長度隨基底溫度的演化過程也具有類似的規(guī)律。
　　 原子力顯微鏡(AFM)表面分析結(jié)果顯示:用光學(xué)顯微鏡所觀察到的準(zhǔn)圓形團(tuán)簇和分枝狀凝聚體的分枝均是由一顆顆更小(～50nm)的團(tuán)簇

5、組成的。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與磁性鐵薄膜的原子力顯微鏡分析結(jié)論一致。
　　 本文各章節(jié)主要內(nèi)容安排如下:
　　 第一章:概述了固相基底表面團(tuán)簇及薄膜系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀;并對液相基底表面沉積薄膜的研究歷史及最新進(jìn)展作了綜合性的論述。
　　 第二章:研究了沉積在硅油液滴表面的銀原子團(tuán)簇(或凝聚體)的形成機(jī)理;并對銀原子及其團(tuán)簇向樣品邊緣擴(kuò)散的物理機(jī)制進(jìn)行了解釋。
　　 第三章:在硅油基底溫度變化的情況下,系統(tǒng)研究了沉積銀原