А.Х. Абдуев1, А.Ш. Асваров2, А.К. Ахмедов3, С.В. Агасиева4, В.В. Беляев5, Д.В. Генералов6, Д.В. Николаева7, Е.А. Сметанин8, Тирадо Росеро Джонатан Андрес9

1,4–9 Российский университет дружбы народов (Москва, Россия)

2,3 Институт физики, Дагестанский федеральный исследовательский центр РАН (г. Махачкала, Россия)

5 Московский государственный областной университет (г. Мытищи, Россия)

Постановка проблемы. Гистерезисные явления и иные неустойчивости, наблюдаемые при магнетронном синтезе функциональных слоев, являются помехой в создании коммерчески привлекательных низкотемпературных технологий прозрачной электроники. Наряду с этим, в ряде исследований показано, что магнетронное распыление может сопровождаться процессами самоорганизации в плазменном разряде, тонком приповерхностном слое распыляемой мишени и в структуре формируемых слоев. Возникает противоречивая задача устранения негативных воздействий гистерезисных явлений и управляемого гистерезисного синтеза периодических структур для улучшения характеристик функциональных слоев.

Цель работы – изучение механизмов самоупорядочения в плазменных процессах и в процессах формирования упорядоченных многослойных структур (сверхрешеток), создание новых технологий синтеза функциональных слоев с улучшенными характеристиками на основе явлений самоорганизации.

Результаты. Выполнен анализ данных, полученных при исследовании процессов самоорганизации в магнетронной плазме, на поверхности зоны эрозии мишеней и поверхности роста слоев. На основании проведенного анализа сделаны выводы о взаимосвязи нестабильностей магнетронного разряда, гистерезисных явлений, температурных градиентов вблизи поверхности мишени с модуляцией интенсивности потока металлической фазы к поверхности роста и с формированием периодических структур. Предложена модель самоорганизации при магнетронном распылении металлокерамических мишеней ZnO– SnO2 с содержанием металлической компоненты Zn–Sn 10 мас.%. 

Практическая значимость. Заключается в создании научной платформы для воспроизводимого магнетронного синтеза совершенных функциональных слоев и в разработке многослойных покрытий для прозрачной электроники с использованием процессов самоорганизации.

1. Facchetti A. Transparent Electronics: From Synthesis to Applications. Wiley. 2010. 470 p.
2. Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии. М.: Техносфера. 2010. 527 с.
3. Абдуев А., Магомедов А. Устойчивые токовые осцилляции при магнетронном распылении оксидных мишеней // ПЖТФ. 1998. Т. 24. № 5. С. 58–62.
4. Abduev A., Akhmedov A., Asvarov A., Kanevsky V., Muslimov A., Belyaev V., Generalov D., Nikolaeva D., Tirado J., Frah M.A.A. Advanced Processes for Low-Temperature Formation of Functional Metal Oxide Based Thin Films // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2056. P. 012046.
5. Ehiasarian A., Hecimovic A., De Los Arcos T., New R. High Power Impulse Magnetron Sputtering Discharges: Instabilities and Plasma Self-Organization // Applied Physics Letters. V. 100. № 11. P. 114101.
6. Wang W.-Q., Ji L., Li H.-X., Liu X.-H., Zhou H.-D., Chen J.-M. Controllable Fabrication of Self-Organized Nano-Multilayers in Copper–Carbon Films // Chinese Physics B. 2019. V. 28. № 3. P. 036802.
7. Wu W.Y., Ting J.M. Comparative Study of Self-Assembling of Multilayers using Reactive Sputter Deposition and Mass Selective Ion Beam Deposition // Carbon. 2006. V. 44. P. 1210–1217.
8. Abduev A.K., Asvarov A.S., Akhmedov A.K. Study of ZnO–SnO2 Thin Film Growth Processes // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2018. V. 10. № 6. P. 06020.
9. Berg S., Nyberg Т. Fundamenta1 understanding and modeling of reactive sputtering processes // Thin Solid Films. 2005. V. 476.  P. 215-230.
10. Shaginyan L., Shaginyan V., Kuzmichev A., Mironov M. On the Target Surface Temperature During dc Magnetron Sputtering // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2020. V. 92. P. 10801.