硅油基底表面铁薄膜的生长机理及表面有序结构!-物理学报.PDF

第 卷 第 期 年 月 物 理 学 报 (( ! $) ! ， ， ， IJ2 *(( HJ * ! K:9JL;M $) （ ） !/$,?$)?(( ! ?(/% @AB@ CDEFGA@ FGHGA@ $) AN1= * CN6O * FJ: * 硅油基底表面铁薄膜的生长机理及表面有序结构! ）） ）） ） ） ） ! # $ $ $ $ 张永炬 余森江 葛洪良 邬良能 崔玉建 !）（台州学院物理系，临海 !% ） $ ）（中国计量学院物理系，杭州 !!’） ）（浙江大学物理系，杭州 !$% ） （ 年 月 日收到； 年 月 日收到修改稿） $( !! ) $) !% 利用直流溅射方法在液体基底（硅油）表面成功制备出金属铁薄膜系统，研究了其生长机理及特征的表面有序 结构 实验发现铁薄膜的生长过程与液相基底表面非磁性金属薄膜的情况类似，基本服从二阶段生长模型 连续铁 * * 薄膜中可观测到尺寸巨大的圆盘形有序结构，其生长演化与溅射功率、沉积时间和真空环境中的生长时间等实验 条件密切相关* 实验证明，此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铁原子及原子团簇在液体表面自由扩散迁移，并 最终在硅油基底表面某些区域成核凝聚所致* 在较大溅射功率和沉积时间条件下，圆盘外部区域的铁薄膜中形成 周期分布的波纹褶皱，其波长约为 ，波峰基本与圆盘的边界平行 进一步研究表明：在沉积过程中，由于沉积 ! + * ! 铁原子的局域能量作用，导致硅油的表面层结构发生改变而形成一聚合物层；在随后的冷却过程中，聚合物层的强 烈收缩使铁薄膜处于很大的压应力场中，促使薄膜起皱形成波纹结构* 关键词：液体基底，铁薄膜，生长机理，有序结构 ： ， !## )’) )’, 液体基底之间的切向作用能几乎为 ，金属原子、原 ! 引 言 子团簇、分枝状凝聚体乃至整块薄膜均能在液体表 面自由扩散迁移，因而此类薄膜往往具有特征的微 基底特性对薄膜的生长机理、微观结构、表面形 观结构和丰富的物理特性* 比如，与固体基底表面的 貌及物理特性等均有着重要影响* 由于生长在固体 情况相比，金属团簇在液体表面作线扩散的同时还 ［，］ 表面的薄膜系统具有固定的形状，稳定的微观结构 ( ) 伴有随机旋转 ；金属薄膜的扩散凝聚时间可达几