Методика проведения эксперимента

 

Для изучения размерного эффекта тонкие пленки металлов (вольфрама, никеля и др.) напыляются в вакууме порядка 1,33·10^–3 Па на холодные стеклянные или ситалловые  подложки. Толщина пленок меняется от образца к образцу в пределах 6–1000 нм. Напыленные пленки, как правило, содержат большое количество структурных дефектов и являются напряженными. С целью снижения влияния структурных несовершенств на проводимость напыленных пленок и снятия внутренних напряжений в пленках проводится отжиг полученных образцов при температуре 573 К в течение 1,5 ч в вакууме. Полученные таким образом образцы подвергаются фотолитографической гравировке – операции получения необходимых конфигураций пленочных элементов. Вид конечной структуры показан на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Вид конечной структуры

 

Измерение удельного сопротивления пленок осуществляется следующим образом:

1) с помощью микроскопа БМИ-1 измеряется длина и ширина трех токоведущих пленочных элементов (см. рис. 5.3). Из отношения L / b определяется число квадратов со стороной b, имеющихся на длине b пленочного элемента.

2) c помощью двухзондового устройства измеря­ется сопротивление каждого элемента. Вычисляя отношение измеренного сопротивления к числу квадратов  L / b, пределяется величина удельного поверхностного сопротивления пленок ρ _S,Ом/□.

3) на интерферометре МИИ-4 измеряется толщина тонкопленочных элементов. Общий вид интерферометра показан на рис. 5.4.

 

Рис.5.4. Микроинтерферометр МИИ-4

 

      Образец кладется исследуемой поверхностью (со стороны пленочных элементов) вниз на  столик  прибора. С помощью тумблера на блоке питания

включается освещение. С помощью микрометрического винта микро-интерферометр фокусируется на исследуемую поверхность. При помощи двух микрометрических винтов предметный столик перемещается до момента появления в поле зрения края пленочного элемента. После дополнительной настройки на резкость поворотом рукоятки включается интерференционная головка (стрелка на рукоятке должна быть в горизонтальном положении), при этом в поле зрения должны быть видны цветные интерференционные полосы. Работа осуществляется в белом свете, для чего пластинка со светофильтрами должна находиться в среднем положении. Интерференционные полосы должны изгибаться на неровностях поверхности образца и в частности на границе перехода пленка–подложка. Предметный столик вращается таким образом, чтобы направление интерференционных полос было перпендикулярно краю пленочного элемента. После этого окулярный микрометр поворачивается так, чтобы одна из нитей перекрестия совпадала с направлением интерференционных полос, а другая – с направлением границы пленочного элемента. Вид полученной картины показан на рис. 5.5.

 

Рис. 5.5. Вид интерференционной картины при измерении толщины пленок

 

Передвигая окулярный микрометр в направлении, указанном стрелками, произвести отсчеты количества делений барабана микрометра N ₂ – N ₁ и N ₁ – N ₃. Толщина пленочного элемента определяется из следующего соотношения:

                                   , мкм.                                       (5.13)

Умножив величину ρ _S на толщину пленки d получают удельное сопротивление пленки .