Efecto de la rotación del sustrato sobre los exponentes de escalamiento de la rugosidad en películas crecidas mediante la técnica GLAD

Abstract

El presente trabajo es un estudio de la influencia de la rotación del sustrato, sobre los exponentes de escalamiento de la rugosidad de películas delgadas de circonio (Zr). Películas de Zr fueron depositadas mediante la técnica magnetron sputtering, acoplando la técnica GLAD (del ingles, Glancing Angle Deposition); esta última inclina y rota el sustrato durante el proceso de deposición. Se varió la velocidad de rotación del sustrato y el tiempo de deposición. Por otra parte, para implementar la técnica GLAD, se diseñó y se construyó un sistema de movimiento para manipular el sustrato durante el crecimiento. Posteriormente, se caracterizó la morfología superficial mediante microscopia de fuerza atómica (AFM), con el fin de extraer los exponentes de escalamiento de rugosidad αloc, crecimiento β y dinámico 1/z. Se evidenció que los exponentes de αloc y 1/z no son influenciados por la rotación; sin embargo, el exponente de crecimiento β aumentó con la rotación, el cual fue estudiado a través de simulaciones de Monte Carlo cinético, haciendo uso de códigos establecidos. En consecuencia, se estableció que el aumento de β es debido a que la rotación puede disminuir la energía de difusión de los átomos entrantes, generando superficies más rugosas. Ademas, las películas exhibieron exponentes de escalamiento adicionales, debido a la formación de una superficie montañosa, la cual tiene una longitud característica y una longitud de correlación, que disminuyeron con la rotación. (Texto tomado de la fuente)

In the present work, it was studied the substrate rotation influence over the roughness scaling exponents of zirconium (Zr) thin films. The thin films were grown by magnetron sputtering coupled with GLAD (Glancing Angle Deposition) technique. On the experiments, substrate rotation and deposition time were varied. To implement GLAD technique, it was designed and built a motion system to manipulate the substrate. Later, superficial morphology was carried out by atomic force microscopy (AFM) to obtain the scaling exponents of roughness αloc, growth β and dynamic 1/z. It was found that the coatings exhibit additional scaling exponents due to the formation of a mounded surface, which has a characteristic length that decreases as rotation speed increases. Moreover, it was proved the dynamic1/z and roughness αloc exponents do not change with rotation speed. However, β exponent increases with rotation speed, this change was studied by Monte Carlo Kinetic simulation with existing codes. It was established that the increment of β is due to rotation speed could reduce diffusion energy of incident atoms generating rougher surfaces.