ВЛИЯНИЕ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА САМООРГАНИЗАЦИЮ ПОВЕРХНОСТИ МНОГОСЛОЙНОГО ПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ

Многослойные пленочные покрытия получили широкое применение в электронной и оптоэлектронной промышленности. Однако технология производства устройств требует, чтобы наличие дефектов в них было сведено к минимуму, в противном случае их рабочие свойства будут неудовлетворительными. В последние годы принято считать, что основной причиной образования дефектов в пленочных покрытиях является формирование рельефа поверхности пленки. Шероховатость поверхности пленки может образовываться как при ее осаждении и последующей термической обработке, так и при других фазовых превращениях. Моделирование процесса самоорганизации поверхности тонкопленочного покрытия позволит улучшить понимание данного явления. В статье рассмотрена двумерная модель твердого тела с многослойным пленочным покрытием. Малое возмущение формы поверхности пленки описывается произвольной периодической функцией. На основе термодинамического подхода Гиббса получено эволюционное уравнение поверхности пленки при комбинированном действии поверхностной диффузии, определяемой производной химического потенциала вдоль поверхности, и объемной диффузии, связанной с изменением напряжений вдоль криволинейной поверхности и капиллярным эффектом. На основе первого приближения метода возмущений проведен численный анализ морфологической устойчивости плоской формы поверхности двухслойного пленочного покрытия при действии диффузионных процессов. В качестве основных параметров задачи рассматривались длина волны начального возмущения, относительные модули упругости материалов пленочной системы, доля поверхностной и объемной диффузии в процессе массопереноса, остаточные напряжения. Важной особенностью представленного исследования является то, что посредством учета объемной диффузии был проведен анализ влияния знака напряжений. Было показано, что при увеличении доли объемной диффузии происходит сглаживание рельефа в случае растягивающих усилий. Для сжимающих усилий объемная диффузия, как и поверхностная, является дестабилизирующим процессом.