Peculiarities of Structuring of Thin Copper Films and Determination of Their Plasmon-Resonance Properties

M. Yu. Barabash$^{1,2}$, A. A. Kolesnichenko$^{1}$, D. S. Leonov$^{1}$, R. V. Lytvyn$^{1,3}$, A. Yu. Sezonenko$^{1}$, I. V. Lukianenko$^{1,2}$, Ie. G. Byba$^{1,2}$, M. M. Yamshynskyi$^{1,2}$, and Ye. M. Boboshko$^{1,2}$

$^{1}$Технический центр НАН Украины, ул. Покровская, 13, 04070 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{3}$Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Омельяна Прицака, 3, 03142 Киев, Украина

Получена: 21.01.2023; окончательный вариант - 10.03.2023. Скачать: PDF

The main task of the work was to determine the peculiarities of structure formation of the copper films with a thickness of 100–300 nm on glass substrates obtained by thermal sputtering and to study the effects of optical resonances in thin metal copper films using absorption and Raman scattering spectra. The research of the atomic crystal structure of thin copper films was carried out using X-ray diffractometry. The formation mechanism of insular thin films was analysed. The result of the structure transformation is determined by the interaction energy of atoms in film with each other and with the substrate, as well as physical and technological parameters of condensation and subsequent processing regime of deposition and annealing. Optical resonances of copper films on glass substrates were identified using absorption and Raman scattering spectra.

Ключевые слова: diffractometry, electron microscopy, optical spectroscopy, thermal spraying, thin films, dimensional effects.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v45/i02/0169.html

PACS: 68.37.-d, 68.55.-a, 78.20.-e, 78.67.-n, 81.15.-z, 81.15.Kk


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. М. Ю. Барабаш, Журнал нано- та електронної фізики, 10, №1: 01025 (2018). Crossref
  2. Л. И. Трусов, В. А. Холмянский, Островковые металлические пленки (Моск-ва: Металлургия: 1973).
  3. А. П. Шпак, Р. І. Бігун, З. В. Стасюк, Ю. А. Куницький, Наносистеми, на-номатеріали, нанотехнології, 8, №2: 339 (2010).
  4. Ю. А. Куницький, Я. І. Купина, Електронна мікроскопія (Київ: Либідь: 1998).
  5. A. C. Ferrari and J. Robertson, Phys. Rev. B, 61, No. 20: 14095 (2000). Crossref
  6. Yu. Liu, C. Pan, and J. Wang, J. of Materials Science, 39: 1091 (2004); Crossref
  7. Ю. Ф. Комник, Физика металлических пленок. Размерные и структурные эффôôекты (Москва: Атомиздат: 1979).
  8. Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев, Кристалло-графия, рентгенография и электронная микроскопия (Москва: Металлур-гия: 1982).
  9. Р. І. Бігун, З. В. Стасюк, М. Ю. Барабаш, Ю. А. Куницький, Хімія, фізика та технологія поверхні, 1, №2: 128 (2010).
  10. М. Ю. Барабаш, А. А. Колесніченко, Д. С. Леонов, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 15, №4: 757 (2017).
  11. М. Yu. Barabash, G. G. Vlaykov, A. A. Kolesnichenko, and L. V. Rybov, Selected Papers from the 2018 International Conference on ‘Nanomaterials: Applications & Properties’ (Springer Nature Singapore Pte ltd.: 2019), p. 169. Crossref
  12. J. Robertson, Adv. Phys., 35: 317 (1986). Crossref
  13. M. Yu. Barabash, E. I. Martynchuk, E. S. Zhitluhina, ‘XXII Galyna Puchkovska International School-Seminar Spectroscopy of Molecules and Crystals’ (September 27–October 4, 2015) (Uzhgorod: Chynadiyovo: 2015), p. 260.
  14. В. Б. Лазарев, В. В. Соболев, И. С. Шаплыгин, Химические и физические свойства простых оксидов металлов (Москва: Наука: 1983).
  15. https://refractiveindex.info/?shelf=main&book=Cu&page=Johnson
  16. M. Yu. Barabash, G. G. Vlaykov, A. A. Kolesnichenko, R. V. Litvin, A. Yu. Sezonenko, and V. E. Martynchuk, Proceedings of the 2018 IEEE 8-th International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties (NAP-2018) (9–14 September, 2018) (Odessa: Zatoka: 2018), Part 3, p. 03TFNMC03-1-4.
  17. M. Yu. Barabash, S. O. Sperkach, and V. E. Martynchuk, Nanotechnology and Nanomaterials (NANO-2017)” (23–26 серпня 2017) (Чернівці: 2017), c. 401.
  18. A. V. Butenko, Yu. E. Danilova, P. A. Chubakov, S. V. Karpov, A. K. Popov, S. G. Rautian, V. P. Safonov, V. V. Slabko, V. M. Shalaev, and M. I. Stockman, Z. Phys. D, 17: 283 (1990). Crossref