Бигауссова модель нанотопографии и гидрофильно-гидрофобный баланс тонких плёнок сплавов Al–Me (Me=Mn; Fe; Ni)

Abstract

Исследованы закономерности влияния состава и условий формирования на наноструктуру и смачиваемость плёнок бинарных сплавов алюминия (Al–Me, где Me = Mn, Fe, Ni) на стеклянных подложках. Пленки толщиной до 100 нм получены в условиях пассивного и ионно-ассистированного осаждения с использованием резонансного ионного источника вакуумной электродуговой плазмы. Впервые для описания нанотопографии поверхностей предложено использование модели бигауссовой поверхности, позволяющей количественно связать технологические условия синтеза с морфологией рельефа. Установлено, что поверхность пленок достоверно описывается суперпозицией двух гауссовых распределений высот, соответствующих равнинным участкам и выступам. Выявлена корреляция между параметрами бигауссова распределения, составом и краевым углом смачивания. Показано, что легирование алюминия переходными металлами изменяет соотношение компонент рельефа, определяя переход от гидрофильного к гидрофобному состоянию. Обсуждены механизмы гомогенного, гетерогенного и смешанного смачивания, включая переход из состояния Касси в гибридное состояние Касси-Венцеля. Результаты позволяют прогнозировать смачиваемость и проектировать покрытия с заданными свойствами для элементов нано- и микроэлектроники, а также оптических систем.