Исследователи под руководством физика из Киля Олафа Магнуссена (Olaf Magnussen) выяснили, какие химические процессы протекают при травлении материалов или нанесения на них защитных и/или декоративных покрытий. [intro]

Исследователи из Университета Кристиана-Альбертса (Киль) совместно со специалистами из Европейского центра синхротронного излучения (ESRF, Гренобль, Франция) впервые выяснили, что происходит при производстве металлических контактов, толщина которых значительно уступает толщине человеческого волоса – именно такие контакты применяются в современной электронике и компьютерной технике.

Рис. 1. Графическое представление
эксперимента. Рентгеновское излучение
бомбардирует растворяющуюся поверхность
из золота. Детектор рентгеновского излучения
улавливает отраженный луч. Выводы об
изменениях, проходящих с поверхностью металла,
делаются на основании зависимости изменения
интенсивности отраженного луча от времени.
(Рисунок из J. of the Am. Chem. Soc.,
2011; 133 (11): 3772).

При проведении исследований была задействована экспериментальная установка высокоинтенсивного излучения ID32. Рентгеновский луч направляли непосредственно на поверхность золота, медленно растворявшуюся в разбавленной соляной кислоте. Поскольку интенсивность отраженных рентгеновских лучей зависит от незначительных изменений, происходящих на поверхности материала, скорость и степень удаления металла в процессе реакции можно измерить на количественном уровне.

Ранее исследование такого типа можно было осуществлять лишь для очень медленного изменения материала, в то время, как для того, чтобы следить за быстрыми процессами, реально протекающими в промышленности, скорость измерения должна была быть увеличена более, чем 100 раз. Исследователи из группы Магнуссена обнаружили, что даже при быстром травлении удаление атомов металла с поверхности протекает с большой степенью однородности – атомный слой за атомным слоем без образования глубоких дыр в материале. Как выяснили исследователи, аналогично протекает присоединение атомов к поверхности в ходе нанесения на материалы химического покрытия.

Химическое травление и нанесение покрытий применяется во многих областях, в том числе и таких тонких, как производство электронных приборов. Эти реакции, требующие особо точного контроля, интенсивно изучаются во всем мире. Новый аналитический метод, разработанный исследователями из Киля и ESRF, позволяет следить за изменениями поверхности, протекающими за тысячные доли секунды, малейшие изменения поверхности на атомном уровне, могут быть отслежены в режиме реального времени.