Хотя не существует полной теории, объясняющей все экспериментальные данные по образованию центров кристаллизации и росту тонких пленок, но все же теоретический анализ выявил важнейшие параметры этих процессов. Такими параметрами являются:
а) энергия на поверхности между конденсатом и подложкой;
б) подвижность атомов конденсата на подложке;
в) скорость падающих атомов;
г) характер подложки и ее температура;
д) давление во время напыления. Теория образования центров кристаллизации [10] предполагает, что существует критический радиус исходных центров кристаллизации; при большем радиусе они растут (если продолжается напыление), а при меньшем— вновь испаряются. Этот радиус зависит, в частности, и от энергии на .поверхности раздела, возрастая с ростом энергии. Таким образом, в системе с высокой энергией на поверхности раздела, например системе металл — диэлектрик, будет получена крупнозернистая пленка.
Для диэлектрических пленок с высоким напряжением пробоя требуется мелкозернистая структура и, следовательно, низкая энергия на поверхности раздела. Этим молено объяснить применение алюминия в качестве электрода для напыленных конденсаторов, так как он всегда покрыт окисным слоем и поверхность окись — окись имеет в общем более низкую энергию. Известно также как из теории, так и из эксперимента, что при высоких скоростях осаждения центры кристаллизации имеют меньшие размеры, а пленка получается более мелкозернистой. Это особенно важно, когда атомы имеют высокую подвижность на подложке, например в случае, если подложка нагрета до высокой температуры.
Подвижные атомы стремятся к объединению .в крупные центры на участках подложки с более низкой энергией, так что число центров на единицу площади уменьшается при высоких темп ер ату pax подложки. Эту потерю можно возместить увеличением скорости осаждения. Характер поверхности подложки играет очевидную и важную роль. Рис. 12 иллюстрирует тенденцию атомов к объединению на участках подложки с низкой энергией, причем плотность атомов в этих местах весьма большая. Если вакуум недостаточно высок, то эти области могут заполняться адсорбированными атомами газа; однако, поскольку энергия в системах газ — диэлектрик и подложка—диэлектрик различна, неравномерность распределения центров все же имеет место.
Чтобы предотвратить загрязнение пленки окружающим газом во время ее роста, .необходимо поддерживать возможно более высокий вакуум. Таким образом, наиболее благоприятные условия для напыления диэлектрических .пленок с высоким напряжением пробоя можно сформулировать следующим образом:1. Пленку необходимо осаждать на металл, который . покрыт окисным слоем (например, лучше применять алюминий, а не золото).
2. Подложка должна быть однородной, чистой и иметь низкую температуру (но с учетом приводимых ниже замечаний относительно механических напряжений).
3. Скорость напыления и вакуум должны быть высокими.