Отзыв оппонента 2 (Локальный отжиг излучением фемтосекундного лазера ближнего инфракрасного диапазона и нелинейно-оптическая диагностика микроструктур цирконата-титаната свинца на платинизированной подложке)

отзыв официального оппонента на диссертацию Фирсовой Натальи Юрьевны «Локальный отжиг излучением фемтосекундного лазера ближнего инфракрасного диапазона и нелинейно- оптическая диагностика микроструктур цирконата-титаната свинца на платинизированной подложке», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.06 — Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники. Актуальность темы В настоящее время тонкие сегнетоэлектрические пленки со структурой перовскита находят широкое применение в устройствах микроэлектроники.

Среди большого класса перовскитовых материалов наибольшее распространение получили тонкие пленки РХТ, обладающие уникальным сочетанием диэлектрических, электромеханических, пироэлектрических и других характеристик. Для большинства практических применений необходимо формировать тонкие пленки РХТ на кремниевой подложке. Одним из важнейших технологических параметров при приготовлении пленок РХТ является температура кристаллизации в фазу перовскита, которая обычно достигает 600'С и более градусов. Такие температуры критичны для компонентов микроэлектронных структур, изготовленных на кремниевой подложке. Отжиг лазером по в оляет локально кристаллизовать аморфную пленку в сегнетоэлектрическую фазу и минимизировать нагрев элементов, окружающих функциональную область. Фемтосекундное лазерное излучение, используемое и в данной работе, последнее время широко применятся для отжига различных материалов.

Преимущества фемтосекундного лазерного отжига определяются, в первую очередь, особенностями воздействия на твердое тело ультракоротких световых импульсов. Анализ содержания диссертационной работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 117 библиографических ссылок. Общий объем диссертации составляет 121 страницу. Работа содержит 37 рисунков. В первой главе обоснован выбор объекта исследования, пленочных гетероструктур на основе цирконата титаната свинца.

Подробно описаны методы формирования первоскитовой структуры в пленках РХТ (различные варианты отжита сегнетоэлектрического слоя после его нанесения на подложку). Рассмотрены особенности взаимодействия фемтосекундного излучения с веществом с целью его использования для локального отжига и одновременной диагностики сегнетоэлектрического состояния.

В заключении первой главы определено состояние проблемы и сформулированы задачи исследования. Во второй главе представлено описание объектов исследования, в качестве которых выбраны пленки РХТ состава РЬ(Хг0,54Т10,4б)03, а также состава, содержащего дополнительно 10 мол',4 оксида свинца — РЬ(Хг0,54Т10,46)03+ 10',4 РЬО. Изложена методика отжига фемтосекундным лазером при фокусировке в области порядка десяти микрон («мягкая» фокусировка) и единиц микрон («жесткая» фокусировка). Приведена методика диагностики кинетики отжига методом генерации второй гармоник (ГВГ) с использованием однолучевой и двулучевой схем. Рассмотрены методики исследования отожженных областей пленок с помощью оптической, просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопий.

В третьей главе приведены и обсуждаются экспериментальные результаты исследований кинетики процесса кристаллизации пленок РУТ при фемтосекундном лазерном отжиге. В процессе отжига получены временные зависимости интенсивности ГВГ при различной плотности мощности излучения и длительности воздействия. Определены пределы поверхностной плотности потока энергии излучения с длиной волны 800 нм и 1040 нм с длительностью импульса 100 фс, обеспечивающие недеструктивную кристаллизацию тонкопленочного пирохлорного РХТ-прекурсора в сегнетоэлектрическую фазу. В четвертой главе описаны результаты исследований микроструктуры и сегнетоэлектрических свойств пленок РХТ после завершения лазерного отжига. Получена топография поверхности методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).

Внутренняя микроструктура пленок исследована просвечивающей электронной микроскопией (ПЭМ) на их поперечном разрезе, полученном сфокусированным ионным пучком. Приведен анализ результатов отжита, полученный методами линейной и нелинейной оптической микроскопии. Получен локальный пьезоэлектрический отклик и исследована пер еключаемость сегнето электрической поляризации пер о вскитных микрообластей отожженных пленок. В пятой главе приведены результаты моделирования пространственного распределения температуры при отжиге фемтосекундным многоимпульсным лазерным излучением.

С помощью программного пакета СОМЯО1. Ми111рЬуясз® Моде1ш8 Бойтчаге получено двумерное сечение температурного профиля в структуре РХТ/РУЯО2/Я и одномерное сечение температурного профиля в центре лазерного пятна в структуре РХТ/Р1/%02/Я. Научная новизна Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке методики отжита микроструктуры РХТ фемтосекундным лазерным излучением ближнего ИК диапазона и ее экспреиментальной реализации. Выявленные на основе кинетики второй гармоники механизмы кристаллизации ~в частности, самоподдерживающаяся кристаллизация) также являются новым научным результатом.

Практическая значимость Практическая значимость работы заключается в возможности формирования локальных областей сегнетоэлектрической фазы в теле аморфной пленки РХТ, не подвергая при этом подложку, низ лежащие слои и окружающую область (в многослойных интегральных схемах) нежелательному температурному воздействию. Также предложенные и успешно опробованные методы нелинейно-оптической диагностики могут быть использованы для определения качества широкого круга сегнетоэлектрических микроструктур. Замечания по диссертации В качестве недостатков можно выделить следующие замечания: 1.

В диссертации употребляется термин «платинизиронный», нанесение на материал (подложку) тонкого слоя платины называется платинирование, соответственно, верный термин - «платинированный». 2. В работе приведены результаты отжига пленок РУТ лазерным излучением двух длин волн: 800 нм и 1040 нм.

Пределы по плотности мощности излучения и времени воздействия, обеспечивающие недеструктивную кристаллизацию пленки, существенно отличаются. В связи с этим, возникает вопрос, что является причиной такой разницы. 3. В Главе 1 описаны методики отжига пленок РУТ, альтернативные предложенной в работе. Отдельный раздел посвящен лазерному отжигу. Однако, методике, основанной на использовании полупроводникового лазера как наиболее промышленно пригодного, уделено недостаточно внимания. 4.

В описании образцов в Главе 2 указано, что толщины пленок варьировались от 0,1 до 1 мкм. Однако результаты по кинетике кристаллизации пленок РХТ приведены без указания их толщины, что может оказывать существенное влияние на протекание процесса кристаллизации. 5. В тексте диссертации стилевые и языковых ошибок и неточности. Отмеченные недостатки не влияют на общую положительную оценку данной работы. Диссертация представляет собой завершенную научно-исследовательскую работу на актуальную тематику. Автореферат отражает основное содержание диссертации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, часть результатов в достаточной мере апробирована на Всероссийских и Международных конференциях и семинарах.

Считаю, что диссертация «Локальный отжиг излучением фемтосекундного лазера ближнего инфракрасного диапазона и нелинейно-оптическая диагностика микроструктур цирконата-титаната свинца на платинизированной подложке» соответствует требованиям ВАК к кандидатским диссертациям, а ее автор Фирсова Наталья Юрьевна заслуживает присуждения ей ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.06— Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники. Официальный оппонент, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой микроэлектроники федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ» Сергей Петрович Тимошенков Адрес: 124498,Москва, Зеленоград, проезд 4806, дом 5.

Тел:(499) 720-87-68, е-ша11: зр1®пиее.гп -" 4г',а'з,~; уф . ф~ь. аяФ"$ф фу~у',«г«а~~9' М~~ .