Автореферат (1173420), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Полученные в диссертацииэкспериментальные результаты и сделанные на их основе выводы углубляют иконкретизируютпредставленияомеханизмахформированиянекристаллической структуры. Они имеют важное значение для развитияфизических представлений о природе аморфного состояния, а также дляполучениядиэлектрическихпокрытий,обладающихповышеннымипоказателями модуля упругости и высокой прозрачностью в области видимогодиапазона, что делает их перспективными функциональными материалами.Основные защищаемые положения и результаты диссертационнойработы:1.
Оптическое пропускание СК аморфных тонких пленок; корреляцииоптических характеристик с аналогичными показателями для тонких пленок,полученных термическим осаждением в вакууме.2. Модель для СК аморфных тонких пленок, позволяющаярассчитывать оптические константы по экспериментальным результатамспектральной эллипсометрии.3. Разработка теоретической модели структуры СК аморфных пленоксостава As2X3 (X = S, Se) для объяснения экспериментальных результатов пооптическим и электрофизическим характеристикам.4.
Механические характеристики СК аморфных тонких пленок сприменением метода наноиндентирования, показывающие, что полученныепленки обладают повышенным модулем упругости по сравнению с массивнымстеклом аналогичного состава и относительно аморфных тонких пленок,полученных термическим напылением в вакууме.5. Создание физических основ получения при комнатной температуреаморфных тонких пленок ХСП на примере As2X3 (X = S, Se) с возможностьюварьирования толщины пленок на подложках различного типа.Достоверность результатов исследований обеспечивается проведениемэкспериментальных измерений на современном научном оборудовании свысокой точностью и воспроизводимостью; соответствием экспериментальныхи теоретических результатов, полученных с применением независимых методов.Апробация и публикация.
X международная конференция «Аморфные имикрокристаллические полупроводники », г. Санкт-Петербург, 2016 г.; VI, VIIIи IX Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученыхпо направлению «Диагностика наноматериалов и наностуктур», г. Рязань, 2013,2015 и 2017 г.г.; XXIII, XXV Всероссийская межвузовская научно-техническаяконференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», г.Зеленоград, 2016 г. и 2018 г.; IV Международная научно-методическаяконференция "Физико-математическое и технологическое образование:проблемы и перспективы развития", г.
Москва, 2017 г.; Международнаяконференция «Теоретическая физика и ее приложения», г. Москва,2015 г.Публикации: Основные научные результаты диссертации опубликованыв 11 научных работах, включая 3 статьи из «Перечня рецензируемых научных5изданий ВАК и входящих в международные реферативные базы данных» и 7тезисов докладов на российских и международных конференциях.Личный вклад автора.
Автор диссертации принимал участие впостановке экспериментов и их проведении, обработке и интерпретацииэкспериментальных результатов, создании теоретических моделей, написаниинаучных статей в составе авторского коллектива и подготовке их копубликованию, представлял доклады по теме диссертации на конференциях.Результаты, выносимые на защиту и составляющие научную новизнудиссертационной работы, получены автором лично в лаборатории магнитныхматериалов Института общей и неорганической химии им.
Н.С. Курнакова РАНи на кафедре теоретической физики им. Э.В. Шпольского Института физики,технологии и информационных систем, МПГУ и в Институте перспективныхматериалов и технологий Национального исследовательского университета«МИЭТ».Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав,основных результатов и выводов по работе, содержит 129 страницымашинописного текста, включая 14 таблиц, 75 рисунков, 29 формул и списоклитературы из 107 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы исследований,сформулирована цель, основные задачи, основные объекты и методыисследования работы, показана научная новизна, научная и практическаязначимость полученных результатов. Приведены основные положения,выносимые на защиту.В первой главе представлен анализ литературы по теме диссертации.Основное внимание уделено структуре и физическим свойствам ХСП, при этомпреимущественно анализ сфокусирован на бинарных соединениях As 2X3 (X=S,Se), которые исследовались в диссертационной работе.
Проанализированыосновные технологии осаждения тонких пленок ХСП, показаны ихпреимущества и недостатки, а также возможные пути решения недостатков.Выполнен анализ литературных данных, описывающих метод спин-коатинг иего применение в области получения ХСП. Рассмотрены основные современныеобласти применения тонкопленочных ХСП.Во второй главе приведены результаты по разработке методики исозданию физических основ технологии получения аморфных тонких пленокХСП с применением метода спин-коатинга и диагностике полученных тонкихпленок.
Также в данной главе приведено описание экспериментальных итеоретических методов и подходов, использовавшихся в ходе выполнениядиссертационного исследования. Соответственно, глава имеет несколькоподразделов, описывающих вышеперечисленные положения.1.Методы диагностики тонких пленок и изучение их оптических,электрических и механических характеристикДля определения фазового состояния тонких пленок был примененрентгенофазовый анализ (РФА, BrukerD8 Advance, Брэгг-Брентано геометрия,дифрактометр оборудован гониометром с дополнительными степенями свободывращения образца для исследований тонких пленок; применялся режим 2θ/ω,диапазон 7-60 град. по 2θ, Cu Kα λ = 0,15481 нм).
Для полнопрофильного6анализа дифрактограмм использовали программное обеспечение TOPAS 4.2.Базовую линию описывали полиномами Чебышева. Для определенияпримесного состава пленок применялась ИК-спектроскопия (Spectrum 65 PE,диапазон 8300–350 см-1, разрешение 0,5 см-1). Для исследования морфологии иэлементного состава пленок использовалась атомно-силовой микроскоп (ACM,NT-MDT SolverPro) и растровый электронный микроскоп (РЭМ, Carl ZeissNVision 40) с системой элементного анализа (энергодисперсионныйспектрометр EDX Oxford INKA). Толщина пленок определялась по результатамизмерений на профилометре Alpha-Step D-100 (KLA-Tencor).Спектры комбинационного рассеяния света (КРС) были записаны прикомнатной температуре (Horiba LabRAM HR Evolution с дифракционнойрешеткой 600 штр/мм, разрешающая способность 1,5 см-1, источник излучения –Ar+ лазер с λ = 514 нм (Melles Griot)).
Оптические исследования производилисьметодами оптической микроскопии (Nikon Eclipse) и оптического пропускания(спектрофотометр Cary 5000, разрешение 0,05 нм, диапазон 400-800 нм).Определение оптических констант проводилось методом спектральнойэллипсометрии (ЭЛЛИПС-1881А, диапазон 380-1050 нм при фиксированномугле падения света 75о). Измерение температурной зависимости плотности токапроводилось на программно-аппаратном комплексе на основе термостоликаLinkam HFS600E-PB4 в диапазоне температур от комнатной температуры до350°С). Для измерений нанотвердости тонких пленок применялся настольныйнанотвердомер NHT-T-AE-000 (CSM Instruments) с ACM WideScan AFM.2.Получение аморфных тонких пленок ХСП методом СКВ качества объектов были выбраны бинарные ХСП состава As2X3 (X=S,Sе), которые являются не только модельными соединениями для аморфныхполупроводников, но и находят широкое практическое применение.Предварительно были протестированы следующие органические растворители:пропиламин (ПА, CH3(CH2)2NH2), этилендиамин (ЭДА, NH2 (CH2)2NH2), нбутиламин (БА, CH3(CH2)3NH2), диметилформамид (ДМФА, (CH3)2NC(O)H).Показано, что оптимальный способ для получения растворов As2X3 (X=S, Sе) –это их растворение в БА при комнатной температуре в атмосфере инертногогаза.Тонкие пленки наносились на стеклянные подложки или подложки измонокристаллического кремния (с-Si); выбор подложки определялся типомпоследующих исследований.
Для окончательного удаления следов растворителяполученные пленки отжигались в вакууме при Т=100°С.3.Кинетики растворения As2X3 (X=S, Se) в БАПоскольку растворение происходило в течение определенного времени, тобыли записаны спектры оптического пропускания, позволяющие качественнооценить степень растворения ХСП по величине оптической плотности раствора.Были построены зависимости оптической плотности от времени при λ=560 нмдля As2S3 и λ=650 нм для As2Se3, которые приведены на рис. 1. Видно, чтосначала оптическая плотность растет, что соответствует увеличивающейсямассе растворенного вещества, достигает максимума примерно через 2 дня дляAs2S3 (рис.
1а) и через 1 день для As2Sе3 (рис. 1б), а затем раствор начинаетсветлеть, и оптическая плотность уменьшается. Примерно через 10 сутокоптическая плотность всех растворов стремится к 0, и формируются прозрачные7растворы с белым осадком на дне. РФА показал, что образовавшийся осадокпредставляет собой кристаллическую фазу As2O3 (ICDD PDF 73-1718). Чтобыизбежать окисления, в дальнейшем растворы As2Х3 (Х=S, Se) хранились вэксикаторе, заполненном аргоном. В таких растворах не были обнаруженыследы оксида мышьяка.Рис. 1 - Зависимости оптической плотности растворов: (а)- As2S3 (λ=560 нм), (б)As2Se3 (λ=650 нм) в БА от длительности растворения: 1 – 20% масс.; 2 – 10%масс.; 3 - 5% масс.
oт lg(t(ч)).Таким образом, нами был сделан вывод о возможности использованиярастворов, хранящихся в эксикаторе, для приготовления тонких пленокпримерно через 2 сут. для As2S3 и 1 день для As2Se3 после начала растворения,что соответствует максимальному растворению ХСП, с одной стороны, иотсутствию процесса окисления, с другой.4.Диагностика тонкопленочных структур As2Х3 (Х=S, Se)Для определения толщины аморфных тонких пленок были использованыметоды АСМ для пленок с толщиной менее 1 мкм и метод стиллуснойпрофилометрии (Alpha-Step D-100) для пленок, толщина которых больше 1 мкм.На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
