Формирование тонкопленочных оксидосодержащих гетероструктур

• Автор: Ховив, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. СВОЙСТВА И СПОСОБЫ СИНТЕЗА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ТІ, NB, IN, SN, И ИХ ОКСИДОВ
1.1 Окисление металлов и сплавов. Законы роста оксидных пленок
1.2 Особенности оксидирования индия и олова
1.3 Оксидирование титана
1.4 Оксидирование тонких пленок титана
1.5 Оксидирование ниобия
1.6 Взаимодействия в системе In-Sn
1.7 Оксидирование двухкомпонегных гетероструктур на основе олова и
индия
1.8 Влияние оптического излучения на оксидирование титана
1.9 Тонкие пленки. Синтез, свойства и структура тонких пленок
1.10 Выводы. Цель и задачи
Глава 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Получение тонких пленок методом магнетронного напыления
2.2 Оксидирование тонких пленок в печи резистивного нагрева
2.3 Оксидирование при фотонном нагреве подложек
2.4 Лазерно-термическое окисление тонких пленок
2.5 Методики исследования состава и структуры пленок
2.5.1 Эллипсометрическоий метод
2.5.2 Рентгено-фазовый анализ
2.5.3 Методика XANES (X-ray absorption near edge structure)
2.6. Методика рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
Глава 3. ОКСИДИРОВАНИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ТИТАНА, НИОБИЯ И ИХ ОКСИДОВ
3.1 Термическое и лазерно-термическое окисление тонких пленок титана
3.2 Термическое окисление тонких пленок на основе титана и ниобия
3.2.1. Методика получения серий образцов
3.2.2. Серия
3.2.2. Серия
Глава 4. ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР, СОДЕРЖАЩИХ ИНДИЙ И ОЛОВО И ИХ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФОТОЭЛЕКТРОННОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ И ДИФРАКТОМЕТРИИ
4.1. Методика получения серий образцов
4.2. Исследования гетероструктур с помощью дифрактометрии и РФЭС
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.
Актуальность работы. Установление зависимостей между условиями синтеза, структурой, последовательностью межфазных границ и свойствами получаемых тонкопленочных оксидосодержащих гетсроструктур - одна из главных задач физики конденсированного состояния. В данной работе в качестве объектов исследования были выбраны тонкие пленки на основе металлов и их оксидов титана, ниобия, индия и олова на подложке из монокристаллического кремния. Наиболее значимым свойством подобных структур является то, что в зависимости от последовательности межфазных границ и условий синтеза на базе одних и тех же материалов возможно формирование диэлектрических, полупроводниковых и оптоэлсктронных материалов. Для формирования пленок с заданными свойствами необходимо установить связь их состава и структуры с условиями синтеза. Поэтому на первый план выдвигается изучение фазовых превращений, изменения кристаллической структуры и поверхностной морфологии пленок, происходящих при их термообработке. Варьируя условия синтеза, можно изменять в требуемом направлении состав и свойства получаемых пленок. Наряду с весьма значимыми перспективами использования тонкопленочных гетероструктур, полученных при оксидировании сложных композиций на основе металлических слоев и их оксидов, механизм их формирования далеко не всегда ясен.
Исследование процесса формирования сложных гетероструктур интенсивно изучается в последнее время из-за высокой востребованности и применения таких материалов. Тонкопленочные оксиды металлов и полупроводников широко используются в таких перспективных областях, как микро- и наноэлектроника; тонкие слои являются основой любой современной технологии в производстве интегральных схем. Однако, не смотря на значительный интерес к данным объектам, до сих пор остается ряд невыясненных вопросов. Особенность тонкопленочного состояния

экспериментов: чистотой исходных материалов, методами окисления, режимами термообработки.
Кинетика на начальной стадии была предметом некоторых споров. По наблюдениям Хёрлена, окисление можно описать как начальную линейную стадию, сменяющуюся параболическим окислением, причем длительность начальной стадии тем больше, чем ниже температура и давление кислорода. Другие исследователи пишут о приближенно параболических скоростях окисления. Наблюдаемая при таких условиях кинетика, вероятно, сильно зависит еще и от подготовки поверхности металла.
Как установил Хёрлен, на начальной линейной стадии кислород растворяется в металле без образования, каких бы то ни было продуктов реакции. Более того, скорость начального линейного окисления пропорциональна корню квадратному из давления кислорода при низких значениях последнего и не зависит от него при высоких значениях, как показано на рис. 1.5.2 [41].
Отсюда можно сделать вывод, что механизм окисления включает диссоциативную адсорбцию кислорода, сопровождающуюся включением атомов кислорода в решетку ниобия. Как оказалось, когда величина к шш. ] (константа линейной скорости окисления) пропорциональна корню квадратному из давления кислорода, тогда энергия активации равна 62 кДж/моль. В интервале же нечувствительности к давлению кислорода энергия активации оценочно должна составлять 83,8 кДж/моль.