Метод формирования элементов дифракционной оптики с повышенной разрешающей способностью на основе тонких пленок хрома, термически окисленных локальным воздействием лазерного излучения

• Автор: Агафонов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ЛОКАЛЬНОГО ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ПЛЕНОК
ХРОМА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1Л. Цели и задачи анализа
1.2. Методы создания шаблонов ДОЭ
1.3. Физические основы термохимического окисления пленок хрома, , стимулированного лазерным излучением
1.3.1. Анализ процессов в пленке хрома при ее окислении под действием лазерного излучения
1.3.2. Режимы лазерного нагрева 1металлов
1.3.3. Термохимическое действие лазерного излучения на металлы
1.3.4. Влияние окисления на оптические свойства металлов при лазерном воздействии1
1.3.5. Нагрев окисляющихся металлов лазерным излучением
1.3.6. Ограничения существующих моделей термохимического окисления
1.4. Постановка задачи исследования
1.5. Заключение по главе
Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ХРОМА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1. Формализация объекта исследования'для разработки физико-математической модели
2.1.1. Пленка хрома
2.1.2. Лазерное излучение
2.1.3. Физико-химические процессы
2.2. Геометрия модели
2.3. Выбор методов моделирования
2.4. Разработка методов расчета поглощения лазерного излучения тонкими
металлическими пленками

2.5. Разработка модели тепловых процессов
2.6. Методика моделирования диффузионных и химических процессов в условиях термохимического окисления тонких пленок хрома, стимулированного лазерным излучением методом вероятностного клеточного автомата (ВКА)
2.7. Методика получения исходных данных для моделирования физикохимических процессов методом ВКА
2.7.1..Специфика исходных данных, необходимых для,моделирования физикохимических процессов методом ВКА
2.7.2. Оценка вероятности химического процесса
2.7.3. Оценка вероятности диффузионного-процесса
2.7.4. Оценка периода тепловых колебаний
2.8. Заключение по главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ПЛЕНОК ХРОМА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1 Цели.и задачи проведения экспериментальных исследований
3.2 Исследование физико-химических свойств*пленок* хрома, используемых для лазерной записи
3.2.1. Выбор исследуемых параметров пленок хрома*
3.2.2. Исследование толщины и шероховатости*исходной пленки хрома*
3.2.3. Исследование структуры.пленок хрома, их химического и элементного состава
3.2.4. Исследование скорости травления пленок хрома
3.2.5. Исследование электропроводности пленок хрома:
3.3. Исследование оптических свойств пленок хрома
3.4. Исследование зависимости*профилей полученного микрорельефа от параметров микроструктуры пленки*хрома и параметров лазерного излучения
3.4.1. Численный эксперимент
3.4.2. Натурный эксперимент
3.4.4 Анализ экспериментальных результатов
3.4.5 Условия получения структур с размером, менее диаметра пятна
экспонирующего излучения
3.5. Выводы по главе
Глава 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОГО МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛОКАЛЬНОГО
ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

О * О ' I
Рисунок 10. Зависимости поглощательной способности А (а, б) и температуры Т (в, г) окисляющегося металла от времени нагрева непрерывным излучением при различных плотностях светового потока (кривые 1—3). а, в — для прозрачного окисла; б, г — с учетом температурной зависимости оптических постоянных для первоначально прозрачного окисла; Тн — начальная температура; То — стационарная температура при исходном поглощении Ао; Тр — температура разрушения; А1 — поглощательная способность массивного окисла.
Вместе с тем, высокотемпературное окисление на воздухе (при Т > Т* ~ 1500 К) лимитируется газофазной диффузией кислорода, и его скорость перестает зависеть от температуры. Это радикально влияет на кинетику высокотемпературного нагрева металла, причем существенно упрощается соответствующее теоретическое рассмотрение, так как химическая, оптическая и теплофизическая части задачи могут быть решены раздельно в указанной последовательности. Однако для режимов лазерного нагрева, характерных для метода термохимического окисления такое упрощение неприменимо, что вызывает необходимость совместного решения описанных задач.