Магнитооптический эллипсометрический комплекс для получения и исследования наноструктур в установке молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Косырев, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ И МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ КЕРРА: ТЕОРИЯ, МЕТОДЫ, ПРИЛОЖЕНИЯ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§1.1. Основное уравнение эллипсометрии. Прямая и обратная

задачи

§1.2 Поверхностный магнитооптический эффект Керра

§ 1.3 .Структурные схемы эллипсометров и магнитометров

Постановка задачи

ГЛАВА 2. ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР {Fe/Si)„

§2.1. Описание экспериментальной установки

§2.2. Контроль качества подготовки подложек с помощью ex situ
спектральной эллипсометрии
§2.3. Исследование начальных стадий роста пленок Fe и Si на
подложках монокристаллического кремния
§2.4. Определения показателя поглощения пленок кремния
§2.5. Решение обратной задачи эллипсометрии для систем (Ее/Si)„
Выводы к главе

ГЛАВА 3. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА КЕРРА
§ЗЛ. Структурная схема и описание работы
§3.2. Блок перемапшчивания образца
§3.3. Интерпретация экспериментальных данных
§3.4. Исследование двухслойных систем Пу(1.Х)№х/№
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ПРОГРАМНО - АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РОСТА И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР В СВЕРХВЫСОКОМ ВАКУУМЕ
§4.1. Интерпретация эволюции эллипсометрических параметров в
реальном времени в процессе роста структур (Де/5/)„
§4.2 Автоматизированная система управления испарителями в
установке молекулярно-лучевой эпитаксин
§4.2.1. Аппаратная часть системы управления испарителями
§4.2.2. Программная часть системы управления испарителями
§4.3. Программный эллипсометрический комплекс
Выводы к главе
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
В настоящее время весьма актуален вопрос исследования свойств поверхностей тонких пленок, которые имеют достаточно большую перспективу использования в устройствах наноэлектроники. Однако, измерение параметров пленок нанометровых толщин имеет свою специфику. В частности, при получении наноструктур в условиях сверхвысокого вакуума, встает проблема контроля их свойств in situ непосредственно в процессе изготовления - исследование таких структур ex situ на воздухе зачастую невозможно, в связи с высокой химической активностью многих материалов, используемых в данной области. Здесь большое преимущество имеют оптические методы, т.к. не оказывают влияния на исследуемый образец и имеют определенную гибкость при использовании in situ непосредственно в сверхвысоковакуумной камере. В частности, известен метод эллипсометрии, основанный на анализе изменения поляризации света при отражении от исследуемого образца. Известен также метод магнитооптического эффекта Керра (МОКЕ). У обоих методов схожи оптические схемы измерений, а по набору измеряемых параметров они взаимно дополняют друг друга. Метод эллипсометрии используется для измерения оптических постоянных преломления и поглощения материала, а также для измерения толщин тонких пленок. Метод МОКЕ применяется для изучения магнитных свойств материала. Оба метода удовлетворяют нас, т.к. являются неразрушающими, не изменяющими свойства материала и обладающие достаточной чувствительностью. В этой связи достаточно привлекательной выглядит идея создания установки, объединяющей в себе метод эллипсометрии и МОКЕ.
Настоящее диссертационное исследование посвящено реализации такой установки, а также разработке методики управления технологическим процессом молекулярно-лучевой эпитаксии через обратную связь

Постановка задачи.
Целью данной работы является создание автоматизированного
эллипсометрического и магнитооптического комплекса для исследования магнитных наноструктур. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Создать керровский магнитометр для in situ измерений на базе лазерного эллипсометра ЛЭФ-757.
2. Разработать блок управления для прецизионного слежения за температурой испарителей.
3. Создать программное обеспечение, реализующее обратную связь эллипсометр — технологическая установка для получения структур с заданными свойствами.
4. Разработать методику исследования оптических свойств структур Fe/Si методом эллипсометрии и реализовать алгоритмы, позволяющие в реальном времени во время напыления структур вычислять толщину, скорость роста, а также оптические постоянные.
5. Исследовать магнитные свойства ультратонкой пленки Fe на различных подложках и двухслойной структуры Dyj.xNix/Ni.