Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки

• Автор: Сербин, Олег Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 117 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ (ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ)

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ И УПРАВЛЕНИЕ СУБСТРУКТУРОЙ ПЛЕНОК СОЕДИНЕНИЙ ПРИ АКТИВАЦИИ ПРОЦЕССОВ

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПУЧКАМИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Общая характеристика видов импульсной обработки

1.1.1. Импульсная обработка заряженными частицами

1.1.2.Лазерная обработка материалов

1.1.3 .Импульсная обработка некогерентным светом

1.1.4.Классификация импульсных видов воздействия

по термодинамическим режимам.

1.2. Взаимодействие концентрированных пучков

излучения с материалами
1.2.1. Взаимодействие мощного фотонного излучения
с полупроводниками
1.2.2. Взаимодействие мощного фотонного излучения
с металлами
1.2.3. Облучение материалов электронным пучком
1.2.4. Облучение материалов ионными пучками
1.3. Эффект быстрого отжига в фазовых, структурных
и субструктурных превращениях тонких пленок
1.3.1 .Рекристаллизация имплантированных слоев
1.3.2. Синтез соединений
1.3.3. Механизмы атермических эффектов при импульсном отжиге
1.3.4. Заключение
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Нанесение исходных гетероструктур
2.1.1. Пленки системы РЬ-ТьО

2.1.2. Пленки системы С-У
2.2. Импульсная фотонная обработка некогерентным светом
2.3. Методика оценки величины энергии излучения, поступающего на образец
2.4. Термообработка
2.5. Методы исследования
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ПЛЕНОК РЬТЮ3
3.1. Термообработка аморфных пленок состава, близкого к стехиометрическому (РЬ-ТьЗО)
3.2. Импульсная фотонная обработка аморфных пленок состава РЬ-ТьЗО
3.3. Заключения и выводы к главе 3
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ПЛЕНОК КАРБИДА ВОЛЬФРАМА
4.1. Зависимость фазового состава и субструктуры пленок гетеросистемы "¥-С от энергии излучения при ИФО
4.2. Зависимость фазового состава, субструктуры пленок гетеросистемы У-С от температуры
отжига при быстрой термической обработке
4.3. Влияние ИФО на морфологию поверхности гетероструктуры С-У-С/¥-фольга
4.4. Заключения и выводы к главе 4
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ (ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ)

Актуальность темы. В последнее десятилетие интенсивно ведутся исследования воздействия концентрированных потоков излучения на различные материалы с целью ускорения процессов формирования их фазового состава и структуры.
В ряде работ [1-5] показана эффективность импульсной фотонной обработки (ИФО) излучением ксеноновых ламп гетероструктур Б1 -переходный металл в синтезе пленок силицидов при создании контактных металлизированных систем СБИС.
В то же время необходимы дальнейшие исследования, направленные на выявление эффекта ИФО в снижении термической нагрузки облучаемых гетер о структур по сравнению с классической термообработкой, раскрытие механизма фотонной активации процессов синтеза.
Необходимо расширение круга объектов для возможного практического использования метода ИФО. В частности, не были исследованы возможности ИФО в синтезе пленок сложных оксидов и карбидов металлов. Актуальность исследования процесса синтеза первых связана с созданием на основе сегнетоэлектрических пленок электронных устройств, в том числе элементов энергонезависимой памяти, вторых - с созданием упрочняющих, химически и термически стойких покрытий.
Работа выполнена при поддержке научной программы «Университеты России» (грант УР.Об.01.009) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 02-03-06086).
Цель работы. Исследование эффекта ИФО в синтезе пленок титаната свинца и карбидов вольфрама.
Для этого решали следующие задачи:
1. Разработка методики оценки энергии излучения, поступающего на образец, и температуры образца.

образцы подвергали импульсному отжигу пучком ионов Ва+. Плотность энергии импульса изменялась в пределах от 0 до 3 Дж-см' . Пленки состояли в основном из силицида №812, некоторая часть зерен которого была эпитаксиально ориентированна. При более низких плотностях энергии ионного пучка образовывались поликристаллические слои, имеющие многофазный состав: №281, №81 и №812. Авторы работы объясняют образование эпитаксиальных и поликристаллических структур силицидов неодинаковым распределением энергии по глубине образца. Предполагается, что на границе металл-кремний образуется расплавленный слой, который возникает вследствие высоких температур на поверхности подложки.
При импульсном отжиге могут возникать некоторые особенности, заключающиеся в возможности формирования метастабильных состояний, которые образуются из расплава и являются следствием высокой скорости нагрева и охлаждения материала.
Формирование соединения Рс181 при отжиге сканируемым лучом лазера происходит путем образования эвтектики [62]. Аргументом в пользу такого вывода является резкий переход от Рё281 к Рс181 при увеличении мощности излучения. Вычисленная температура, соответствующая пороговой мощности для формирования Рс181, составляет 830-860 °С и близка к известной температуре эвтектики системы Р<1-81 с содержанием 81 равным 58 %. Избыток кремния при кристаллизации оттесняется к поверхности.
Отжиг сканируемым лучом лазера системы Р1>81 (для снижения потерь энергии за счет отражения от металлической пленки отжигу, как правило , подвергается структура пленка 81 - пленка металла-подложка 81; в данном случае Э1 (20 нм)/ТЧ(100 нм)/81) при мощности излучения, позволяющей нагреть структуру до температуры, немного превышающей наименьшую температуру эвтектики (~ 830 °С), приводит к формированию смеси фаз различных силицидов. В частности, были выделены соединения Р1281з, Рй2815, Р1381 [62]. Подтверждением образования метастабильного состояния РЬЗц является переход слоя в сверхпроводящее состояние при понижении температуры