Жидкофазная эпитаксия ниобата лития

• Автор: Мадоян, Рафаэль Суренович
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ереван
• Количество страниц: 191 c. : ил

ГЛАВА I.ЭПИТАКСИАЛЬНЫЕ ПЛЕНКИ НИОБАТА ЛИТИЯ

§ I.Синтез и структура ниобата лития

§ 2.Жидкофазная эпитаксия - как один из основных

методов изготовления волноводов

2-1.Методы изготовления волноводов

2-2.Физико-химические основы жидкофазной

эпитаксии

2-3.Кинетика эпитаксиального роста

§ З.Ниобат лития- как материал оптоэлектроники

Глава II.МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

§ I.Определение кривых ликвидуса растворов в

расплав
§ 2.Методика жидкофазной эпитаксии яиобата лития
2-1 .Капиллярный метод эпитаксии сегнетоэлектри-

2-2.Установка и температурный режим эпитаксии ниобата лития
2-3.Выбор и подготовка подложек
§ 3.Структурные исследования пленок
§ 4.Оптические исследования пленок
Глава III. ЖИДКОФАЗНАЯ ЭПИТАКСИЯ НИОБАТА ЛИТИЯ И ТВЕРДЫХ
РАСТВОРОВ 1/иЬ,^Тоу03
§ I.Кривые растворимости системы иУ03~
§ 2.Жидкофазная эпитаксия пленок шьа3
§ 3.Кинетика эпитаксиального роста
3-1.Модель стационарной кристаллизации
3-2.Расчет толщины пленок и параметров ростовой системы

3-3.Связь ростовых параметров с характером массопереноса
3-4.Экспериментальное определение
3-5 .Влияние доменной структуры на кинетику
роста
§ 4. Жидкофазная эпитаксия пленок
Глава IV.СТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛЕНОК
§ I. Рентгеноструктурный анализ пленок
1-1.Состав слоев
1-2.Монокристалличность и межплоскостные расстояния
1-3.Ориентационные соотношения
§ 2. Морфология и совершенство эпитаксиальных
слоев
2-1 .Микроморфология поверхности
2-2.Граница раздела подложка-пленка
2-3.Дислокационная структура
§ 3. Доменная структура
3-1.Микродомены в ниобате лития
3-2.Наследственность доменной структуры
3-3.Точка Кюри эпитаксиальных пленок
Глава V. ОПТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК
§ I. Исследование лучевой стойкости пленок ниобата
лития
§ 2. Показатель преломления и модовые характеристики волноводов
§ 3. Затухание световой волны в пленке
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность проблемы.Интересное сочетание электрооптичес-ких, пьезоэлектрических, акустических,нелинейнооптических свойств делают ниобат лития весьма перспективным для использования в интегральной оптике.В настоящее время волноводы из нио-бата лития широко используются в интегральной оптике в качестве управляющих элементов [1] .Диффузионные волноводные электро-оптические и акустооптические модуляторы обладают,как правило, большей эффективностью, чем их объемные аналоги.
Для создания эффективных интегрально-оптических элементов с низкими потерями исследовалась возможность получения волноводных структур методами диффузии примесей,обратной диффузии лития, ионной имплантации,эпитаксии [2] .Свойства волноводньсс слоев определяются в первую очередь принципиальными особенностями каждого из методов.Наиболее перспективным является эпитаксиальная методика, позволяющая получать пленки с резкой границей раздела,постоянным по всей толщине показателем преломления,заданной толщины и т.д.
Цель настоящей работы. Работа начата в период,когда в печати имелось лишь несколько разрозненных работ по получению волноводных слоев на основе ниобата лития различными методами. Целью работы явилось исследование процессов эпитаксиального роста пленок ниобата лития и твердых растворов и(МЬ, Тй)0з из жидкой фазы, разработка методики получения совершенных волноводных структур на основе ш3 , определение структурных и волноводных параметров полученных слоев.
Научная новизна работы. В работе впервые получены пленки сегнетоэлектриков осаждением из раствора-расплава, заключенного между двумя близко расположенными подложками (капиллярный метод). Получены уточненные значения температур ликвидуса системы

между двумя близко расположенными подложками был предложен и используется для эпитаксии полупроводников [87,118] . При начальной температуре эпитаксии зазор между подложками заполняется насыщенным раствором-расплавом.Система медленно охлаждается и на подложках осаждается эпитаксиальный слой. Затем жидкая фаза сливается и полученные структуры охлаждаются до комнатной температуры.
Важным преимуществом капиллярной технологии является то обстоятельство, что толщина жидкой зоны над всей поверхностью подложки постоянна.Это позволяет устранить клиновидность и получать слои постоянной толщины.В отличии от вертикального вариан-• та капиллярная технология позволяет легко управлять скоростью осаждения слоя.В неизотермическом методе скорость роста определяется массоподводом к растущей поверхности и скоростью охлаждения системы. При малых толщинах жидкой фазы в квазистационар-ных условиях определяющее значение имеет скорость охлаждения, изменение которой в некоторых пределах не должно влиять на толщину слоя.
Сложность применения этой методики для эпитаксии сегнето-электриков /и,в частности иыьа3 / обусловлена тем, что анизотропия их тепловых свойств гораздо выше, чем у полупроводниковых материалов [15,119] .При наличии на подложках остатков раствора-расплава охлаждение системы через эвтектику приводит к растрескиванию образцов.Таким образом, для применения капиллярной технологии необходимо решить проблему полного удаления раствора-расплава с поверхности образцов.При малых зазорах /I мм и менее/ вращение подложек со скоростью до 500 об/мин не дает положительного результата.Это, очевидно связано с тем, что при уменьшении зазора капиллярные свойства системы растут,а центробежная сила,пропорциональная массе жидкости,уменьшается. Разве-