Тонкопленочные композиции на основе диоксида гафния и оксида алюминия: синтез и характеризация

• Автор: Лебедев, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Методы синтеза пленок простых и многокомпонентных оксидов металлов.

1.1.1. Физические методы.

1Л .2. Химические методы.

1.2. Исходные соединения для синтеза пленок НЮ2, А0з и композиций на их основе

1.2.1. Исходные соединения для синтеза пленок НЮ2

1.2.2. Исходные соединения для синтеза пленок АОз

1.2.3. Исходные соединения для синтеза пленок композиции А0зчНЮ21.х

1.3. Характеризация

1.3.1. Скорость роста и толщина
1.3.2. Химический состав ИК, КРспектроскопия.
1.3.3. Химический состав РФЭспектроскопия.
1.3.4. Фазовый состав пленок.
1.3.5. Диэлектрическая проницаемость.
1.3.6. Токи утечки.
1.4. Заключение
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТ.
2.1. Объекты исследования
2.2. Синтез тонких пленок
2.2.1. Исходные вещества.
2.2.2. Осаждение пленок
2.3. Методы исследования пленок
2.3.1. ИКспектроскопия
2.3.2. КРспектроскопия
2.3.3. РФЭспектроскопия
2.3.4. ЭДспектроскопия и сканирующая электронная микроскопия
2.3.5. Атомносиловая микроскопия.
2.3.6. Просвечивающая электронная микроскопия.
2.3.7. Рентгеновская дифракция
2.3.8. Эллипсометрия
2.3.9. Электрофизические характеристики.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Пленки диоксида гафния.
3.1.1. Выбор исходных реагентов.
3.1.2. Выбор условий процесса.
3.1.3. Состав пленок
3.1.3.1. ИКспектроскопия.
3.1.3.2. КРспектроскопия.
3.1.3.3.РФЭ С.
3.1.4. Изучение границы раздела в композиции НЮ28.
3.1.4.1. Микроскопия и эллипсометрия
3.1.4.2. РФЭС.
3.1.5. Структура пленок НЮ2.
3.1.6. Электрофизические свойства пленок НЮ2
3.1.7. Резюме по разделу
3.2. Пленки АОзХНЮ2,.х.
3.2.1. Выбор исходного соединения.
3.2.2. Разработка процесса осаждения слоев А
3.2.2.1. РФЭС.
3.2.2.2. Структура пленок АЬ
3.2.3. Создание ламинатных структур со слоями НЮ2 и А и изучение
их свойств
3.2.3.1. Пленки А в качестве барьерных слоев для диффузии кислорода.
З.2.З.2. Пленки А в качестве барьерных слоев для токов утечки
3.2.4. Разработка процесса осаждения слоев АОзхНЮ21х.
3.2.5. Исследование химического состава слоев АОзхНЮ21.х.
3.2.5.1. Пленки, полученные из разделенных источников схема 1
3.2.5.2. Пленки, полученные из источника со смесью исходных соединений схема 2.
3.2.5.3. Включения углерода
3.2.6. Исследование структуры слоев А0зхНЮ2х.
3.2.7. Свойства слоев АХНГО21Х
3.2.7.1. Профиль распределения показателя преломления по толщине пленок.
3.2.7.2. Электрофизические параметры пленок
3.2.8. Резюме по разделу.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Эти материалы могут быть полезны в создании приборов, на углеродных нанотрубках, оптических и сенсорных устройств, высокопрочных, коррозионностойких, износостойких покрытий и др. Необходимость. В качестве перспективных рассматриваются комплексные соединения металлов. Использование этих веществ существенно упрощает технологические процессы. К началу данной работы в лаборатории химии летучих координационных и металлорганических соединений ИНХ СО РАН был накоплен опыт по синтезу, глубокой очистке и исследованию физикохимических свойств летучих соединений, перспективных в качестве исходных веществ для СУОпроцессов. В связи с этим научную и практическую значимость представляет разработка новых способов получения пленок НЮ2, А0з и композиций на их основе, способных реализовать совокупность функций диэлектрика с высоким значением диэлектрической проницаемости. Корреляция условий получения с химическим и. Цель работы. Разработка процессов получения слоев НЮ2, А и А0зхНЮ21. А на основе получения новых данных о зависимости функциональных свойств синтезируемых материалов от их химического строения, структуры. НГО2, АЬОз и А0зхНГО21х . МДПструктур. Научная новизна. Разработан способ синтеза пленок с изменяющимся по толщине составом, что позволило при использовании результатов послойного анализа таких образцов получить данные, подтверждающие образование трехкомпонентных пленок как результат химического взаимодействия оксидов гафния и алюминия. Проведены комплексные исследования химического и фазового состава, структуры и свойств осажденных слоев НЮ2, А и композиций на их основе, впервые синтезированных из и А1асас3. С использованием метода КРспектроскопии впервые изучены химические и структурные формы включений углерода в пленках iдиэлектриков, получаемых из металлоорганических соединений. Полученные данные о взаимосвязи условий синтеза с составом, структурой и свойствами осаждаемых слоев могут быть использованы для ОКР с целью разработки технологических процессов осаждения пленок НЮ2, АОз и А. ХНЮ21. Х. в качестве диэлектриков с высоким значением диэлектрической проницаемости 9 . Предложено использовать лазерную эллнпсометрию в качестве экспрессного неразрушающего метода при оптимизации процессов получения сложных ламинатных и градиентных структур. Основные принципы используемых подходов носят общий характер и могут быть применены, для исследования других тонкопленочных композиций. Личный вклад автора. Автор самостоятельно выполнял экспериментальную работу по осаждению пленок, эллипсометрические и электрофизические измерения I и расчеты. Соискатель принимал участие в постановке цели и задач, а также планировании экспериментов в проведении ИК, КР, ЭДспектроскопических измерений в1 компьютерной обработке всех экспериментальных и аналитических данных в интерпретации и обсуждении полученных результатов и формулировке выводов в подготовке научных публикаций. Апробация работы. Международной конференциисеминаре по микронанотехнологиям и электронным приборам Эрлагол, на IVй Международной конференции и V Школе молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе Кремний Новосибирск, на i ii v i i vi Новосибирск, на i vi i i i i Новосибирск, , на Конкурсеконференции молодых ученых, посвященной летию Б. И. Пещевицкого Новосибирск. VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов Физикохимия и технология неорганических материалов Москва, . Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых журналах, 5 публикаций и тезисов докладов в сборниках трудов конференций. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы 4 наименования. Объем работы 2 страницы, в том числе рисунок и таблиц. Работа выполнена в рамках научноисследовательских планов Учреждения Российской Академии наук Института неорганической химии им. Николаева СО РАН при поддержке РФФИ грант 3а, СО РАН интеграционные проекты , , Президента РФ НШ, Администрации Новосибирской области. V i v ii англ.