Особенности взаимодействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона со слоистыми структурами типа нанометровая металлическая плёнка-диэлектрик-полупроводник

• Автор: Боголюбов, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.03, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯПИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР НА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ

1.1. Волноводные методы измерения электрофизических параметров полупроводников .

1.2. Мостовые методы измерения параметров полупроводников

1.3. Резонаторные методы измерения параметров полупроводников

1.4. Измерение параметров материалов методом волноводнодиэлектрического РЕЗОНАНСА

1.5. АВТОДИИНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ И СТРУКТУР

1.6. Измерения параметров материалов с использованием синхронизированных ГЕНЕРАТОРОВ

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СЛОИСТЫХ СТРУКТУР МЕТАЛЛПОЛУПРОВОДНИК, ДИЭЛЕКТРИКМЕТАЛЛПОЛУПРОВОДНИК ПО СПЕКТРАМ ОТРАЖЕНИЯ И ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1. Теоретическое обоснование волноводного метода измерения характеристик слоистых структур по спектрам отражения и прохождения электромагнитного излучения
2.2. Измерение толщины манометровых металлических пленок и электропроводности полупроводника в слоистых структурах по спектрам отражения и прохождения ЭЛЕКГРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2.2.1. Измерение толщины нанометрового металлического слоя, нанеснного на полупроводниковую подложку
2.2.2. Измерение толщины нанометровых металлических пленок и электропроводности полупроводника в слоистых структурах
3. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕДУРЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ В МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ ПО СПЕКТРАМ ОТРАЖЕНИЯ И ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1. Компьютерное моделирование спектров отражения и прохождения
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СТРУКТУРАХ МЕТАЛЛПОЛУПРОВОДНИК
3.2. Компьютерное моделирование процедуры измерений толщины наномбтровых
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКА В СЛОИСТЫХ СТРУКТУРАХ ПО СПЕКТРАМ ОТРАЖЕНИЯ И ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.2.1. Компьютерное моделирование спектров отражения и прохождения электромагнитного излучения в структурах диэлектрикметаллполупроводник и диэлектрикполупроводникметалл
3.2.2. Компьютерное моделирование процедуры измерений диэлектрической проницаемости и электропроводности полупроводниковых пластин с использованием спектров отражения электромагнитного излучения.
3.2.3. Компьютерное моделирование процедуры измерений толщины манометровых металлических пленок и электропроводности полупроводниковых подложек с использованием спектров отражения электромагнитного излучения
3.2.4. Особенности отражения электромагнитного излучения от многослойной структуры с манометровым металлическим слоем, нанеснным на подложку.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ТОЛЩИНЫ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ НАНОМЕТРОВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СЛОЕВ В СЛОИСТЫХ СТРУКТУРАХ ПО СПЕКТРАМ ОТРАЖЕНИЯ И ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.
4.1. Экспериментальное определение диэлектрической проницаемости и электропроводности полупроводниковых пластин с использованием спектров отражения электромагнитного ИЗЛУЧЕНИЯ.
4.2. Экспериментальное определение толщины манометрового металлического слоя, нанеснного на полупроводниковую подложку, по спектрам прохождения электромагнитного излучения.
4.3. Экспериментальное определение толщины манометровых металлических пленок и электропроводности полупроводника в слоистых структурах.
4.4. Определение электропроводности нанометрового металлического слоя по спектру отражения электромагнитной волны
4.5. Использование методов радиоволновой интерферометрии для контроля параметров движения тела человека
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ


Следует отметить, что СВЧметоды являются оптимальными при использовании исследуемых материалов и структур в приборах полупроводниковой СВЧэлектроники, поскольку исследования, например, с помощью зондовых методов могут давать недостаточно информации для конструирования именно СВЧустройств с заданными характеристиками. Преимущества полупроводниковых СВЧприборов по сравнению с их вакуумными аналогами придают актуальность разработке новых методов определения параметров полупроводников. СВЧметоды измерения различаются по физическим эффектам, на которых они основаны, по типу используемой схемы измерений и по характеру взаимного расположения образца и электродинамической системы. СВЧполе, поворот плоскости поляризации волны при искривлении траектории движения носителей заряда, резонансы. По типу используемой схемы СВЧметоды делят на волноводные, мостовые, резонаторные. Рассматривая взаимное расположение исследуемого образца и электродинамической системы СВЧметоды делят на методы измерения проходными системами, когда образец помещается внутри системы и методы измерения накладными системами, когда образец прикладывается к открытому концу СВЧтракта, к отверстию в резонаторе или является частью их стенок. Наиболее распространенными методами являются волноводные и резонаторные. При использовании волноводных методов рассматривается взаимодействие СВЧволны, распространяющейся в волноводе, с помещенным в него образцом, и измеряются интенсивность прошедшей и отраженной волн. При измерениях резонансными методами схема настраивается в резонанс изменением размеров электродинамической системы или частоты генератора. Эти методы основаны на поглощении электромагнитной энергии свободными носителями заряда и изменении эквивалентных размеров резонатора при помещении в него полупроводника. По результатам определения изменения характеристик резонатора могут быть определены диэлектрическая проницаемость и электропроводность материала, изменение электропроводности, вызванное наложением магнитного поля, освсщениехМ образца и т. Введение исследуемого образца в измерительную резонаторную систему приводит к смещению резонансной частоты и изменению добротности резонатора, по изменению которых рассчитываются параметры образца. При отработке технологии создания слоистых структур на основе нанометровых металлических пленок, используемых в микро, акусто и оптоэлектронике, важно точно измерить толщину слоя металла и его электропроводность по завершении технологического цикла. Такие измерения желательно производить, не разрушая структуру, например, с использованием микроволнового излучения 46, 9. Для определения толщины и электропроводности нанометровых металлических пленок в слоистых структурах можно использовать результаты измерений спектров отражения и прохождения взаимодействующего с ними микроволнового излучения при условии, что известно их теоретическое описание ,. Нахождение электрофизических параметров слоистых структур по спектрам отражения и прохождения электромагнитной волны связано с необходимостью решать обратную задачу. В настоящей работе исследовались особенности взаимодействия электромагнитного излучения сверхвысокочастного диапазона со слоистыми структурами на основе тонких нанометровых металлических пленок, диэлектрических и полупроводниковых материалов в волноведущей системе, устанавливалась возможность расширения диапазона и повышения достоверности измерений параметров слоистых структур на основе тонких нанометровых металлических пленок, диэлектрических и полупроводниковых материалов по спектрам отражения и прохождения взаимодействующего с ними излучения сверхвысокочастного диапазона и повышения чувствительности СВЧметодов измерения. Экспериментальная реализация методов измерения электропроводности, толщины и диэлектрической проницаемости слоев в структурах металлполупроводникдиэлектрик в широком диапазоне их изменения по спектрам отражения и прохождения, взаимодействующего с ними электромагнитного излучения. Экспериментально реализованы методы измерения толщины, электропроводности и диэлектрической проницаемости слоев в слоистых структурах металлполупроводникдиэлектрик но спектрам отражения и прохождения, взаимодействующего с ними электромагнитного излучения.