Исследование процессов формирования по золь-гель технологии сенсорных элементов на основе тонких пленок состава SiOx:SnOy

• Автор: Плуготаренко, Нина Константиновна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РОСТА ТОНКИХ ПЛЕНОК НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ.

1.1. Моделирование процессов роста тонких пленок из газовой фазы

1.2. Моделирование процессов роста тонких пленок из расплавов

1.3. Моделирование электрохимических процессов роста тонких пленок.

1.4. Моделирование процессов роста тонких пленок из растворов гидролизующихся соединений.

1.5. Процессы роста тонких пленок с позиций теории самоорганизации.

1.6. Методы МонтеКарло при моделировании роста тонких пленок

1.7. Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК СОСТАВА ЗЮхпОу ПО ЗОЛЬГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ
2.1. Исследование процесса формирования структуры частиц золя
2.2. Исследование процесса формирования первичной гелевой структуры пленки.
2.3. Исследование процесса формирования устойчивой структуры пленки
2.4. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА СТРУКТУРУ ФОРМИРУЕМЫХ ПЛЕНОК.
3.1. Исследование кинетики процесса созревания золя
3.2. Исследование влияния состава и температуры созревания золя на структуру формируемых пленок.
3.3. Исследование влияния температуры отжига на структуру формируемых пленок
3.4. Выводы.
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК,
ПОЛУЧЕННЫХ ПО ЗОЛЬГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ.
4.1 .Моделирование параметров структуры тонких пленок с позиций
теории самоорганизации
4.1.1. Расчет фрактальной размерности.
4.1.2. Определение показателей Ляпунова.
4.1.3. Определение энтропии Колмогорова.
4.2. Моделирование параметров структуры тонких пленок методом МонтеКарло .
4.2.1. Алгоритм расчета агрегатов.
4.2.2. Компьютерный эксперимент.
4.2.3. Результаты моделирования.
4.3.Методика проектирования технологических маршрутов получения тонких пленок состава 8ЮХ 8пОу с заданной структурой для создания сенсорных элементов на их основе.
4.4.Вывод ы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Измерения проводимости золей производились на компьютерно управляемой установке с использованием цифро-аналогового-анало-цифрового преобразователя (ЦАП-АЦП) RL- (производитель НИЛ АП, г. Таганрог). Контроль состава золя определялся методами электронной спектроскопии поглощения видимого и УФ излучения (спектрофотометр СФ-). Определение параметров структуры сенсорных элементов осуществлялись с помощью микроскопии атомных сил (сканирующий зондовый микроскоп Solver Р), интерференционной микроскопии (интерферометр МИИ-4 с приставкой МОВ-х), рентгенографического метода (установка ДРОН-6). Для анализа снимков поверхности пленок использовалась программа Image Analysis. Разработана модель стадии созревания пленкообразующего раствора ТЭОС при добавлении SnCl4 с применением квантово-химических расчетов, которые показали, что наиболее энергетически выгодным является образование наименее гидратированного мономера Si(0C2H5)H, димера Si(0C2H5)Si(0C2H5)3, образование димеров смешанного состава невозможно, из тримеров возможно образование лишь Sn(OH)3OSi(OH)2OSn(OH)3. К полученные образцы тонких пленок состава 8Юх:8пОу обладали наибольшей площадью поверхности за счет наличия пор и выступов независимо от состава исходного раствора. Установлена взаимосвязь между технологическими параметрами процесса формирования пленок по золь-гель технологии и параметрами их структуры методами теории самоорганизации. Результаты моделирования показали, что тонкие пленки состава 8Юх:8пОу, отожженные при температуре равной и менее 3 К, относятся к пространственно-распределенным системам с признаками низкоразмерного детерминированного хаоса. Установлено с использованием результатов моделирования по методу Монте-Карло, что увеличение размеров исходных частиц золя приводит к появлению пор в пленках состава 8Юх:8пОу, если частицы имеют разветвленное строение; после отжига при температуре 3 К структура полученных пленок содержит агрегаты с максимальным включением полых областей. Практическая значимость исследования заключается в разработке методики проектирования технологических маршрутов получения тонких пленок состава 8Юх8пОу с заданной структурой по золь-гель технологии для создания сенсорных элементов на их основе. Результаты работы были использованы при выполнении гранта, финансируемого Американским фондом гражданских исследований и развития и Минобразования и науки РФ КЕС 4, а также гранта, финансируемого Минобразования и науки РФ в г (г/б №0). Модель стадии созревания пленкообразующих растворов ТЭОС при добавлении 8пСІ4 с применением квантово-химических расчетов. Результаты экспериментального исследования влияния технологических параметров получения по золь-гель технологии сенсорных элементов на структуру тонкопленочного материала состава 8Юх:8пОу. Модель взаимосвязи между технологическими параметрами процесса формирования пленок по золь-гель технологии и параметрами их структуры методами теории самоорганизации. Тонкие пленки состава 8Юх:8пОу, отожженные при температуре равной и менее 3 К. Модель взаимосвязи между размерами и структурой исходных молекул золя и структурой полученных тонких пленок состава 8іОх:8пОу с использованием результатов моделирования по методу Монте-Карло: увеличение размеров исходных частиц золя приводит к появлению пор в пленках состава 8іОх:8пОу, если частицы имеют разветвленное строение; после отжига при температуре 3 К структура полученных пленок содержит агрегаты с максимальным включением полых областей. Методика проектирования технологических маршрутов получения тонких пленок состава 8іОх:8пОу с заданной структурой для создания сенсорных элементов на их основе. Кисловодск, , ); -й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники»(Дивноморское, ). По материалам диссертационной работы опубликованы печатных работ, из них 3 статьи и 9 работ в сборниках трудов конференций. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 0 наименований. Общий объем диссертации составляет 4 страниц, включая рисунков, формул и 8 таблиц.