Исследование кинетики и механизмов взаимодействия газоразрядной фторсодержащей плазмы с поверхностью LiNbO3

• Автор: Гуляев, Вячеслав Валентинович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДАМ ОБРАБОТКИ 1ЛЧЬ

1.1 Физикохимические свойства пиобага лития

1.2 Применение ниобата лития

1.3 Методы исследования свойств ниобата лития.

1.4 Методы обработки ниобата лития

1.4.1 Технология механического и жидкостного травления.

1.4.2 Использование плазмы для обработки ниобата лития.

Цель и задачи.

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Описание установок плазмохимического и радикального травления.
2.2 Описание средств измерения
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ И МЕХАНИЗМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ФТОРСОДЕРЖАЩЕЙ ПЛАЗМЫ С ПОВЕРХНОСТЬЮ иЫЬОз ПРИ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ
ТРАВЛЕНИИ
3.1 Влияние внешних параметров газоразрядной плазмы на кинетику
травления ниобата лития.
3.1.1 Изучение механизма образования твердого продукта реакции на поверхности ГлМЪОз.
3.1.2 Определение влияния внешних параметров на интенсивность процесса плазмохимического травления.
3.1.3 Исследование эффекта загрузки при плазмохимическом травлении
3.2 Влияние контролируемых газовых добавок к БГб и СБ4 на скорость травления ЬИЬОз
3.3 Изучение структуры, элементного и фазового состава твердых продуктов реакции на поверхности ГлЫЬОз, стенках реактора и внутрикамерной оснастки.
3.4 Изучение морфологии и шероховатости поверхности ниобата лития после плазмохимического травления.
3.5 Физикохимическая модель взаимодействия фторсодержащей
газоразрядной плазмы с поверхностью 1ЛМЬ
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТРАВЛЕНИЯ НИОБАТА ЛИТИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИМИ РАДИКАЛАМИ.
4.1 Исследование поверхности ниобата лития после радикального травления.
4.2 Кинетика радикального травления ниобата лития.
4.3 Сравнительная характеристика радикального травления 1лМЬ в плазмах СР4, 8Р6 и смеси газов на их основе
4.4 Особенности травления 1ЛКЮ3 фторсодержащими радикалами в РРК
вертикального типа с индукционным возбуждением разряда.
Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5 ИЗУЧЕНИЕ НЕГАТИВНЫХ ЭФФЕКТОВ
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ.
5.1 Полимеризация пленок на обрабатываемых поверхностях при плазмохимическом травлении.
5.2 Возникновение радиационных повреждений в процессах
плазмохимического травления.
5.3 Примесные загрязнения в процессах плазмохимического травления
Выводы к главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработаны физико-химические модели ПХТ и РТ 1лМЬ, учитывающие каталитическую диссоциативную хемосорбцию химически активных частиц плазмы на станках пор в твердом продукте реакции. Научно обосновано и практически реализовано травление ниобата лития фторсодержащими радикалами. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность увеличения скорости травления ЫМЪОз при разбавлении рабочего 1дза примесями Ог, N2, Аг или воздуха. Сведения о механизмах и кинетических закономерностях взаимодействия фторсодержащей плазмы, о роли добавки в нее инертных и молекулярных газон могут быть использованы при разработке, автоматизации и оптимизации процессов плазмохимического травления 1лМЮ3 и других диэлектриков. Применение разработанных газовых смесей 8Р6 и с О2, Аг, N2 и воздухом значительно увеличило скорости ПХТ и Р'Г ЬЛЫЮз. ГГХТ и Р'Г Ьй4Ь в газоразрядной плазме фторсодержащих газов являются типичными топохимическими процессами. Результаты систематического исследования взаимодействия газоразрядной фторсодержащей плазмы с поверхностью 1лЫЬ. При низких температурах (Т<Т„ор) лимитирующей стадией процесса является десорбция летучих продуктов и образование нанопористого слоя 1лР. При Т„ор<Г<Т нас процесс травления лимитируется диффузией частиц в слое твердого продукта и скоростью хемосорбции ХАЧ на внутренних поверхностях пор. При более высоких температурах скорость взаимодействия лимитируется скоростью химической реакции. Физико-химические модели ПХТ и РТ ЫЫЬОз, учитывающие каталитическую диссоциативную хемосорбцию на стенках пор в твердом продукте реакции. Реализация процесса травления ЫЫЬОз фторсодержащими радикалами. При разбавлении рабочего газа примесями , N2, Аг или воздуха происходит увеличение скорости травления ниобата лития. Апробация работы. Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж, ). Публикации. По материалам диссертации опубликовано научных работ, в том числе 3 — в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент на полезную модель. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1-4, 7, -, ] — экспериментальная часть; [1,3, , ] — разработка модели ПХТ и РТ ниобата лития; [7, , , ] - разработка способов повышения эффективности ПХТ и РТ ниобата лития за счет температурной стимуляции и различных газовых добавок; [5, 8, 9, ] - расчеты и обсуждение результатов. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 6 страниц текста, включая 7 таблиц, рисунок и библиографических источников. Ииобат лития (ЫИЬОз) - бесцветное твёрдое вещество, нерастворимое в воде. Температура плавления К, плотность кг/м3. Не разлагается при высоких температурах, отличается высокой механической прочностью. По электрическим свойствам он представляет собой сегнетоэлектрик [2]. Активные исследования ниобата лития, его свойств, строения, способов синтеза и обработки ведутся уже несколько десятилетий. При первых же структурных исследованиях в монокристаллах 1лМЮ3 было обнаружено существенное отклонение от стехиометрического состава - содержание атомов 1л и N6 различалось [7]. Другими словами, химический состав ниобата лития описывается формулой ЫЫЬОз лишь в частном случае. Реальные монокристаллы заметно отклоняются от стехиометрического состава без изменения структуры и выделения второй фазы. Оптические, пьезоэлекгрические, нелинейно-оптические и диэлектрические характеристики 1лМЪ существенно зависят от степени нестехиометрии Я (отношение содержания лития и ниобия в кристалле Я = [Ы]/[>ТЪ]). В работах [8] и [9] указывается, что при К<1 превосходящими дефектами являются комплексные дефекты, которые содержат вакансию лития и ион ниобия в позиции лития. При К>1 в кристаллах возникают кислородные вакансии []. Варьирование условий синтеза несколько меняло степень нарушения стехиометрии, но во всех случаях наблюдался избыток ниобия и дефицит лития. Причиной такой зависимости может служить изменение распределения значений внутрикристаллических электрических полей в кристаллах с различной степенью нестехиометрии.