Вторичное свечение в пленках тетраэдрического углерода при лазерном возбуждении

• Автор: Зарецкий, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с.

Содержание
Введение
1. Глава 1. Литературный обзор. Оптические переходы в алмазах.
1.1. Поглощение в природных и синтетических аламазах
1.2. Наведенное дефектами и примесями однофононное ИК-поглощение
1.3. Тонкая структура фундаментальной полосы поглощения и его длинноволновой границы
1.4. Электронно-колебательное поглощение локальных центров в запрещенной зоне алмаза
1.5. Несобственное рекомбинационное излучение в алмазах
1.6. Электронно-колебательные полосы свечения в природных и синтетических алмазах
1.7. Пленки тетраэдрически координированного углерода
Резюме и постановка задачи
2. Глава 2. Получение, некоторые свойства пленок метастабильного углерода, методика прицельного возбуждения свечения и экспериментальная установка.
2.1. Пленки тетраэдрического углерода, полученные ионно-лучевым методом
2.2.1а-С пленки, осажденные из импульсной углеродной плазмы
2.3. СУЕ>-алмазные пленки
2.4. Экспериментальная установка, методика регистрации спектров
3. Глава 3. Спектры свечения пленок тетраэдрического углерода при возбуждении азотным лазером
3.1. Вторичное свечение в зр3-пленах углерода, осажденных при различных токах пучка
щелевого источника
3.2. Амплитудные зависимости параметров максимумов ВС пленок тетраэдрического
углерода
3.3. Линейчатые УФ- спектры свечения Ш-С пленок
3.4. Изолированные полосы свечения в пленках тетраэдрического углерода
Выводы к главе
4. Глава 4. Вторичное свечение в юс-С пленах, осажденных из импульсной углеродной
плазмы
4.1. Спектры ВС пленок, выращенных при различных числах импульсов источника
углеродной плазмы
4.2. Угловые зависимости спектров свечения 1а-С пленок
4.3. Зависимости спектров ВС от уровня лазерного возбуждения
4.4. Спектры свечения поликристаллических пленок алмаза при УФ-лазерном
возбуждении
Выводы к 4 главе
Заключение и общие выводы
Литература

Введение.
Актуальность исследований. Благодаря уникальным физическим свойствам алмаз занимает особое место среди современных материалов. Он перспективен для использования в машиностроении, микроэлектронике и оптоэлектронике, лазерной оптике и медицине.
Кубический алмаз является структурным и электронным аналогом 51 и Ос. имеет ширину запрещенной зоны 5.5 эВ, рекордные теплопроводность, твердость, электрическую прочность, высокую подвижность и короткие времена жизни носителей заряда, значительную радиационную стойкость. Все это делает его перспективным материалом элементной базы микроэлектроники и оптоэлектроники нового поколения.
Разработки приборов микроэлектроники из природных и синтетических алмазов предпринимались, начиная с 60-х годов. За малым исключением они носили демонстрационный характер. Препятствиями для внедрения в полупроводниковое приборостроение алмаза являются : отсутствие способов получения крупных и совершенных кристаллов, технологии контролируемого легирования донорными примесями , монополярный характер проводимости и сильная степень компенсации . Все еще высока их стоимость.
Интерес к метастабильным углеродным фазам [1] был вызван сообщениями о получении пленочного алмаза с высокими скоростями роста на нагретые до температуры 800° С подложки из водород-углеводородных смесей активированных нитью накаливания. СВЧ-плазмой или разрядом постоянного тока [2]. Им предшествовали более ранние публикации сотрудников ИФХ АН СССР [3, 76 , 77].
Разработаны методы осаждения на холодные подложки твердых пленок углерода из моноэнергетических [4] и сепарированных[5]пучков ионов углерода низких энергий, называемых часто алмазоподобными [6].
Благодаря низким давлению и температуре, простоте введения примесей , отсутствию принципиальных ограничений на размеры синтезируемых вр-углеродных пленок при относительно низкой стоимости технологии СУТ) и РТ>-способы осаждения зр -углеродных пленок, исследования их свойств и возможных приложений в машиностроении, лазерной оптике, оптоэлектронике и других областях быстро развивались. С середины 80-х годов число публикаций на Западе по методам выращивания алмазных поликристал-лических пленок из активированных различными способами смесей водород-углеводород на нагретые подложки как и аморфных алмазоподобных пленок ( а-С ) и пленок гидроге-низированного углерода ( а-С:Н ) стремительно нарастал [1].
К настоящему времени скорости роста поликристаллических алмазных пленок составляют 10-30 мкм/час. Фирмой АБТЕХ разработана серия полупромышленных СВЧ-

Глава 2.
Получение, некоторые свойства пленок метастабильного углерода, методика прицельного возбуждения свечения и экспериментальная установка.
2. 1.Пленки тетраэдрического углерода, полученные ионно-лучевым методом.
Ранее отмечалось большое количество публикаций по осаждению пленок углерода с различным содержанием зр3/-составляющих. Эти работы сосредоточены в иностранных журналах и трудах конференций. Просмотр ведущих отечественных журналов полупроводниковой тематики за последние 10-15 лет свидетельствует о незначительном числе публикаций на русском языке по пленочному алмазу в 80-90 годы. Единичные работы в форме кратких сообщений появляются после 1994 года [81-86] . Попытка активизировать работы этого направления на постсоветстком пространстве предпринята на первой межгосударственной конференции стран СНГ [67].
В диссертационной работе исследованы пленки метастабильного углерода двух типов. Первая группа пленок тетраэдрического углерода была получена ионно-лучевым методом в Институте Монокристаллов АН Украины. Особенностью этого метода осаждения является то, что энергия ионов углерода задается ионно-оптической системой независимо от мощности разряда [59 , 67]. На рис. 2.1 изображена схема ионно-лучевой системы с ленточным источником ионов углерода на основе дуаплазмотрона [ 59. 67 ] Источником ионов углерода является дуговой разряд с испаряемым анодом из графита высокой чистоты. Использована эмиссионная щель сечением 8 мм х 20-400 мм". Производительность установки составляет 10'7-10'5см3 с-1. Реакционная камера снабжена каруселью-подложкодержателем, приборами для анализа пучка ионов, кварцевым измерителем толщины осаждаемой пленки и откачивается турбомолекулярной станцией до начального давления 10'5 Па. На ранних этапах исследования [58] производилось магнитное сепарирование углеродного пучка. Осаждение без разделения по массам обеспечивало большие скорости роста [67, 89]. В таблице 2.1 приведены основные параметры щелевого источника.
Цикл осаждения пленки включает три этапа: предварительная очистка поверхности подложки ионным распылением, формирование переходного слоя между подложкой и уг-