Влияние внешних воздействий на поверхностную энергию и поверхностное сопротивление металлических систем

• Автор: Манукянц, Артур Рубенович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Глава 1. Современное состояние исследований по теме
1.1. Метод функционала электронной плотности и поверхностные свойства твердых металлов и сплавов
1.1.1. О методе функционала электронной плотности
1.1.2. Анизотропия поверхностной энергии и работы выхода электрона чистых металлов
1.1.3. Размерные эффекты поверхностной энергии и работы выхода электрона

1.2. Влияние фотонного отжига на физико-химические свойства поверхности твердых тел
1.2.1. Лазерный отжиг полупроводниковых структур
1.2.2. Фотонный отжиг с помощью некогерентного излучения
1.3. Поверхностное натяжение металлов в твердой фазе
1.3.1. Метод нулевой ползучести
1.3.2. Высокотемпературный вариант компенсационного метода нулевой ползучести для измерения поверхностного натяжения металлов в твердом состоянии
1.3.3. Поверхностное натяжение некоторых металлов, используемых в
электронике
Выводы
Глава 2. Методика приготовления образцов и их исследований
2.1. Методика напыления металлических пленок на кремний и микроканальные структуры
2.2. Методика измерения электрических характеристик тонких пленок на кремнии и микроканальных структурах
2.3. Методика изучения морфологии пленок с помощью атомно-силового микроскопа
2.4. Методика рентгенофлуоресцентного и рентгеноструктурного анализа
металлических пленок
Выводы
Глава 3. Поверхностные и электрические свойства металлов в твердом состоянии
3.1. Вариационные вычисления релаксации чистых металлических поверхностей
3.2. Поверхностная релаксация во внешнем электрическом поле
3.3. Влияние давления на поверхностную энергию металлов
3.4. Взаимосвязь между поверхностным натяжением и поверхностной энергией в сферической изотропной наночастице металлического сплава, находящейся в электрическом поле
3.5. О связи между поверхностной энергией и работой выхода электрона с
остаточным сопротивлением металлов
Выводы
Глава 4. Поверхностное сопротивление и морфология металлических пленок на кремнии и микроканальных структурах до и после фотонного отжига
4.1. Зависимость поверхностного сопротивления металлических пленок от времени фотонного отжига
4.2. Рентгенофлуоресцентный и ренгеноструктурный анализ тонких металлических пленок

4.3. Морфология металлических пленок на наноуровне до и после фотонного
отжига
Выводы
Выводы по работе
Литература
Некоторые часто встречающиеся сокращения
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Различные металлические системы широко используются в технологиях микро- и наноэлектроники при создании элементной базы электронных приборов.
К числу важнейших физико-химических ' параметров металлических пленок на кремниевых и диэлектрических подложках относятся поверхностная энергия, электрические и адгезионные свойства, а также структурные особенности поверхности пленок. Особое внимание уделяется фундаментальным характеристикам поверхности: поверхностной энергии а и работе выхода электрона Ф. В последнее время достигнут существенный прогресс как в теоретических, так и в экспериментальных исследованиях <т и Ф чистых металлических поверхностей. Ранее в рамках метода функционала электронной плотности были установлены закономерности влияния внешних электрических полей, адсорбированных покрытий, размеров образцов на поверхностные свойства металлических систем. Однако в прежних работах не учитывалось влияние релаксации структуры на си Ф металлов при наличии значительных электрических полей и давлений. Не была установлена связь между поверхностной энергией и поверхностным натяжением наночастиц металлических систем, находящихся в электрических полях. Появление современных атомно-силовых, туннельных микроскопов позволяет выявлять взаимосвязи между некоторыми поверхностными свойствами и морфологией поверхности пленок, изученной на наноуровне. Однако подобных данных в литературе пока недостаточно. Вместе с тем, управляя структурой и морфологией пленок с помощью различных технологических приемов, можно получить гетероструктуры с прогнозируемыми свойствами. Одним из способов влиять на структуру, строение и свойства пленок является фотонный отжиг, который позволяет локализовать тепловую энергию в приповерхностной области и уменьшить термическую нагрузку на полупроводниковые и диэлектрические подложки, тем самым, сохраняя их функциональные свойства.

Данный способ может быть использован в лабораторной практике для измерения поверхностного натяжения и его температурного коэффициента в жидкой и твердой фазах, поверхностного напряжения, поверхностной энергии с их температурными коэффициентами в твердой и жидкой фазах, работы выхода электрона и т.д. Он может также использоваться в технологиях металлизации керамики (испытания прошли успешно), вакуумного напыления и т.д.
Осветитель 7, обеспечивающий полезный световой поток 12000 лм, служит источником излучения для вакуумной камеры 2, выполненной из нержавеющей стали, и имеющей откачную двухступенчатую систему, собранную на базе турбомолекулярного насоса З (ТМН-200) и механического насоса (НВР-5Д, на схеме не указан).
Ксеноновая лампа 8 с номинальной мощностью 5 кВт, оснащена комбинированным - водяным и воздушным - охлаждением.
Оптическая система осветителя включает эллипсоидный интерференционный отражатель 9 диаметром 358 мм с углом охвата 180°.
В конструкции осветительной установки предусмотрена мощная вытяжка, выбрасывающая в атмосферу ионизирующийся в процессе работы осветителя воздух. В кожух осветителя вмонтирован вентилятор, обдувающий ксеноновую лампу и подающий ионизированный воздух в сопло вытяжки. Питание осветителя осуществляется от блока питания типа 50-ВУК-120.
Рабочая камера представляет собой цилиндрический объем из нержавеющей стали с вакуумно-уплотненными сквозными окошками для наблюдения 4, перед одним из которых установлена собирающая линза и устройство 13 для диафрагмирования светового пучка. В рабочем объеме имеются датчик для измерения величины остаточного давления газа в камере, система манипулирования с шаговым электродвигателем, позволяющая проводить замену образца без разгерметизации рабочего объема.