Створення діагностичних приладів для вимірювання параметрів пучків іонів і атомно-молекулярних потоків у вакуумному середовищі. Методика синтезу ультратонких суцільних плівок нітридів та оксинітридів металів з використанням іонно-променевого розпилення.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Інститут електрофізики і радіаційних технологійРобота виконана в Науковому фізико-технологічному центрі МОН та НАН України, м. Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Береснєв Вячеслав Мартинович, Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України, провідний науковий співробітник; Харківський національний університет імені В.Н. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Погребняк Олександр Дмитрович, Сумський державний університет МОН України, професор кафедри електроніки і компютерної техніки доктор фізико-математичних наук, професор Багмут Олександр Григорович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» МОН України, завідувач кафедри теоретичної та експериментальної фізики Захист відбудеться «25» жовтня 2010 р. о 16 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 у Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61003, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61024, м.Контрольоване кінцеве відношення азоту до кисню в плівках під час їх синтезу приводить до великого функціонального діапазону застосування плівок TINXOY і CRNXOY. Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити такі задачі: - модифікувати існуюче високовакуумне обладнання іонно-променевого розпилення та іонно-стимульованого осадження, ввести в його склад нові мікропроцесорні системи живлення, синхронізації та управління процесами синтезу; методом іонно-стимульованого осадження одержати зразки Cr-O-N плівок товщиною ? 100 нм, дослідити їх структуру, склад, хімічний стан та розподіл домішок впровадження у плівці по глибині; Методи дослідження - комплекс експериментальних та аналітичних методів, який включає метод рентгенівської фотоелектронної спектроскопії, методи тунельної та атомно-силової мікроскопії, метод масс-спектрометрії вторинних іонів, метод математичного моделювання пробігу іонів у твердому тілі - пакет програм SRIM (Stoping and Range of Ions in a Matter), а також розроблені оригінальні методи вимірювання параметрів пучків іонів і атомно-молекулярних потоків у вакуумному середовищі. Запропонована технологія синтезу плівок Ti-O-N нанорозмірної товщини осадженням в контрольованому вакуумному середовищі титану, який розпилюється пучком іонів Ar з енергією ? 5 КЕВ та низькою щільністю іонного струму на мішені (10 ? 15 МКА/см2).У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, її звязок з науковими програмами і темами, сформульовані мета та основні завдання роботи, її наукова новизна, практичне значення одержаних результатів, наведено дані про особистий внесок дисертанта, а також відомості про апробацію роботи та публікації. У першому розділі «Властивості та проблеми формування нанорозмірних плівок на основі нітридів перехідних металів» проведено аналітичний огляд літератури за темою дисертаційної роботи. Детально описано проблеми формування нанорозмірних плівок Ti-O-N та Cr-O-N, наведено дані щодо впливу параметрів процесу синтезу плівок, їх стехіометрії, наявності домішок на фізико-технологічні та електрофізичні характеристики структур на їх основі.2.1 наведено конструкції та параметри експериментального устаткування іонно-променевого розпилення та іонно-стимульованого осадження, на якому проводилися дослідження. Для проведення експерименту з синтезу нанорозмірних плівок Ti-O-N було вдосконалено багатокамерну установку, яка має в своєму складі три високовакуумні камери, зєднані між собою вакуумними шлюзами: камера загрузки та вигрузки зразків, камера підготовки зразків та дослідницька камера. В камеру підготовки зразків були встановлені плазмове іонне джерело з холодним катодом, мішень з титанової фольги чистотою 99,99% та система для напуску азоту. Іонне джерело було встановлено з можливістю зміни під час експерименту напрямку іонного пучка, як зображено на рис.1, що дало можливість перед розпиленням очищувати іонами як мішень, так і поверхню підкладки. У комплекс апаратних засобів входять: підсистема синхронізації і управління, мікроконтролерний багатоканальний кварцовий вимірювач товщини і швидкості напилення плівки, підсистема моніторування пучка на основі циліндра Фарадея, мікроконтролерна підсистема контролю і стабілізації температурних режимів, мікроконтролерна підсистема контролю і стабілізації тиску реактивного газу та інші допоміжні пристрої для вирішення багатопараметричної задачі синтезу стабільної ультратонкої суцільної плівки заданої стехіометрії та товщини.Титан чистотою 99,99% розпилявся іонами аргону з енергією 5 КЕВ і струмом на мішені 15 МКА при діаметрі іонного пучка 10 мм. Товщина плівок вимірювалась методом кварцового резонатора та контролювалася за допомогою рентгенівської фотоелектронної спектроскопії по зменшенню інтенсивності піка фотоелектронів з остовного рівня Si2p від підкладки. Після осадження титану в атмосфері азоту (рис.2.