Фотостимульована модифікація і оптичні властивості плівок алмазоподібного вуглецю - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Фотостимульована модифікація і оптичні властивості плівок алмазоподібного вуглецюЗахист відбудеться “30” жовтня 2007 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.184.01 при Донецькому фізико-технічному інституті ім. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького фізико-технічного інституту ім. Встановлено, що опромінювання поверхні зразка, який зростає, лазерним випромінюванням видимого діапазону спектра збільшує концентрацію атомарного водню в приповерхневому газофазному шарі більш ніж в 2,5 рази внаслідок фотосенсибілізованих процесів передачі енергії та дисоціації на збудженій ростовій поверхні. Показано, що УФ-опромінення ростової поверхні плівок нітриду вуглецю значною мірою знижує енергетичний барєр, збільшує ефективність вбудовування атомів азоту в структуру плівок і призводить до підвищення концентрації хімічно звязаного азоту в плівках. Показано, що фотостимулюючі зміни в плівках, які ростуть, мають місце при густині потужності лазерного випромінювання в діапазоні 102-105 Вт/см2 в імпульсі.Совиділення на ростовій поверхні плівки термодинамічно більш переважного графіту призводить до необхідності постійної присутності в газовій фазі високої концентрації травлячого компоненту - атомарного водню. Від нього залежить рухливість ростових радикалів, інтенсивність їх міграції по поверхні, вірогідність і частота утворення зародків зростання, активність перебудови структури, що зростає. Актуальність теми дисертації полягає у виявленні закономірностей фотостимульованих змін в процесі росту алмазоподібних плівок і можливостей управління ростом, фазовим складом і властивостями (зокрема оптичними) таких плівок при опромінюванні ростової поверхні електромагнітним випромінюванням. Роботу виконано в межах держбюджетних тем “Формування структури гетерогенних твердих тіл і управління їх властивостями в різних напружено-деформованих станах” (1997-2000), № держреєстрації 0197U008908, “Закономірності формування та еволюції наноструктурного стану твердих тіл” (2000-2003), № держреєстрації 0100U003850 і “Фізика нових станів конденсованих систем, сформованих в умовах високого тиску” (2002-2006), № держреєстрації 0102U003201. - чисельні розрахунки швидкості росту плівок з урахуванням чинника електромагнітного опромінювання ростової поверхні у відомих моделях газофазного росту алмазоподібного вуглецю, що пояснюють спостережувані закономірності процесу росту і механізми дії випромінювання.Для опромінювання ростової поверхні плівок використовувався лазер ЛТІ-701 при наступних параметрах випромінювання: довжина хвилі 532 нм, середня потужність 4,5 Вт, частота проходження імпульсів 4 КГЦ, тривалість імпульсу 70 нс. Для опромінювання ростової поверхні плівок використовувалося випромінювання ртутної кварцової лампи ДРШ-250 (густина потоку УФ-випромінювання до 0,5 Вт/см2) з використанням світлофільтрів УФ-, видимого та ІЧ-діапазонів для виділення потрібної спектральної області. Для реєстрації емісійних спектрів плазми газового розряду була застосована оптична реєструюча система на базі стилометра “Спектр”, що дозволяла вимірювати просторовий розподіл інтенсивності спектральних ліній атомів, молекул і радикалів уздовж осі між катодом і підкладкою з роздільною здатністю 0,5 мм безпосередньо в процесі осадження плівки. При визначенні стану плазми в процесі зростання плівок використовувався емісійний спектральний аналіз газового розряду з додаванням в газову суміш Ar як еталонного газу порівняння. Якщо для плівки А37, отриманої без лазерного опромінювання, спостерігаються інтенсивні смуги поглинання, характерні для sp2-гібридизованих вуглецевих атомів (при н=1560 см-1, відповідні внутрішньоплощинним коливанням атомів вуглецю в гратці графіту), то в плівці А53 на цій частоті залишається лише слабка смуга, а основні смуги в області 1000-1300 см-1 характерні для коливальних частот sp3-гібридизованих атомів вуглецю.В роботі вперше встановлено закономірності фотостимульованих процесів зростання алмазоподібних плівок при дії на ростову поверхню електромагнітного випромінювання УФ-і видимого діапазонів спектра; визначено діапазон ефективної нетермічної дії випромінювання. Показано, що опромінювання ростової поверхні алмазоподібної плівки C:H лазерним випромінюванням видимого діапазону призводить до зростання концентрації атомарного водню в приповерхневому газофазному шарі внаслідок фотосенсибілізованих процесів передачі енергії та дисоціації на поверхні росту. Виявлено вибіркове пригнічення утворення фази графітоподібного вуглецю в структурі плівок, що опромінювалися електромагнітним випромінюванням в процесі росту. Воно обумовлено процесами фотоактивації, фотофрагментації і фотодесорбції графітних зародків росту на ростовій поверхні.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ