Процеси розсіяння світла нано- та мікроскопічними об’єктами в напівпровідниках та діелектриках - Автореферат

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників імені В.Є. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Сарбей Олег Георгійович, Інститут фізики НАН України, завідувач відділу доктор фізико-математичних наук, професор, Поперенко Леонід Володимирович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри доктор фізико-математичних наук З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізики НАН України за адресою: проспект Науки, 46, Київ, 03028Розсіяння світла поверхнею є одним із фундаментальних процесів, які характеризують взаємодію світла з речовиною, а також надають переважну (у порівнянні з процесами пропускання і відбивання) частину інформації про структуру поверхні та характер її неоднорідностей. Дисертаційна робота є дуже актуальна і з огляду на численні практичні застосування, оскільки розсіяння відповідає за втрати при розповсюдженні світла в оптичному середовищі, при взаємодії з плоскою поверхнею, а також при розповсюдженні світла в умовах його обмеження повним внутрішнім відбиванням від меж плоского хвилеводу або ж оптичного волокна. Проте, до початку наших досліджень двовимірний аналіз просторового розподілу розсіяного світла не проводився і його методи не були розроблені. Хоча явище розсіяння світла є широко відомим і використовується вже багато десятків років, його наукове і прикладне значення далеко не вичерпане, що підтверджується постійним потоком публікацій, котрі використовують інформацію, одержану при вивченні розсіяння світла. Крім того, поверхнева хвиля строго локалізована поблизу поверхні і розповсюджується уздовж неї, що різко збільшує ефективність її взаємодії з обєктами, розташованими на поверхні.Перший розділ присвячено представленню загальних результатів, що звязують параметри поверхневого рельєфу і розсіяного світла, а також встановленню співвідношень між полярним і азимутальним напрямами розсіяння з параметрами поверхневого рельєфу, двовимірними компонентами Фурє-розкладу форми поверхні. для обліку скорочення проекції освітленої ділянки поверхні на напрям спостереження обчислюють величину інтенсивності розсіяного світла в залежності від напрямів падаючого та розсіяного променів (Bidirection Scatter Distribution Function, BSDF): BSDF = I/(Ii ? d ? cos). У лінійному наближенні, коли глибина шорсткості значно менша за довжину хвилі і можна нехтувати ефектами багатократного розсіяння, кожен напрям розсіяння в просторі може бути повязаний з однією компонентою Фурє-розкладу форми поверхні з періодом та відповідним їй хвилевим вектором G, з кутом між G та віссю OX. Якщо дані розсіяння поверхневих хвиль одержані для двох кутів падіння IA і IB, то для напряму розсіяння можна знайти напрям, що відповідає тій же компоненті Фурє-розкладу форми поверхні, використовуючи наступні співвідношення [16]: (2) Якщо поверхневі хвилі розсіюються поверхнею з ізотропною структурою, то для усереднення одержаних даних слід провести його для напрямів, відповідних однаковим значенням модуля просторових частоти f Фурє-розкладу форми поверхні, варіюючи кут орієнтації між віссю OX і вектором f.При дослідженні структури поверхні GAAS (100) було виявлено [7-8], що різні ділянки поверхні, що далі умовно звуться "гладкими" і "шорсткими" в залежності від їх поверхневої структури, характеризуються істотно різними рівнями інтенсивності розсіяного ними світла. Показано, що при глибині h поверхневого рельєфу, відношення інтенсивностей розсіяного світла для двох довжин хвиль і напрямів, що відповідають тим самим значенням f, є константою. Порівняння з літературними даними дозволяє стверджувати: для Si (111) азимутальна анізотропія, що спостерігається, відповідає реконструкції 7?7 поверхні, тим часом як структура Si (100) повинна мати вісь симетрії 4 порядку, проте азимутальна симетрія, відповідає її подвоєнню, що зумовлено особливостями реконструкції поверхні. Були розраховані PSD(f) залежності для випадків, коли поверхневий рельєф золотої плівки був: а) у фазі з рельєфом плівки тіолів, б) у протифазі і в) коли кореляція між ними була відсутня. У завершальній частині четвертого розділу розглянуто практичне застосування вказаних співвідношень і показано, що при представленні даних розсіяння в системі координат просторових частот або хвильових векторів, спостережувані структури, породжені розсіянням поверхневих або обємних хвиль на одновимірних дефектах поверхні, лінеарізуються і тому значно полегшується ідентифікація їх джерела.У дисертації розвязано важливу наукову проблему встановлення загальних закономірностей процесів розсіяння об‘ємних та поверхневих хвиль нано-та мікроскопічними структурами і дефектами на поверхні та в обємі напівпровідників і діелектриків, отримання на основі цих закономірностей інформації про обєкти, що розсіюють випромінювання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ