Электронные процессы в неупорядоченных слоях, созданных в диэлектрических материалах ионным облучением тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

г'» од

12 Г.-Н ; ;г7

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Пичугин Владимир Федорович

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СЛОЯХ, СОЗДАННЫХ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ ИОННЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ

01.04.04. - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Екатеринбург - 2000

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный консультант:

Доктор физико-математических наук,

профессор

Официальные оппоненты:

Член-корреспондент РАН,

доктор физико-математических наук,

профессор

Доктор физико-математических наук, профессор

Доктор технических наук, профессор

Ведущая организация:

Д.И. Вайсбурд

Ю.Н. Вершинин А.В. Кружало в Г.Е. Ремнев

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Защита состоится "13" октября 2000 г. в 14-00 часов на заседании специализированного совета Д063.14.06 при Уральском государственном техническом университете - УПИ (620002, Екатеринбург, ул. Мира 19, УГТУ, ауд.Ц,главный учебный корпус).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета

Автореферат разослан 31 августа 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

доктор физико-математических наук п Г.И. Пилипенко

7

2 ^ оз.

ВЪ?9, ъ^оз

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопросы, связанные с воздействием частиц и излучений на свойства вещества занимают одно из центральных мест в радиационной физике твердого тела. Это обусловлено тем, что потоки частиц и излучений все более широко используются и как средство воздействия на свойства твердых тел, и как инструмент для исследования их состава и структуры. Среди средств воздействия на материалы особое место занимают ионные пучки.

Работы по ионной имплантации начали развиваться на рубеже 60-х годов, и были связаны, прежде всего, с потребностями полупроводниковой электроники. В 70-е годы резко возрос поток исследований, направленных на модификацию различных свойств металлов. Этот этап стимулировал разработку ионных источников нового поколения, позволяющих осуществлять имплантацию экстремально высокими дозами. В этом направлении следует отметить работы, проводимые в НИИ ЯФ при ТПУ, Институте сильноточной электроники СО РАН, Институте электрофизики УрО РАН. Эффекты воздействия сверхмощных электронных пучков на свойства ионных кристаллов исследованы в работах ряда авторов [1]. Одновременно с развитием техники имплантации интенсивно начали развиваться методы ядерного микроанализа [2], которые позволяют получить информацию о составе и структуре поверхностных слоев твердых тел.

Ионная имплантация в диэлектрики изучена значительно слабее, однако выполненные до настоящего времени работы показывают, что нет принципиальных ограничений на применение процесса ионной бомбардировки для модификации поверхности и приповерхностных слоев диэлектриков. В России это, прежде всего, наши работы, а также работы, выполненные в НИИ ВН при ТПУ В.В. Лопатиным с сотрудниками, в которых разрабатывается ионно-термический метод модифицирования электрических характеристик диэлектриков различного класса. В настоящее время темп работ по исследованию воздействия ионного облучения на широкозонные материалы значительно возрос.

Цель работы состояла в проведении систематических исследований процессов, приводящих к формированию слоев с высокими электропроводящими свойствами в широком классе диэлектрических материалов под действием ионной бомбардировки, в выяснении общих закономерностей данного явления и в проведении системного анализа влияния ионных пучков различной природы на проводящие свойства поверхности диэлектрических материалов, относящихся к различным классам.

Достижение поставленной цели потребовало выполнения следующих задач:

1. Создать экспериментальное оборудование для измерения электрических характеристик ионно-модифицированных слоев диэлектриков.

2. Исследовать дефектное состояние ионно-облученных слоев модельных кристаллов, в частности, MgO для чего:

а) получить экспериментальные данные о каналировании ионов 4Не (РОР/К) в ионно-модифицированных слоях оксида магния и изучить процессы отжига дефектов при термической обработке кристаллов;

б) исследовать энергетические спектры резонансного обратного рассеяния (РезОР) ионов 4Не с энергией в интервале (1,8 - 5,2) МэВ для изучения дефектного состояния и отклонения от стехиометрии по кислороду химического состава ионно-облученных слоев оксида магния.

3. Разработать физические основы процессов, приводящих к формированию проводящих областей в диэлектрических материалах ионным облучением для чего:

а) исследовать зависимость эффекта ионно-радиационного увеличения проводимости от химической природы бомбардирующих ионов;

б) исследовать влияние условий пострадиационной термической обработки на электрические свойства ионно-облученных слоев;

4. На модельных кристаллах исследовать процессы, приводящие к изменению проводимости ионно-облученных слоев с целью получения информации о механизме электропереноса в них.

Объекты и методы исследования. Были изучены эффекты воздействия ионного облучения на широкий класс диэлектрических материалов: ионные кристаллы, керамика различного состава, стекло, органические материалы. Основные методы исследования: измерение электропроводности, оптическая спектроскопия и люминесцентный анализ, ядерный микроанализ.

Научная новизна. 1. Выполнено систематическое исследование процессов формирования высокопроводящего состояния в твердых диэлектриках методом ионной бомбардировки впервые для следующих материалов: MgO, Si02 LiNb03, LiNb03+Mg0, Zr02+Y203, Zr02+Al203, бороси-ликатного стекла, полиимида. Методом резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не с учетом каналирования показано, что результатом ионного облучения кристаллов MgO является высокая концентрация радиационных дефектов Френкеля, а именно, междоузельных атомов магния, обладающих экстремально высокой температурной стабильностью (1200К) относительно вакуумного отжига и высокой стабильностью (800К) относительно отжига на воздухе.

2. Методом резонансного обратного рассеяния ионов 4Не обнаружено отклонение от стехиометрии химического состава ионно-модифицированных слоев оксида магния благодаря преимущественной десорбции кислорода в процессе обработки кристаллов ионным пучком.

Показано, что обнаруженная нестехиометрия является необходимым условием формирования высокопроводящсго слоя в оксиде магния.

3. Впервые установлено, что термическая стабильность высоко проводящего слоя, созданного в оксидном диэлектрике ионной бомбардировкой относительно отжига на воздухе определяется процессами адсорбции кислорода. Чем интенсивнее адсорбция, тем ниже стабильность.

4. Показано, что электрическая проводимость кристаллов ниобата лития (иМзОз) конгруэнтного состава как чистых, так и с примесью М§0 (2,5-10,0) мол% - является электронной прыжковой, имеющей в структурно-чувствительной области (Г< 500К) высокую энергию активации (1,3 - 1,2) эВ.

Высокопроводящее состояние в кристаллах ниобата лития можно сформировать несколькими способами: ионной бомбардировкой, восстановительным отжигом и сочетанием ионной бомбардировки и восстановительного отжига.

5. Показано, что обработка боросиликатного стекла пучком ионов элементов IV группы (С, Бп) формирует высокопроводящее состояние (увеличение электропроводности в 10 раз). Обработка ионами Аг, И, О увеличивает электропроводность незначительно (в 10 -100 раз). Обработка ионами А1 и Ее не дает существенных изменений электропроводности.

6. Экспериментально установлено, что высокопроводящее состояние полиимида(до 6-Ю3 Ом 'см ') может быть сформировано как ионной бомбардировкой, так и с использованием метода радиационно-термической модификации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. На исследованных экспериментально диэлектриках различных классов: кристаллических (1лР, М%0, БЮг, 1лМЮ3, 1л1\тЮ3 с примесью М§0, УМЮз с примесью MgO и Ее203), керамических ^г02 + У20з, Zт02 + А120з), аморфных (боросиликатное стекло) и органических (по-лиимиде) - подвергнутых облучению пучками однозарядных и многозарядных ионов: Н, Не, С, N. О, 81, А1, Аг, Си, Сс1, Ре, Бп, РЬ - наблюдается эффект гигантского увеличения электропроводности облученного поверхностного слоя (в 104 - 1014 раз) и показано, что этот эффект и его характерные особенности являются универсальными для декартова произведения множеств диэлектриков и ионов.

2. Современная теория электронной прыжковой проводимости сильнолегированных полупроводников и некристаллических веществ, основанная на представлении о термотуннельных перескоках носителей с дефекта на дефект, позволяет количественно описать характерные особенности явления, которые установлены экспериментально в работе путем измерения температурных зависимостей квазистационарной электропроводности для различных пар «диэлектрик - ион»: с увеличением

флюенса растет проводимость облученного слоя и уменьшается энергия активации от 1,1 эВ до ± 0,002 эВ, растет подвижность носителей; на образцах поляимида наблюдается характерная зависимость ^р ~ Лг~ш, где N - плотность дефектов, созданных ионной бомбардировкой.

3. Из всех исследованных диэлектриков наименее значительным эффектом увеличения проводимости при ионной бомбардировке (менее, чем в 100 раз) обладают щелочно-галоидные кристаллы (НаС1, КС1, ЫаВг, КВг чистые и с примесями Са"\ Бг44", РЬ"4"). Это обусловлено тем, что в ще-лочно-галоидных кристаллах ионная составляющая проводимости (носители - катионные вакансии) преобладает над электронной.

4. Основным процессом, приводящим к гигантскому росту электропроводности монокристаллов М^О при ионной бомбардировке, является нестехиомехрический вынос вещества (один атом М§ на два атома О) и, соответственно, генерация донорных уровней. При этом, как показано методом резерфордовского обратного рассеяния с учетом каналирова-ния (РОР/К), МйО не аморфизуется вплоть до флюенсов 5-1017 ион/см2, а насыщается междоузельными атомами Г^ и другими дефектами. Это дефектное состояние стабильно относительно отжига в вакууме Т(лж = 1200К, а на воздухе = 800К. Обратный процесс - окислительный отжиг - восстанавливает стехиометрию поверхностного слоя и, соответственно, его высокое сопротивление.

5. Обнаружен эффект - резкая («резонансная») зависимость приращения проводимости кристаллического кварца БЮг от массы бомбардирующих ионов в ряду Н, Не, С, А1, Аг, Си, Сс1, РЬ. Наивысшая эффективность приходится на ионы аргона Аг.

6. Обнаружен эффект гигантского увеличения радиационной стойкости (в 107 раз) относительно приращения проводимости при ионном облучении у корундо-циркониевой керамики (£\Ог + А120з) по сравнению с однофазными корундовой (А120з) и циркониевой @гС>2) керамиками.

7. Высокопроводяхцее состояние ниобата лития (ЫМзОз) можно сформировать не только путем облучения ионным пучком, но и восстановительным отжигом в вакууме. Легирование ниобата лития примесью М^О снижает эффективность этого процесса.

Практическая значимость работы. Полученные результаты открывают пути контролируемого управления электрическими свойствами поверхности и приповерхностных областей диэлектриков. Данные о термической стабильности эффекта ионно-радиационного увеличения проводимости показывают пути его стабилизации. Данные, касающиеся модификации свойств поверхности кристаллических элементов ионной бомбардировкой, позволили изготовить партию кварцевых резонаторов, в которых роль электродов выполняли ионно-модифицированные слои. На базе проведенных исследований предложен способ изготовления кварцевых резонаторов, защищенный авторским свидетельством. Ре-

зультаты по исследованию влияния ионного облучения на свойства керамики определяют также и пути, повышающие стойкость керамических материалов к ионному облучению. Разработанная система крепления образцов и система нагрева позволили выполнять различные режимы отжига (окислительный и восстановительный) и проводить измерения методами резерфордовского обратного рассеяния in-situ в экспериментальной камере.

Личный вклад автора. Результаты работы получены автором лично, а также в сотрудничестве с научными работниками ПНИЛ ЭДиП ТПУ, НИИ ЯФ при ТПУ и других организаций. Основные исследования, описанные в. диссертации, были выполнены по инициативе и под руководством автора. Личный вклад автора заключался в постановке задач, определении путей их решения, в обсуждении полученных результатов и разработке физических моделей. Большая часть статей по теме диссертации написана автором после обсуждения результатов с соавторами работ. Автором выполнено обобщение представленных в диссертации материалов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих семинарах и конференциях: Всесоюзное совещание по глубоким центрам в полупроводниках, Одесса, 1972; Всесоюзной конференции по радиационной физике ионных кристаллов, Рига, 1976; Международных конференциях по радиационной физике и химии ионных кристаллов (Томск 1993, 1996, 1999); IV Всесоюзном совещании по радиационным гетерогенным процессам (Кемерово, 1985,1990,1995); I Всесоюзной конференции по ионно-лучевой модификации материалов (Черноголовка, 1987 ); I Всесоюзной конференции «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц» (Томск, 1988); VI Всесоюзной конференции по физике диэлектриков (Томск, 1988); Всесоюзной конференции «Ионно-лучевая модификация материалов» (Каунас, 1989); 3rd International Conférence on Energy Puise and Partiel e Beam modification of materials (Dresden, 1989); Sixtli International School on Vacuum, Electron and Ion Technologies (Varna, 1989); I Всесоюзном совещании «Диэлектрические материалы в экстремальных условиях» (Суздаль, 1990); Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (Tomsk 1998; Novosibirsk 1999, Ulsan 2000); International Conférence on Ion Beam Modification of Materials (Heidelberg, 1994, Amsterdam 1998); X-XIV Международные конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Москва, 1995-1999); XXIII - XXV Международные конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, МГУД 993-1995,2000).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 44 работах, список которых представлен в конце реферата и является частью списка литературы, цитируемой в диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка используемой литературы. Объем диссертации составляет 318 страниц машинописного текста, включая 30 таблиц, 108 рисунков и список литературы из 265 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, обозначены основные цели работы, указана научная новизна и практическая значимость полученных в диссертационной работе результатов, а также перечислены основные положения и результаты, выносимые автором на защиту, описана структура и дано краткое содержание диссертации. Первая глава посвящена анализу состояния вопроса исследования и данных о влиянии различных типов излучений на электропроводность кристаллических диэлектриков. В последние десятилетия выполнено большое количество исследований, посвященных воздействию ионизирующих излучений на проводимость диэлектриков, результаты которых обобщены в ряде монографий. Из ранее проведенных исследований необходимо выделить работы, выполненные на щелочно-галоидных кристаллах (ЩГК), которые рассматриваются как модель соединений с ионным типом связи. Электропроводность ЩГК, как правило, снижается после облучения, что свидетельствует об уменьшении концентрации свободных носителей зарядов. Первыми работами по исследованию воздействия ионных пучков на ЩГК следует считать эксперименты по изучению процессов дефектообразования в ЩГК (Вайсбурд) и изменению их проводимости (Воробьев, Анненков) в результате облучения кристаллов потоками ионов водорода. Эти работы показали, что единственным кристаллом, который ведет себя отлично от других, является №Вг, электропроводность которого, хотя и незначительно, но повышается после протонного облучения. Нами были проведены исследования, которые позволили связать наблюдаемый эффект увеличения проводимости с процессами образования радиационных дефектов, в частности, высокотемпературных дырочных центров окраски, и сформулировать общие для всех исследованных ЩГК условия при которых наблюдается рост проводимости после облучения. Повышение проводимости после облучения проявляется в том случае, если в кристалле образуются преимущественно У3 - центры окраски. В дальнейшем нами были проведены эксперименты по выяснению влияния облучения различными ионами на электропроводность ЩГК. Исследования показывают, что облучение кристаллов КаС1, КС1 и КВг (чистых и примесных) ионами различных элементов, интегральными потоками 101 -1017 ион/см2 с энергией от 40 кэВ до 1,8 МэВ не приводит к значительным изменениям величины проводимости. Проводимость возрастает не более чем в 10-

20 раз. Действие ионных пучков аналогично действию иных видов облучения. Поведение кристаллов 1ЛР относительно ионной бомбардировки отличается от поведения иных ЩГК. Облучение 1лР ионами различных химических элементов приводит к гигантскому увеличению их электропроводности.

Анализ данных о влиянии ионного облучения на свойства диэлектриков показал, что работы по ионной имплантации развиваются по нескольким направлениям. Прежде всего, это практическое применение процесса ионной имплантации, которое охватывает чрезвычайно широкий круг приложений. Второе направление - изучение физических основ модификации свойств диэлектриков. Третье направление связано с формированием тонких пленок при стимулирующем воздействии ионных пучков.

Сложность процессов, инициируемых ионными пучками, очевидна. Поэтому весьма актуально проведение работ, позволяющих выделить превалирующие механизмы изменения свойств материалов в зависимости от условий облучения и пострадиационной обработки.

Одним из наиболее ярких эффектов воздействия ионного облучения на диэлектрические материалы является гигантское (в 105 -1015 раз) изменение их электропроводности. Облучение широкого класса диэлектрических материалов ускоренными ионами приводит к формированию поверхностных слоев с повышенной, порядка (10 - 102) Ом"1 см' , удельной электрической проводимостью. Т.е. ионная обработка оказывает значительное влияние на электрические характеристики диэлектриков.

Ионно-модифицированные слои характеризуются весьма высокой плотностью состояний, различающихся по своим энергетическим и кинетическим параметрам. Действительно, при ионной имплантации, например, ионов железа в монокристаллы оксида магния при дозе облучения 1017 ион/см2 и проективном пробеге порядка 200 А, концентрация собственно имплантированных частиц достигает величины 5'10" см'3, средняя по толщине дефектного слоя концентрация точечных дефектов (смещенных атомов) составляет величину 3,4-1022 см"3, концентрация центров окраски /'-типа - 1,65-1021 см"3. Ясно, что иоюю-облученные слои диэлектриков необходимо рассматривать как неупорядоченную систему. Интенсивное дефектообразование и нарушение состава приповерхностных слоев материала протекают на фоне мощного возбуждения электронной подсистемы. Это приводит к созданию системы энергетических состояний, связанной с дефектами радиационного происхождения. При достижении некоторой плотности таких состояний можно ожидать перехода диэлектрик-металл. Таким образом, результатом действия ионного облучения ожидается смена механизма проводимости диэлектрика. Актуальным является вопрос о физической природе эффекта ионно-радиационного увеличения проводимости диэлектриков,

Проведенный анализ позволил сформулировать общую задачу работы, которая заключается в проведении систематических исследований процессов, приводящих к формированию высокопроводящего состояния в широком классе диэлектрических материалов под действием ионной бомбардировки, и определить основные направления исследований: изучить изменение атомной структуры и состава поверхностных слоев диэлектриков после ионной обработки; выяснить закономерности влияния пучков ионов различной природы на электрическую проводимость диэлектриков; исследовать влияние внешних воздействий на электропроводящие свойства ионно-облученных слоев и получить информацию о механизме электропереноса в них.

Во второй главе описываются объекты и методы исследования. Экспериментальная работа выполнялась на нескольких классах диэлектрических материалов: ионных кристаллах, керамиках, стеклах и полиимвде. Монокристаллы с преимущественно ионным типом химической связи. Щелочно-галоидные кристаллы: №С1, ЫаВг, КС1, КВг и 1ЛР чистые и с примесями Са**, Бг^, РЬ+Ч выращивались из солей марки хч. и оч. Кристаллы М§0 были выращены методом дуговой плавки и имели технический уровень чистоты. Монокристаллы ниобата лития ЫЫЬОз (ЬЫ) конгруэнтного состава, чистого и с различным содержанием примеси М§0 (2,5 - 10) мол% (МЬЭД и Ре203 (100 - 300) ррт(РМЬЫ) и образцы кристаллического кварца БЮ2 были выращены методом Чохральского. Керамические материалы. Керамика электротехнического назначения УФ-46 (ультрафарфор) и МК (микролит). Циркониевая керамика, образцы которой спекались из ультрадисперсных порошков диоксида циркония гЮ2, стабилизированного оксидом иттрия, концентрация стабилизирующей примеси У20з изменялась в пределах (2 - 7) мол%. Образцы ко-рундо-циркониевой керамики различного химического состава, спеченные в вакууме из ультрадисперсных порошков диоксида циркония гЮ2, стабилизированного оксидом иттрия (3 мол% У203) и корунда А12Оэ. Ситаллы кордиеритового состава СТ-50. Стеклообразные материалы. Стекло марки К-208. Органические диэлектрические материалы. Поли-4,4'-дифинилоксидпиромеллитимид (полиимвд).

Методы исследования. Изучение электрофизических характеристик материалов осуществлялось на установке, позволяющей измерять электропроводность на постоянном токе: пределы измерения тока (2-10161) А, вакуум 10~5 торр, диапазон температур (80 - 770)К. Оптическое поглощение измерялось на стандартных спектрофотометрах. Методы ре-зерфордовского обратного рассеяния (РОР), резонансного обратного рассеяния (РезОР) и резерфордовского обратного рассеяния в сочетании с эффектом каналирования (РОР/К) имели детектирующую систему с разрешающей способностью 15 кэВ, глубинное разрешите методов со-

ставляло величину (5 - 10) им, чувствительность при определении концентрации 1 ат%.

В третьей главе исследуются возможности методов ядерного микроанализа, основанных на обратном рассеянии ионов "Не с энергией -5) МэВ для изучения ионно-облученных слоев диэлектриков. Изложены физические принципы, аналитические характеристики и области применимости методов POP, РезОР и РОР/К. Эти методы использовались для изучения изменения элементного состава, идентификации примесных атомов, а также для изучения структурных нарушений и диагностики типов дефектов, образованных в монокристаллах окиси магния при воздействии на них ионных потоков. Для реализации методов POP и РОР/К использовался экспериментальный комплекс «ТОКАМА-2» на базе электростатического генератора ЭСГ-2.5 НИИЯФ ТПУ. Обсуждаются возможности комплекса для решения поставленных в диссертационной работе задач, методические особенности проведения экспериментов с использованием эффекта каналирования.

Профили концентрации атомов магния и имплантированной примеси измерены методом POP ионов гелия 4Не с энергией Е0 = (1,5 - 3,2) МэВ. Величина пробега ионов Fe+ в кристаллах MgO составляет величину равную 207 А. Эта оценка хорошо совпадает с расчетными значениями. В связи с низкой чувствительностью метода POP к легким элементам профиль концентрации атомов кислорода измерен методом РезОР ионов4 Не с использованием узкого резонанса E:i =3,045 МэВ. Ширина резонанса составляет 10 кэВ, а сечение в резонансе в 17 раз превышает резерфордовское. На рис.1 приведены экспериментальные энергетические спектры обратного рассеяния (ЭСОР) ионов 4Не, рассеянных на угол 167,5° монокристаллом <100> MgO, после облучения ионами Fe (1э) и А1 (2э). Из рис.1 видно, что области, соответствующие рассеянию на ядрах атомов 160, Mg, А1 и Fe, хорошо выделяются для энергии Еп =3,045 МэВ анализирующих ионов ''Не. Сечение упругого рассеяния на ядрах атомов Al, Mg и Fe аналитически описыва-

200 НОМЕР КАНАЛА 800 Рис.1 .Энергетические спектры обратно

рассеянных ионов 4Не с начальной энергией Е0 = 3,045 МэВ от образцов 1^0<Ре> (1э - эксперимент, 1р - расчет и М§0<А1>(2э - эксперимент, 2р - расчет).

ется формулой Резерфорда с поправкой на экранирование. Сечение рассеян™ ионов ''Не на ядрах атомов ,бО носит нерезерфордовский характер. Для обработки экспериментальных данных использовался компьютерный анализ спектров, в основе которого лежит методика моделирования ЭСОР для заданных параметров модели образца и последующего его сравнения с экспериментальным по критерию совпадения площадей как на отдельных выделенных участках, так и в области перекрывающихся участков спектра. На рис.1 также приведены расчетные энергетические спектры (1р,2р), соответствующие экспериментальным ЭСОР (1э,2э). Получено хорошее согласие рассчитанных и экспериментальных энергетических спектров: достигнут критерий совпадения площадей 0,5%, величина стандартного отклонения, характеризующая степень близости формы моделированного и экспериментального спектров не хуже 5-Ю'3.

Из экспериментальных ЭСОР, подобных приведенным на рис.1 и полученных при изменении энергии анализирующего пучка ионов 4Не в пределах от 3 до 3,2 МэВ, рассчитывались распределения (профили) атомов, входящих в состав образцов. Полученные результаты представлены на рис.2. Сравнение профилей показывает, что в результате ионного облучения происходит преимущественное убывание кислорода (вне зависимости от сорта внедряемых ионов), приводящее к отклонению от стехиометрии основного состава приповерхностных слоев исследованных кристаллов. Так при внедрении ионов Ее в поверхностной области концентрация атомов 160 составляет 15 ат. %, а - 30 ат.%. При внедрении А1 эти значения составляют 7,5 и 15 ат.% соответственно.

Данные о дефектах радиационного происхождения, их местоположении и термической стабильности в модифицированных слоях кристаллов М^О получены при исследовании спектров резерфордовского об-

60

120

50 "

К

'<25. IX ш =Г

X §

У

180 нм

-»1а-— 1Ь

_.2а]

2с

■

_1с.

50 100

ГЛУБИНА, ат/см 2

150

Рис.2. Распределение атомов по глубине приповерхностного слоя в образцах MgO, имплантированных ионами Ре (Е =70 кэВ, Ф=1016 ион/см2): 1а 1Ь - О, 1с - Ре; и А1 (В = 60 кэВ, Ф = 10п ион/см2): 2а - 2Ь - 0,2с -А1.

ратного рассеяния с учетом каналирования ионов гелия с энергией 1.8 МэВ. На рис.3 представлены типичные энергетические спектры обратно рассеянных иопов 4Не от монокристаллов М§0 после их облучения ионами железа флюенсами 10п и 1016 ион/см2. Анализ этих спектров показывает: 1) в интервале исследуемых флюенсов имплантация ионов железа не приводит к аморфи-зации поверхностных слоев кристаллов; 2) при имплантации ионов железа до доз 1016 ион/см2 и 10" ион/см2 наблюдаются преимущественно точечные дефекты (преимущественно смещенные атомы М^); 3) анализ экспериментальных значений минимального выхода Хдаш для атомов магния, кислорода и железа до и после имплантации позволяет говорить об экстремально высокой концентрации дефектов в ионно-облученном слое кристалла М§0. Средняя по толщине дефектного слоя концентрация точечных дефектов (в частности, смещенных атомов) составляет для флюенса а для флюенса 1-Ю1 ион/см2 С = 63% (М= 3,4-1022 см'3); 4) большинство атомов имплантированного железа (не менее 75%) хаотически распределены в кристаллической решетке, по крайней мере для кристаллографического направления <100>). Изучено влияние режимов термической обработки ионио-модифицированных слоев кристаллов на спектры РОР/К. Отжиг образцов в вакууме до Т= 1200К не приводит к каким-либо изменениям этих спектров. Данный результат указывает на то, что при такой обработке не происходит структурных перестроек в ансамбле наведенных ионным пучком дефектов. Нагрев образцов в атмосферных условиях приводит к отжигу дефектов. Однако и по отношению к окислительному отжигу термическая стабильность ионно-наведенных дефектов очень высока. Заметные изменения в спектрах обратного рассеяния фиксируются только лишь при температуре отжига выше 780К. Полного восста-

Номер такала

Рис.3. Энергетические спектры обратно рассеянных ионов гелия от образцов окиси магния до и после их облучения ионами железа: необлучешшй кристалл: 1 - неориентированный, 2 - ориентированный вдоль кристаллографической оси <100>; Облучение ионами железа Ре+: кристалл, ориентированный вдоль кристаллографической оси <100>: 3 - Ф =1016 ион/см2, 4 - Ф= 10п ион/см2.

МО16ион/см2 С= 47% Ш = 2,5-Ю22 см'3),

новления нарушенного слоя не происходит даже при отжиге образцов на воздухе до температуры Т = 1300К.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию свойств

модифицированных слоев монокристаллов МйО. Облучение образцов МдО тучками ионов различной природы приводит качественно к одному и тому же эффекту - гигантскому (до 10 -14 порядков) увеличению проводимости (рис.4). Проводимость экспоненциально зависит от обратной температуры и характеризуется некоторой энергией активации процесса Е. Ионно-радиационнос увеличение проводимости сопровождается резким снижением энергии активации от величины 1,2... 1,4 эВ, характерной для необлученных образцов, до величины меньшей 0,03 эВ. Величина проводимости является функцией флюенса и достигает величины 1,2-102Ом'1 см"1 при Ф=1016 ион/см2 (ионы БГ), что свидетельствует о переходе имплантированных слоев диэлектриков в высокопроводящее состояние. В кристаллах М§0 вплоть до температуры 7= 600К вакансионные дефекты имеют крайне низкую подвижность, поэтому наблюдаемые радиационные изменения проводимости обусловлены электронными состояниями, индуцированными излучением.

Нагрев образцов в вакууме до температуры 7М300К, в зависимости от флюенса, может, как оказывать так и не оказывать заметного влияния на величину нагрев же на воздухе вызывает резкую деградацию эффекта вплоть до полного его исчезновения. Снижение о3 сопровождается повышением энергии активации электропереноса. Исследование оптического поглощения ионно-облученных образцов М§0 подтверждает предельно высокий уровень повреждения кристаллической решетки. Концентрация центров ^типа порядка 1,51021см"3 (табл.2).

При наличии столь высокой концентрации F и Е* - центров не исключена возможность формирования этими дефектами соответствующих подзон в запрещенной зоне, по которым могла осуществляться проводимость. Однако эта концепция находится в противоречии с данными по различному влиянию термического отжига на электропроводность и

3,0 -1Ш. к'

» г|1 »»V

Рис.4 Температурные зависимости о5 MgO: 1-до облучения; 2,3-облучение ионами (5-10,6ион/см2 и 10|7ион/см2); 4-облучение ионами Si (101бион/см2); 5- облучение ионами БГ флюенс 101бион/см2 и последующий отжиг в воздушной среде при 570К.

плотность электронных центров окраски. В случае отжига в вакууме проводимость os сохраняет свое значение при нагреве образцов вплоть

до температуры Г= 1300К, несмотря на почти полное разрушение электронных центров окраски. На основании приведенных данных прямое участие центров F -типа в формировании высокопроводящих слоев в оксиде магния представляется маловероятным. Как правило, в кристаллах MgO, облученных электронами, протонами или нейтронами, F-центры практически полностью разрушаются при нагреве до температуры Т= 700К вследствие рекомбинации с делокализующимися из ловушек междоузельными ионами кислорода. В ионно-облученном MgO температура полного исчезновения F и F* - центров повышается до Т= 1300К, приближаясь к подобной характеристике, свойственной для нестехиомет-рического аддитивно окрашенного оксида магния. Подтверждением этого является отсутствие термостимулированной люминесценции, носящей рекомбинационный характер, а следовательно, отсутствие центров V-типа в нонно-облучеиных кристаллах MgO.

Полученные данные показывают, что переход приповерхностных ионно-облученных слоев MgO в высокопроводящее состояние тесно связан с отклонением состава кристалла от стехиометрии. Действительно, в результате ионно-стимулированной десорбции кислорода, в решетке создается избыток магния, что в соответствие с принципом самокомпенсации должно сопровождаться ростом концентрации электронов и появлением проводимости «-типа. Облучение кристаллов MgO ионами металлов (Fe+, А1+) качественно приводит к тем же эффектам, что и облучение ионами газов и металлоидов. Влияние флюенса на проводимость MgO иллюстрирует рис.5. При флюенсе Fe+ 1017ион/см2 проводимость а5 достигает величины ~10"8 Ом"1, что однако на 3 порядка меньше, чем величина проводимости, характерная для образцов оксида магния, облученных ионами газов (0\ N"1", Аг+) и кремния (Si+).

Индуцированный ионным пучком рост проводимости обусловлен как увеличением параметра а„, так и уменьшением энергии активации электропереноса (табл.1, столбцы 4 и 3).

Рис.5. Зависимость от флюенса Ре+ для кристаллов М§0: 1 - проводимости ст5 измерешюй при ЗООК до вакуумного отжига; 2- проводимости а$, измеренной при ЗООК после вакуумного отжига; 3-энергии активации Е2 проводимости; 4-гаготности ^-центров окраски.

Таблица 1. Пребэкспоненциальиый фактор ст» энергия активации электропереноса (Е) и относительное изменение проводимости Ас/о в результате вакуумного отжига в ионно-модифицированных слоях кри-

Флюенс, при Е, эВ оо,0м"' тж иишх. До/о

ион/см2 7-300К при Г=300К

1 2 3 4 5

15,0 при Т = 475К 0,5 2-10"10

1014 ¡1,0 0,32 2,5-10"6 49

1015 10,4 0,22 1,16-10"6 3,98

ю16 9,5 0,15 МО"6 1,48

ю17 8,0 0,12 1-Ю"6 0

Основной вклад в увеличение проводимости с ростом флюенса облучения вносит снижение энергии активации. Вакуумный отжиг приводит к дополнительному увеличению проводимости, величина относительного изменения которой До/с для различных флюенсов представлена в табл.1, столбец 5. Чувствительность проводящего состояния к пострадиационному вакуумному отжигу зависит от флюенса: максимальна при малых Ф и уменьшается с ростом флюенса. Отжиг образцов на воздухе приводит к деградации проводящего состояния сформированного ионным облучением. На рис.6 представлены результаты изохронного отжига на воздухе ионно-радиационного увеличения проводимости образцов М§0. В кинетике отжига высокопроводящего состояния кристаллов, облученных ионами металлов, имеются две температурные области: низкотемпературная - (420-500)К и высокотемпературная - (670-810)К. С ростом флюенса температурная стабильность проводящего состояния ионно-модифицированных слоев возрастает. В случае облучения М§0 ионами неметаллов (Аг+, 0\ (1014 ион/см2 - 1017 ион/см2) кинетика отжига проводимости образцов имеет одностадийный, низкотемпературный (420-500К) характер.

Вся совокупность приведенных результатов показывает особую роль внешней среды в процессах, определяющих термическую стабильность слоев М§0, модифицированных ионным облучением. При облучении образцов ионами в вакууме происходит преимущественное распыление кислорода из приповерхностных слоев N^0. Это приводит к росту дефектности поверхности и ее насыщению локальными состояниями, обладающими свойствами доноров. Последующий вакуумный отжиг приводит к дополнительной десорбции слабосвязанных ионов кислорода, созданных радиационной обработкой, а также кислорода, адсорбиро-ванногоповерхностью при контакте с атмосферой после облучения и к

дополнительному росту проводимости облученных слоев. Этот процесс весьма эффективен в области невысоких флюенсов.

Различный характер влияния вакуумного отжига и отжига на воздухе на о3 указывает на то, что деградация проводящего состояния контролируется адсорбционными процессами, протекающими на модифицированной поверхности кристалла в процессе отжига. При умеренных температурах отжига кислород хемосорбируется на модифицированной поверхности окисла как акцептор. При более высоких температурах хемосорбция кислорода осложняется процессами обмена газообразного кислорода с дефектами решетки и атомами сверхстехиометриче-ского металла. При этом происходит диффузия кислорода в объем материала. В процессе хемосорбции кислорода, помимо свободных электронов окисла, в перезарядке адсорбированных форм кислорода принимают участие локальные центры поверхности. Схема, наилучшим образом отвечающая кинетическим параметрам процесса, учитывает электронно-акцепторные свойства молекул кислорода и основана на диффузии части молекул кислорода по поверхности адсорбента [3]:

к•

300 400 5'Ю МЮ 7О0 800 'ХМ

Рис.6. Зависимость а5 слоев облученных ионами Ре+ от температуры отжига на воздухе. 1-1014ион/см2; 2- -1015ион/см2; 3 -1016 ион/см2; облучение Ф=1017ион/см2

4 - 1017ион/см2; 5-ионами А1+

О^-

о2з

.(О^ж

(1)

Здесь ^'-поверхность У^ - донорный центр с электроном на нем;

СЬ...^- адсорбированная молек}'ла кислорода, диффундирующая по поверхности; Ог^-прочно связанная хемосорбированная молекула 02;

I и

к а 5 к а > к а " константы скорости. Перенос электрона с донорного центра V^ на адсорбированную молекулу, попавшую в сферу действия донорного центра, приводит к испусканию света [3]. Этот же процесс приводит к уменьшению концентрации носителей заряда и, как следствие

этого, к уменьшению электропроводности материала. Релаксация проводимости достаточно хорошо описывается формулой Кода:

Лс(г) = Аа0схр(-Ис)а (2)

где а-показатель степени; к = Т~' - константа скорости (частотный

фактор); Тз-время релаксации. Параметр а =1. Значение константы скорости зависит от начальной величины проводимости о8 ионно-модифицированной поверхности: чем выше проводимость, тем меньше константа скорости. Это хорошо согласуется с фактом замедления скорости активированной адсорбции по мере заполнения поверхности [3]. Типичные значения к для значений проводимости, соответствующих дозе облучения 1016 ион/см2, составляют величину (0,2 - 0,05) мин"1, что соответствует значениям характеристического времени релаксации т, ~ (5-20) мин.

Скорость изотермической релаксации электропроводности х^1 в достаточно широком интервале температур отжига экспоненциально зависит от температуры: х^1 =а^ехр(- АЕ^/кТ), где ЛЕ% - энергия активации процессов на поверхности, характеризующихся эффективным временем релаксации В низкотемпературной области изотермический отжиг характеризуется величиной энергии активации ~ 0,4 эВ. В высокотемпературной области процесс отжига характеризуется более высокими значениями энергии активации - 0,6 эВ. Полученные значения энергии активации достаточно хорошо совпадают с энергией активации адсорбции 02 на М§0.

Дополнительные сведения о дефектном состоянии приповерхностных слоев МДО, облученных различными типами ускоренных ионов, получены методом оптической спектроскопии. В спектрах оптического поглощения кристаллов М§0, облученных ионами различных элементов, наблюдаются полосы, обусловленные электронными центрами окраски. При этом эффективность образования Е* центров в случае облучения образцов ионами металлов и металлоидов выше, чем при облучении ионами газов (Табл.2). Данные таблицы 2 указывают на предельно высокий уровень повреждения кристаллической решетки.

Таблица 2. Концентрация Е* центров в МёО при поглощенной дозе

И = 103 эВ/см3

Ион Аг+ о+ 1ЧГ Ре+ А1+

п/, см"3 2,6-102" 1,7-10" 1,3-10'° 1,65-10"" 1,0-10" 1,210"

Ионное облучение кристаллов MgO приводит к образованию высокой концентрации дефектов радиационной природы. Случайное поле, создаваемое этими структурными дефектами, приводит к появлению дискретных уровней, которые можно назвать флукгуационными. В силу случайного характера и хаотичности в пространственном распределении рассматриваемых уровнен, близость их одновременно и в пространстве и по энергии маловероятна. Вследствие этого состояния в запрещенной зоне оказываются локализованными по типу Андерсона [4]. Система локализованных состояний обусловлена собственно радиационными дефектами (рис.7). Кроме того, имеются «хвосты» плотности состояний флук-туационной природы в окрестностях зоны проводимости и валентной зоны. Зона дефектных локализованных состояний при этом отделена щелью от зоны проводимости. Уровень Ферми находится в области локализованных состояний, и поэтому перенос заряда может осуществляться либо путем активированных прыжков по локализованным состояниям либо путем теплового заброса носителей в область состояний на границе зоны проводимости. В случае перескоков по локализованным состояниям дефектной зоны величина энергии активации электропереноса (£3) имеет порядок величины среднего разброса энергетических уровней дефектов:

Uo — 0,Зе2/(еЯ) (3)

где е-диэлектрическая проницаемость, Я-среднее расстояние между дефектами. Исходя из представлений о сильной локализации носителей для случая невысокой концентрации донорных уровней, было получено, что энергия активации E~R~l и lgc0 ~ Я"1. Отсюда следует, что эти параметры должны быть связаны между собой зависимостью Е ~А ■ lgcr0, где A -const, что выполняется для широкого круга полупроводниковых окислов. Исходя из описанной модели, следует ожидать роста энергии активации элекгропереноса с увеличением величины а„. Однако это находится в противоречии с экспериментальными результатами (рис.8). Кроме того, величина Е3 пропорциональна R'\ (j.e.N113) и должна возрастать с ростом концентрации дефектов N по крайней мере вдали от точки перехода диэлектрик - металл (т.е. в области невысоких концентраций дефектов). Экспериментальные же результаты показывают уменьшение величины энергии активации Е во всем интервале флюен-сов (рис.5, кривая 3). Таким образом, механизм элекгропереноса1 путем

ионно- облученного MgO.

перескоков носителей заряда по локализованным состояниям дефектной зоны не может объяснить полученные экспериментальные результаты.

В случае теплового заброса носителей из дефектной зоны в область локализованных состояний на границе зоны проводимости, энергия активации Е2 состоит из двух составляющих: из энергии, необходимой для

переброса носителей заряда в локализованные состояния на краю зоны проводимости (Ес - Ер) и энергии активации перескоков. Здесь ЕР - уровень Ферми, а Ес - уровень протекания, находящийся в соответствующем хвосте плотности локализованных состояний. Величина £2 зависит от среднего расстояния Я между дефектами, формирующими зону- локализованных состояний согласно уравнению:

Е2 = сол<,-/[Я - Я0]3/2 (4)

где Па - значение Л в точке перехода диэлектрик-проводник. Эта зависимость предсказывает непрерывное уменьшение энергии активации £2 с ростом концентрации дефектных состояний. Такая особенность в поведении энергии активации элекгропереноса Е наблюдается экспериментально, что позволяет придать ей смысл величины Ег (рис.5, кривая 3). Наблюдающаяся в эксперименте обратная взаимосвязь между параметрами с0 и Е, входящими в уравнение Аррениуса (рис.8), находится в согласии с этими представлениями.

Наряду со значительными изменениями электрических характеристик слоев в результате ионного облучения было обнаружено изменение их механических характеристик. Микротвердость возрастает на 2030 %, увеличивается трещиностойкость.

В пятой главе представлены результаты исследования влияния ионного облучения на свойства кристаллического кварца. Облучение образцов кварца ионами различной природы приводит качественно к одному эффекту - повышению поверхностной электрической проводимости БЮг в 103 - 1013 раз. Комплекс проведенных исследований показывает: 1) как величина проводимости, так и наклон зависимости от ИТ определяется значением массового числа М имплантированных ионов (рис.9); 2) проводимость увеличивается с ростом флюенса, в то время как энергия активации уменьшается от величины порядка 1,5 эВ до величины

Рис.8. Взаимосвязь параметров уравнения, описывающего зависимость а5=гД1/7) слоев М|>0, облученных различными ионами • - Ее+, А - ЬГ, □ - 8Г,ш - Аг+, Д - 0+, о - С+.

0,03 эВ; 3) на величину ионно-идцуцированной проводимости и энергию активации электропереноса значительное влияние оказывают режимы постимплантационного отжига: а) вакуумный отжиг вплоть до 1300К увеличивает а, и уменьшает энергию активации; б) отжиг на воздухе вызывает резкое уменьшение величины проводимости ионно-модифицированных слоев и увеличение энергии активации; г) вы-сокопроводящее состояние ионно-облученной поверхности кристаллов БЮг может быть восстановлено последующей термической обработкой в вакууме.

При облучении БЮг потоками ионов приповерхностный слой кристаллов полностью аморфизуется уже при флю-енсах (2-1014 - 2-1015) ион/см2. За счет распыления в ЭЮг формируется слой, в котором преимущественно удаляется компонента с высоким давлением насыщенного пара - кислорода. В нарушенном слое возникает дефицит по кислороду и появляются новые связи кремния. Роль неупругих процессов в распылении поверхности, в частности, при десорбции кислорода весьма значительна. Экспериментальные результаты свидетельствуют о существенном влиянии адсорбционных явлений на проводимость модифицированных приповерхностных слоев кварца. В отдельных случаях после ионной обработки и весьма непродолжительного хранения поверхность характеризуется достаточно низким значением проводимости и только после последующего вакуумного отжига она переходит в вы-сокопроводящее состояние.

На рис.10 приведены данные, иллюстрирующие эту ситуацию для ЗЮ2 имплантированного ионами БГ. Отжиг на воздухе (рис.10, кривая 2) приводит к деградации проводящего состояния ионно-облученной поверхности, отжиг в вакууме (рис.10, кривая 1) восстанавливает высо-копроводящее свойство модифицированных слоев кварца. Как показывают экспериментальные результаты, поверхностная проводимость ионно-облученных слоев носит активационный характер: о = 0оехр(-Е/(кТ)). В процессе отжига меняют свои значения как а0 так и Е. Физический смысл этих параметров зависит от конкретного механизма электропереноса. Мы полагаем, что проводимость ионно-

Рис.9. Зависимость (а5) кварца, облученного различными ионами от температуры. Ф = 1015 ион/см2.

модифицированных слоев кварца носит характер прыжков по локализованным состояниям. Об этом свидетельствуют расчетные значения параметра Со, не превышающие величину, равную 0,1 Ом"'см'1, что на 3

порядка ниже, чем предполагает механизм проводимости, обусловленный миграцией носителей, возбужденных в делокализованные состояния. Исходя из прыжкового механизма проводимости, энергия активации электропереноса Е определяется усредненной разностью энергий состояний, между которыми осуществляются перескоки. Она обратно пропорциональна числу локализованных состояний:

Е=ЩР?К{Е)) (5)

где К - расстояние, покрываемое при перескоке, Ы(Е) - плотность состояний. Изменение параметра Е в ходе термического отжига определяется изменением числа этих состояний, что согласуется с экспериментом. Анализ кинетических зависимостей энергии активации и фактора с0 показывает, что скорость изменения энергии активации экспоненциально зависит от температуры и характеризуется величиной энергии активации (0,99 ± 0,05) эВ. Эта величина очень близка значениям энергии активации диффузии кислорода в приповерхностные области кварца.

Таким образом, полученные данные позволяют предположить, что процесс деградации проводящего состояния ионно-моднфицированных слоев кристаллического кварца контролируется диффузией адсорбированного кислорода в приповерхностные области, состав которых отличается от стехиометрического. Диффузия кислорода вызывает уменьшение числа локализованных состояний и их заселенность, что в свою очередь приводит к уменьшению проводимости.

Проводимость ионно-модифицированных слоев зависит также от величины атомной массы имплантируемого элемента. На рис. 11 представлена зависимость величины объемной проводимости (оу) слоев кварца, подвергнутых ионной бомбардировке от величины массового числа (М) имплантируемых ионов. Значение массового числа М бомбардирующих ионов, при котором имеет место максимальное изменение проводимо-

т. к

Рис.10. Зависимость поверхностей электрической проводимости (05) кварца БЮз от температуры отжига образцов. Облучение БГ, Е = 100 кэВ, Ф=1016 ион/см2. 1 - вакуумный отжиг облученного образца, имеющего низкие проводящие свойства; 2 -последующий отжиг на воздухе.

сти, находится в области 40 а.е.м„ что соответствует ионам Аг\ Для

объяснения наличия ЭКСТрему-

Не С

I

а1 см | аг+

! I ■

рь

сс!1" *

Рис. 11. Зависимость величины объемной проводимости о.,, кварца от величины массового числа М имплантируемых ионов. Ф=10'6 ион/см2.

160 200 М.пем

Рис. 12. Зависимость потерь энергии на ядерное (2„ (кривая 1) и электронное С>е (кривая 2) торможеше от величины массового числа бомбардирующих ионов. Энергия ионов Е = 100 кэВ. Материал мишени - ЗЮ2.

ма на зависимости 1$аУ=ДМ) привлечены процессы взаимодействия налетающих ионов с кристаллом. Были выполнены расчеты, позволяющие оценить соотношение между упругими и неупругими потерями энергии для различных типов бомбардирующих ионов в кристаллах БЮг. Расчет ядерной 5П(Е) и электронной 5"е(Е) тормозных способностей производился в соответствие с теорией Линдхарда. Результаты численных расчетов представлены на рис.12. Равенство потерь на ядерное и электронное торможение имеет место в области значений массового числа М бомбардирующих ионов (3040) а.е.м. Процессы ядерного торможения, сопровождаемые созданием смещений, несут основную ответственность за нарушение дальнего порядка и аморфизацию поверхности. Реализованные в работе условия эксперимента позволяют считать, что модифицированные ионным облучением (Ф = 1016 ион/см2) слои кварца находятся в аморфном состоянии, которое отличается от кристаллического тем, что в формировании его дефектной структуры под действием ионных пучков важную роль играют электронные возбуждения, способные создавать дефекты с помощью менее энергоемкого подпорогового механизма. С увеличением массы М налетающих ионов рас-

тет доля упруго-рассеянной энергии, что способствует переходу поверхности в аморфное состояние в результате роста числа смещенных ионов. В формировании системы локализованных состояний, обеспечивающих высокое значение электропроводности, особую роль играют процессы электронного возбуждения, которые создают дефекты типа разорванных связей, в результате чего образуются слабо связанные не-мостиковые атомы кислорода, что повышает вероятность их десорбции с поверхности в результате возбуждения связи. Поверхность обогащается избытком кремния, который участвует в формировании системы локализованных состояний за счегг переключения связей. Рост проводимости максимален тогда, когда наряду с процессами смещения значительны и процессы электронного возбуждения. Оптимальное соотношение этих двух механизмов потерь энергии ионов при взаимодействии с кристаллическим кварцем имеет место при значении их массового числа М в области 40 а.е.м., где и наблюдается максимум в зависимости 1 ВО^ЛМ).

В шестой главе проводится анализ экспериментальных результатов исследования свойств кристаллов ниобата лития ЫЫЬ03 (ЬМ). Из-за близости ионных радиусов ЫЬ и У ниобату лития свойственна тенденция к взаимозамещению катионов. Это приводит к нарушению стехиометрии в сторону дефицита лития. Для кристаллов ЬЫ конгруэнтного состава отношение 1л/№> равно 0,942. Вследствие дефицита лития и возможности размещения в литиевых узлах ионов №>5+ в решетке

образуются дефекты катионного замещения типа (ап^Ие), т.е.

ионы №>5+ занимающие позиции 1л+ с концентрацией 2 Ю20см"3. Эти дефекты несут избыточный по отношению к решетке положительный заряд и являются глубокими электронными ловушками. Электрическая компенсация осуществляется образованием катионных вакансий, преимущественно в ниобиевой подрешетке. Т.е. кристалл ЬК уже изначально характеризуется наличием в запрещенной зоне системы распределенных по энергиям локальных состояний, которые могут быть заселены электронами.

В связи с этим весьма важным является вопрос о влиянии этих локальных состояний на свойства кристаллов ЬЫ. Решение этого вопроса оказалось возможным легированием кристаллов примесью М§0. Ионы конкурируют с ионами Мэ5+, препятствуя их размещению в регулярных литиевых позициях. Это приводит к уменьшению концентрации вакансий ниобия и уменьшению степени нестехиометрии кристаллов. Т.е., введение примеси М§ изменяет спектр центров захвата электронов.

Увеличение концентрации МйО вызывает смещение края собственного оптического поглощения в коротковолновую область. Максимальное смещение края поглощения имеет место в кристаллах с критической

концентрацией [М§]0 в области 6,0 мол%.

Анализ результатов измерения проводимости необлученных образцов в совокупности с данными оптических и люминесцентных исследований показывает, что из возможных механизмов электропереноса в области низких температур следует отдать предпочтение прыжковому механизму. Прыжки электронов осуществляются между локальными уровнями, образованными апШИе дефектами, плотность которых уменьшается при легировании кристаллов магнием.

Ионное облучение приводит к заметному росту величины поверхностной электропроводности о3, более чем на 5 порядков, достигая значений (10 -10"12) Ом'1 при комнатной температуре (см. рис. 13). Оценки подвижности дают значения ~ 10~б м2/Вс для образцов непосредственно после облучения. Низкотемпературный восстановительный отжиг приводит к увеличению подвижности носителей заряда ¡1 до величины (10'5 - 10"4 ) м2/В с для образцов 1л№>Оз (МЬМ) с концентрацией примеси магния меньше критической < [Мйе. Температурная зависимость поверхностной проводимости ион-но-облученных образцов многостадийна и носит аррениусовский характер (рис.13). Параметры проводимости исследованных образцов представлены в табл.3. Величина энергии активации проводимости уменьшается с ростом концентрации примеси. Последующий восстановительный отжиг до 600К облученных образцов с концентрацией Mg ниже критической fMg] < приводит к значительному росту поверхностной проводимости с>5 с низкоактивационным, одностадийным харакге-

2.5 3.0 3.5

Рис.13. Зависимость электрической проводимости ионно-облученных слоев ниобата лития от температуры, образец MLN-0. Облучение Аг\ Е = 150 кэВ.1,2-ау и а« до облучения; 3- as непосредствешю после облучения; 4- os после восстановительного отжига при 870К; 5- cs облучение + восстал, отжиг при 600К; 6-ov после восстановительного отжига при 870К; 7- о5 кристаллов MgO (те же условия);8- после отжига на воздухе до 600К.

ром электропереноса (см. табл. 3). Для образцов МЬЫ с концентрацией больше критической [Г^] > [Мд]с, вакуумный отжиг практически не влияет ни на величину проводимости, ни на величину энергии активации.

Таблица 3. Значения энергии активации проводимости облученных кри-_сталлов ниобата лития с различным содержанием М^О._

Энергия активации проводимости Е% Энергия активации £5. 06-свежеоблученной поверхности. Аг+, лучение + вакуумный отжиг _Ф= 1016 ион/см2.__до 600К.__

Образец ЕЛ эВ) 1 стадия Е, (эВ) 2стадия Е> (эВ) Зстадия Е, (эВ) 1 стадия ЕЛ эВ) 2стадия £ (эВ) Зстадия

МЬИ-О 1,38 0,83 - 0,22 - -

МЬМ-2,5 1,37 0,76 - 0,54 - -

МЬК-5,0 1,38 0,43 - 0,4 - -

МЬЫ-6,0 1,02 0,56 - 0,38 0,56 -

МЬ№-7,5 1,02 0,59 - 1,02 0,54 -

МЬЫ-10,0 0,86 0,34 0,86 0,86 0,3 0,86

Это хорошо видно из рис.14, на котором представлена зависимость электропроводности исследуемых кристаллов от содержания примеси Максимальный рост проводимости облученных слоев в результате восстановительного отжига имеет место для чистого ЬМ. Увеличение концентрации примеси Mg приводит к снижению эффективности восстановительного отжига в процессе формирования проводящего состояния ионно-модифицированных слоев исследуемых кристаллов. При концентрации р^] = 10 мол.% восстановительный отжиг не оказывает влияния на электропроводность модифицированных слоев МЫ*!.

Под действием ионного облучения образуется значительное количество дефектов с энергиями, непрерывно распределенными вблизи дна зоны проводимости, что приводит к появлению бесструктурного дополнительного поглощения в области края собственного оптического поглощения.

Восстановительный отжиг, как и ионное облучение, приводит к росту электропроводности образцов (на 5 порядков). Для большинства составов поверхностная проводимость многостадийна и носит аррениусовкий характер. Результаты анализа зависимости величины проводимости о и параметров уравнения Аррениуса от концентрации примеси М§ показывают, что эффект максимален для чистого ЬИ и уменьшается с ростом содержания М§0. Это имеет место как для поверхностной (о5) так и для объемной (о,) проводимости. Величина энергии активации проводимости увеличивается с ростом концентрации М§0. Сравнение с подобными зависимостями, построенными для кристаллов 1л№>0з облученных ионами Аг+ (Ф= 101бион/см2) показывает, что проводимость и энергия активации проводимости Е ведут себя аналогичным образом

что и для восстановленных образцов. Окислительный отжиг уменьшает проводимость и увеличивает энергию активации электропроводности

как ионно-облученных так и восстановленных образцов.

Спектр оптического поглощения чистого восстановленного кристалла 1лМ>Оз содержит 4 полосы с максимумами при 2,3 эВ, 2,9 эВ, 3,3 эВ и 3,48 эВ. Введение примеси 1^0 в различной концентрации приводит к появлению новой полосы при 3,7 эВ. Наблюдаемые центры окраски имеют электронную природу. Исследования показывает, что поведение полос поглощения не коррелирует с изменением проводимости кристаллов.

Уменьшение числа №>и+-апШИе дефектов при введении в кристалл примеси является причиной пороговых эффектов вблизи критической концентрации [М§]с = 6 мол.%. Кристаллы ЬЫ с концентрацией [1^3 > [Мя]с обладают повышенной радиационной стойкостью, по отношению к увеличению проводимости, по сравнению с кристаллами с [М§] < [Мё]с. Это связано с тем, что при высокой концентрации вакансий катионов К (случай [М§] < [Мй]с), связь кислорода в кристалле ослабляется и возрастает эффективность образования радиационных дефек-

Важную роль в формировании проводящего состояния ниобата лития ионной бомбардировкой играют апИШе дефекты. Под действием пучка ионов с поверхности кристаллов происходит десорбция кислорода, контролирующая появление в решетке нескомпенсированных носителей заряда - электронов. Этот процесс аналогичен процессу десорбции кислорода (возможно и молекул 1л20) из кристалла в процессе восстановительного отжига. Поскольку зона проводимости ЬК формируется в основном 4с? состояниями МЪ и электрон-фононное взаимодействие велико, имеет место поляронный эффект, который определяет электропроводность. Теоретические оценки показывают, что для этого случая энергия активации прыжковой электропроводности составляет величину порядка АЕ ~ 0,7 эВ. Одновременно с созданием нескомпенсирован-

6 7

^ 8

V §10

П

12

13

облучен»« облучеяив+ьогст. птжиг л т

Xе-

V

* V

V Л УЕ. у4 * ■ - ° " л

о

« ■ (11

е,з! 1,4 1,2 1.0 0,8 0,6 0,4 0,2

О 2 4 6 8 10 Мго,мол%

Рис.14. Зависимость энергии активации и проводимости облученных кристаллов 1Л№>03 от содержания МаО. 1-ст5 после облучения; 2-05 облучение + восстановительный отжиг; 3- энергия активации после облучения; 4 -энергия активации, облучение + восстановительный отжиг. Аг+, Ф=1016ион/см2. Гтж = 600К.

тов и десорбщш кислорода.

ных электронов, ионный пучок вызывает сильное разупорядочение кристаллической решетки за счет упругих смещений, затрагивающее, в том числе и дигш/е узлы. Поэтому энергия связи поляронов возрастает, что приводит к увеличению энергии активации электропереноса. В ниобате лития поляронный газ неустойчив к образованию синглетных биполя-ронов (пары N1)^ -ЫЬ^). Энергия связи биполярона порядка

А¡, = 0,26 эВ. Последующий за ионным облучением восстановительный отжиг ионно-модифицированного слоя ЬЫ приводит к упорядочению его структуры и возникновению биполяронных состояний. Электропроводность таких слоев характеризуется значением энергии активации 0,2 эВ. Таким образом, электропроводность ионно-модифицированных слоев ЬИ осуществляется путем термоактивированных перескоков по-яяронных состояний. В кристаллах МЬМ, легированных ионами М§ с концентрацией [Mg] > [М§]с, вероятность формирования поляронных состояний, подобных вышеописанным, мала.

Седьмая глава посвящена исследованию роли нестехиометрии химического состава материалов в формировании высокопроводящего состояния. Это было выполнено на образцах диоксида циркония с нестехиометрией по кислороду, созданной различными способами: введением иновалентных катионо-замещающих примесей, тепловой обработкой в вакууме и облучением ионными пучками. В первом случае керамика имела белый цвег (керамика-1) и характеризовалась невысоким уровнем нестехиометрии по кислороду. Во втором случае путем подбора специальных режимов спекания была получена керамика черного цвета (керамика типа 2) с высоким уровнем нестехиометрии. Результаты сравнительных исследований показывают, что изменение стехиометрии состава 2Ю2 по типу 1 и по типу 2 не оказывает существенного влияния на проводимость образцов.

В отличие от первых двух методов изменения стехиометрии состава материала, ионное облучение вызывает переход поверхности диоксида циркония из диэлектрического в проводящее состояние, ха-

Я.нч

Рис.15. Спектры отражения гг02+ЗМ%У203. 1 - «черная» керамика, спеченная в вакууме при 1750° (керамика-2); 2-керамика, спеченная в вакууме при 1600° (керамика-1); 3 - керамика, спеченная на воздухе (керамика-1); 4,5 - керамика-1, облученная ионами АГ, 10|7ион/см2 до (4) и после (5) пострадиационного вакуумного отжига при 7=700°С.

растеризующееся аномально низкой энергией активации (17=0,02 эВ). После ионной обработки поверхность керамики -1 приобретает черный цвет. В качественном и количественном отношении спектры отражения керамики -2 и ионно-модифицированной керамики -1 весьма близки (Рис.15). Очевидно, что по уровню нестехиометрии поверхности этих керамик также идентичны. Несмотря на это, имеются колоссальные отличия в их проводящих свойствах (10-14 порядков). Это свидетельствует о том, что отклонение от стехиометрии по кислороду является необходимым, но недостаточным условием для перехода диэлектрика в проводящее состояние и процессы радиационного дефектообразования играют определяющую роль в его формировании.

Вторая часть главы посвящена изучению влияния химического состава корундо-циркониевой керамики (КЦК) на проводимость ее ионно-модифицированной поверхности. Диоксид циркония (2Ю2) и корунд (А1203) характеризуются низкой взаимной растворимостью. Поэтому керамика, спеченная из порошков указанных соединений, имеет структуру, состоящую из отдельных зерен диоксида циркония и корунда, т.е. является гетерогенной системой с развитой сеткой межфазных границ. Это определяет особенности в формировании проводящего состояния под действием ионного облучения по сравнению с однофазными керамиками. В необлученных образцах электрическая проводимость циркониевой компоненты существенно превышает электропроводность корундовой и проводимость образца КЦК зависит от их соотношения. Полученные закономерности были проанализированы в рамках перколяционных представлений и теории эффективной среды. В качественном отношении расчетные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментом. После ионной обработки поверхностная электрическая проводимость однофазных циркониевой и корундовой керамики резко возрастает (более чем в 10й раз). Энергия активации электропроводности при этом снижается до 0,01 -0,02эВ (см. рис. 16). Величина эффекта ионно-радиационного изменения проводимости существенно зависит от химического состава системы 2Ю2-А120з (рис. 16, кривая 1). Снижение эффективности фор-

Рис.16. Зависимость величины эффекта радиационного изменения проводимости и энергии ак-тивашш электропроводности в корундо-циркониевой керамики от ее химического состава. 1 -поверхностная проводимость а5 КЦК; 2 - величии энергии активации Е. Облучение ионам А1+, Ф= 10пион/см2.

мирования проводящего состояния КЦК под действием ионной бомбардировки имеет место для составов с содержанием инородной фазы ~ 20 вес.%. Полученные результаты интерпретированы появлением потенциальных барьеров и формированием гетеропереходов в области межфазных границ, что приводит к увеличению эффективной энергии активации электропереноса и снижению электропроводности в КЦК по сравнению с однофазными составами, где отсутствуют межфазные границы.

Далее представлены результаты исследования влияния облучения ионами различных элементов и последующего термического отжига на электропроводность приповерхностных слоев керамики электротехнического назначения: УФ-46, микролит, керамики на основе ВеО и ситалла СТ-50. Облучение образцов потоками ионов различных элементов приводит к эффектам, характерным для оксидов: увеличению удельной поверхностной проводимости а5, уменьшению энергии активации (до величины порядка 0,04 - 0,02 эВ при Ф =1017 ион/см2), изменению окраски образцов. Спектр отражения бесструктурен. Отжиг образцов в вакууме до температуры 1300К не приводит ни к их обесцвечиванию, ни к уменьшению проводимости. Отжиг на воздухе приводит к деградации высокопроводящего состояния и обесцвечиванию образцов (рис.17). Анализ результатов показывает важную роль нарушения стехиометрии состава оксидных керамик, подвергнутых ионной бомбардировке при формировании высокопроводящего состояния.

Сравнительные исследования влияния ионного облучения и лазерной обработки на электропроводность и оптическое отражение поверхности образцов керамики ВК-100 (поликор) и ВК-94 (22ХС) показывают, что при обработке образцов лазерным излучением дополнительное оптическое поглощение имеет тот же характер, что и в случае ионного облучения. Лазерное облучение, также как и ионное, оказывает влияние на проводимость керамики. Непосредственно после лазерной обработки не наблюдается сколько-нибудь заметного изменения проводимости, однако последующий вакуумный отжиг приводит к росту поверхностной проводимости и к уменьшению энергии активации электропереноса.

Рис.17. Микролит. Зависимость о5 и коэффициента отражения г от температуры отжига. Озоо и г300 - исходные зшчения проводимости и коэффициента отражения соответственно. 1 и 3 - отражение при X = 500 нм: 1- отжиг на воздухе, 3 - отжиг в вакууме. 2 и 4 - о5: 2 - отжиг на воздухе, 4 - отжиг в вакууме. Облучение 0+, 1016 ион/см2.

Специфические условия эксплуатации ряда стекол специального назначения требуют создания на их поверхности слоев с повышенной проводимостью. Было заманчиво использовать для этих целей ионную обработку. Применительно к стеклам эта задача не является столь простой, учитывая особенности стеклообразного состояния. В связи с этим было изучено влияние ионных пучков различной природы на поверхностную электрическую проводимость боросиликатного стекла К-203. Облучение образцов производилось следующими типами ионов: газов (Аг+, 0+, >0, металлоидов (Si+, С+, Sn+) и металлов (Fe+, А1+).

Облучение образцов ионами газов и металлов не приводит к катастрофическому изменению проводимости. При флюенсе 1017 ион/см2 проводимость образцов возрастает не более, чем в 10-100 раз по сравнению с проводимостью необлученных образцов.

Иное воздействие на проводимость поверхности стекла оказывает облучение ионами металлоидов. Облучение образцов стекла К-208 ионами кремния (Si+) приводит к увеличению проводимости в 1011 раз при флюенсе 1016 ион/см2, которая достигает величины 5-Ю"5 Ом"1 см"1, что по порядку величины соответствует проводимости широкозонных полупроводников. Энергия активации электропроводности при этом снижается до величины, равной 0,13 эВ. Аналогичного рода эффект повышения с, имеет место при облучении образцов К-208 ионами Sn+ и углерода С+.

Анализ результатов показывает, что простое повреждение сетки боросиликатного стекла К-208, которое вызывается действием на поверхность пучков ионов газов или металлов, неспособно кардинально модифицировать проводимость образцов. Наибольший эффект имеет место при имплантации элементов IV группы. Возможно, что имплантированные ионы кремния, углерода либо олова в комбинации с кремнием сетки стекла формируют структуру, обладающую полупроводниковыми свойствами. Этогчу содействует преимущественное распыление кислорода с поверхности стекол в процессе ионного облучения, способствующее накоплению избыточного кремния и замыканшо оборванных облучением связей поверхностных атомов Si.

В восьмой главе проводится систематизация и анализ результатов исследования влияния облучения на свойства полиимида ПМ-1.

На первом этапе работы облучение образцов ПМ-1 осуществлялось электронами, протонами и у-лучами до доз 5-Ю6 Гр. После радиационного воздействия, для удаления летучих продуктов радиолиза, образцы подвергались пиролизу при 700К. Радиационно-терм1тческая обработка полиимида при облучении мощными импульсными электронными пучками увеличивает удельное сопротивление ПМ-1 более чем в 100 раз (рис. 18, кривая 9). Обнаруженный эффект обусловлен процессами ра-диационно-термической имидизации полиамидокислоты.

го гг 24 ге га зо зг

зЛт. к*1

Рис. 18. Температурная зависимость электропроводности по-лиимида. 1- ПМ необлученный. ПМ после предокисления при температуре 650К, облученный дозой 5-108-3'109 рад: 2-у-квантами, 3-протонами, 4 - электронами. ПМ после пиролиза при температуре 500К: 5 - у-кванты, 6-протоны, 7 - электроны; 8 - ПМ облучен импульсным электронным пучком (£=125 кэВ, j = 470А/см2, т = 10'8 с); 9 - ПМ облучен импульсным электронным пучком и окислен при температуре Т - 700К

Высокопроводящее состояние пленки ПМ-1 получается в случае реализации следующих стадий: а) облучение ПМ-1 на воздухе дозой 5106Гр при температуре ЗООК и мощности поглощенной энергии не выше 103 Гр/с- независимо от вида излучения; б) окисление облученных образцов на воздухе при температуре 650К в течение 2 часов; в) пиролиз в вакууме 10"2 Topp при температуре 500К в течение 30 минут. На конечный результат РТМ вид излучения не влияет, хотя величина эффекта возрастания проводимости в значительной степени определяется поглощенной дозой облучения, а также значением температуры термической обработки. Результаты исследования электропроводности ПМ-1 в случае облучения электронами, протонами и у - квантами на разных стадиях радиационно-термической обработки (РТО) представлены на рисунке 18. Заштрихованные области включают наиболее вероятные значения электропроводности, которые характерны для полиимида после воздействия электронов, протонов и у - квантов и последующей РТО в оптимальном режиме. Реализация всех стадий РТО приводит к увеличению электропроводности на 9-11 порядков, уменьшению энергии активации электропере-

носа до 0,07 эВ, увеличению плотности материала. Величина электропроводности ПМ-1 в течение первых 10 часов после РТО уменьшается на (15 - 20)% и в дальнейшем в течение нескольких лет остается постоянной.

Ионное облучение приводит к гигантскому увеличению удельной электрической проводимости ионно-облученных слоев ПМ. Зависимость подобного рода характерна также для иных классов диэлектриков, т.е. не зависит от типа связи. Постимплантационный вакуумный пиролиз увеличивает проводимость ионно-модифицированных слоев ПМ-1 и уменьшает энергию активации. На-

пример, вакуумный пиролиз при температуре 473К образцов ПМ-1, облученных ионами кобальта Со+. приводит к уменьшению энергии активации проводимости от величины 0,03 эВ, характерной для проводимости образца непосредственно после облучения, до величины меньшей, чем 10"4 эВ. Т.е. электропроводность практически не зависит от температуры и можно сказать, что вакуумный пиролиз позволяет достичь границы перехода металл-диэлектрик с диэлектрической стороны.

Окислительный отжиг приводит к полной деградации эффекта ионно-индуцированного увеличения проводимости, при этом эффект уменьшения электропроводности образцов, облученных ионами различных элементов, имеет место в одном и том же температурном интервале (500 - 700)К. Это свидетельствует об идентичности процессов, контролирующих окислительный отжиг, их независимости от природы бомбардирующих ионов.

Попытки измерить Холловскую подвижность электронов проводимости как в исходном, так и ионно-модифицированном ПМ-1 оказались безуспешными. Исследования состава модифицированных ионной имплантацией слоев ПМ-1 методом вторичной ионной масс-спектрометрии показали наличие на поверхности образцов слоя, обогащенного углеродом.

Полученные результаты указывают на электронный характер проводимости ионно-модифицированных слоев. Прямое подтверждение этому получено на образцах, облученных ионами аргона Аг+ флюенсом 1016ион/см2. Через ионно-модифицированный слой образца весом 15 мг пропускался электрический ток величиной 1-10"3Л в течение суток. Это не привело ни к изменению характеристик модифицированного слоя ни к изменению веса исследованного образца.

Сильная дозовая зависимость проводимости, характер ее температурной зависимости указывают на то, что механизмом электропереноса в ПМ-1 в исследованном интервале температур (300 - 700)К являются прыжки носителей по локализованным состояниям, связанным с областями полисопряжений, которые образуются в результате ионной бомбардировки.

Таким образом, высокопроводящее состояние полиимвда может быть создано двумя способами: радиационно-термической модификацией и ионной бомбардировкой образцов. Проводимость ПМ-1, созданная описанными методами, имеет ряд общих свойств: высокое значение, одинаковую температурную зависимость, низкую энергию активации. Однако по ряду параметров ионно-модифицированные слои существенно отличаются от РТМ слоев. Во-первых, объемная удельная проводимость слоя ПМ для флюенса 1016ион/см2 равна 6,24-Ю30м'1см'1, в то время как максимальное значение проводимости, полученное радиационно-термической модификацией - 1,3-10"7 Ом"1 см"1, т.е. проводимость ион-

но-облученного слоя выше проводимости РТМ слоя в 5-10й' раз. Во-вторых, проводящее состояние ПМ-1 созданное РТМ более стабильно по отношению к окислительному отжигу.

Основным механизмом электропроводности органических полупроводников и диэлектриков является прыжковый. Одним из важнейших параметров электропереноса в этом случае является радиус локализации электронной волновой функции. Если считать, что локализованные состояния, по которым осуществляются прыжки, хаотично распределены в трехмерном пространстве и электроперенос определяется состояниями с энергией вблизи уровня Ферми, то согласно [5], для концентрационной зависимости удельного сопротивления имеем: р = р0 где N - объемная концентрация центров локализации, а - радиус локализации электронной волновой функции, а - константа, равная 1,73 для сильно разупорядоченной системы. Искомое уравнение хорошо выполняется в интервале флюенсов (1015-1016) ион/см2. Из наклона зависимости ^р =ДДГ'/3) были определены значения радиуса локализации электронной волновой функции а=

5А. Полученные значения показывают, что радиус локализации электронов, участвующих в переносе заряда в ионно-модифицированном слое полиимида, близок к радиусу атомных волновых функций и процесс электропереноса носит характер прыясков электронов по локализованным состояниям.

Полученные результаты позволяют предложить модель изменения проводимости приповерхностного ионно-модифицированного слоя диэлектрика толщиной (10 -500) нм, которая является достаточно универсальной и может реализовы-ваться в диэлектриках различного типа. Особенность диэлектриков, в отличие от полупроводников, заключается в том, что основные состояния дефектов имеют большую глубину (единицы эВ) и малый радиус (единицы, десятки А). Это и определяет проводимость, которая является прыжковой, что характерно для неупорядоченных материалоз. Облучение потоками ионов создает в тонком слое диэлектрика высокую концентрацию

Вс

ч \ \ л бЛ (

( 1 1 Л^ХГГ г ЛуС^.У +1-2. О/! -► {

Рис.19. Энергетическая схема дефектной зоны в виде периодически расположенных потенциальных ям, разделенных потенциальными барьерами.

радиационных дефектов преимущественно донорного типа. Акцепторы определяют лишь степень компенсации.

Для случая водородоподобной модели центров (см. рис.19), формирующих зону локализованных состояний, дозволенные значения энер-

гии определяются выражением: Е„

* 4

т е

~ , где Е0 = ——— - энергия

1

основного состояния, отсчитанная от границы подвижности в случае неупорядоченного материала, е - диэлектрическая проницаемость, т -эффективная масса. Значение Е0 = 1,54 эВ выбрано из эксперимента для полиимида по данным чисто перескоковой проводимости, п - главное квантовое число.

В модели учитываются два вида прыжков: а) надбарьерное движение, включая все надбарьерные состояния ниже и выше границы подвижности; б) подбарьерное движение как термостимулированное туннелиро-вание. В общую проводимость а вносит вклад надбарьерное движение (оО и термотуннельные перескоки (а2), так что суммарная проводимость ст = Ст] + а2.

Для однозарядных водородоподобных донорных цетров вероятность их заполнения определяется следующим уравнением [6]:

1+-

1

2/7'

-ехр

квТ

(5)

//

где 2п - кратность вырождения л-го уровня с учетом спина электрона, Ер-уровень Ферми, кв- постоянная Больцмана, Г-абсолютная температура. В области сплошного спектра плотность состояний определяется [5];

, , (2тУ/г(ЕтУ2

* л Г -П-Оо

' Е 4

2л2Й3

(6)

(7)

Х=Е!Ет, Ет = 2е2 /е N- среднеквадратичная флуктуация энергии электрона в неупорядоченной среде за счет взаимодействия центров, П -нормировочный объем. При Е > 0 и ¡£'|» Е„ величина g(E) близка к плотности состояний свободных электронов. При Е < 0 и |£| » Ет плотность состоянии g(E) экспоненциально убывает в глубь запрещенной зоны.

Частота надбарьерного перескока из состояния Е„\

(Е„ -*■£-)

ъпереа!=щ -Р„=ще к*т (1-сг), (8)

где учтены вероятность Р„ термической флуктуации энергии по Больц-ману, коэффициент отражения от барьера сг и частота колебаний электрона внутри центра г>0 - с ется выражением:

= Е0 /тсйп * . Коэффициент диффузии определя-

0 = =У0е к*Т (1 (9)

о

где г = 6 -координационное число, а ~ АГ'/Э - расстояние между центрами. Согласно соотношению Эйнштейна для прыжковой надбарьерной проводимости (О} = пец) имеем:

»2 р хг1/3 п. , ( с- /„2\

О! =-

е2ЕпЫх'ъ

п> 1

Ер/п1 квТ

ЫЕпЪ

(10)

х | ехр

-Ш

квТ;

где у - степень компенсации.

Термотуннельные перескоки. Вероятность туннельного подбарьерно-го перехода вычислена методом ВКБ: /

РТупн = ехР

'К '

2Е0

N %

п2Е„

■аг

(И)

Е0

Здесь /"1 =--{ЕП1/Еп)-М^3 и г2 = (дг~1/3)/2 . Коэффициент диффузии равен В = ьа7

■кйп

соотношению Эйнщтейна для вклада термотуннельных переходов в проводимость имеем:

N ~2/3 РТунн и, согласно

о2

-ехр

п}гквТ

АЕ квТ

■\\[-Ре{Еп)\Ртуп„, (13)

и=1И

При малых концентрациях дефектов вероятность туннельных переходов крайне мала. В этом случае проводимость определяется преимущественно термически активированными прыжками электронов.

С увеличением концентрации дефектов, начиная с 1019 см"3, вероятность туннельных переходов существенно возрастает, однако в резуль-

тате хаотического расположения дефектов в кристаллической решетке возрастают флуктуации ЛЕ уровней энергий связанных состояний находящихся в условиях, отвечающих андерсоновской локализации, (см. рис.19). Компенсация этого различия энергии происходит за счет термической активации туннелирования. Активационный фактор в уравнении (13) ~ схр(-АЕ/квТ). Дальнейший рост концентрации дефектов

приводит к росту термической энергия активации туннелирования ДЕ до некоторой величины. При дальнейшем увеличении концентрации дефектов число ближайших соседей становится большим, интервал между уровнями заполняется, дискретные уровни "размываются" и превращаются в примесную зону. Этот процесс приводит к уменьшению энергии ДЕ и возрастанию вероятности туннелирования. В реальных условиях высокой концентрации дефектов компенсация различия энергий осуществляется за счет поглощения или испускания фонона с энергией равной (0,001 -0,05) эВ.

На рис. 20. представлены результаты расчетов температурной зависимости проводимости облученных ионами слоев полиимида (сплошные линии) и их сравнение с экспериментальными данными (точки). Проведенный анализ показывает, что термическая энергия активации туннелирования возрастает от 0,13 до 0,4 эВ с увеличением флюенса ионов 0+ от 1013 до 1015 ион/см2. Дальнейший рост флюенса до 1016 ион/см2 приводит к уменьшению АЕ до величины по-

3,1 1000,

Рис. 20 Температурные зависимости проводимости ПМ-1. Точки- эксперимент, сплошные линии -расчет. А' - концентрация дефектов., АЕ - энергия активации туннелирования. Облучение 0+. 1 - 1013иоп/см2, Лг=4,91019см"3, АЕ =0,13 эВ;2 -1015ион/см2, Ль4,5-102(1см"3,ДЁ'=0,4 эВ; 3- 4-10|5ион/см2, ЛЬ1,161021см\ АЕ =0,26 эВ; 4-81015ион/см2, Лг= 1,26-102!см~3, ДЕ=0,11эВ;

5 -10|6ион/см2, Л'= 1,4-102|см"\ АЕ =0,07 эВ;

6 -АЛЮ^ион/см2, Л-4,45-102|см"\ АЕ =0,03 эВ;

рядка 0,03 эВ (см. рис. 20). Концентрация радиационных дефектов имеет тенденцию к насыщению с ростом флюенса. В заключении приведены основные выводы работы.

В диссертации изложены материалы систематических исследований влияния ионных пучков различной природы на проводящие свойства поверхности широкого класса диэлектрических материалов. Основные результаты проведенных исследований состоят в следующем:

1. Методом Резерфордовского обратного рассеяния с учетом каналиро-вания показано, что имплантация ионов вплоть до флюенса 5-1017 ион/см2 не приводит к аморфизации приповерхностных слоев кристаллов М£0. Ионная бомбардировка приводит к преимущественному образованию точечных дефектов. Сформированное ионным облучением дефектное состояние обладает экстремально высокой термической стабильностью (Т = 1200К) по отношению к вакуумному отжигу.

2. Экспериментально подтверждено, что резонанс в сечении рассеяния ионов 4Не на ядрах атомов 1 О в области энергий (3.0-3.2) МэВ в сочетании с резерфордовским обратным рассеянием позволяет определить состав ионно-модифицированных слоев кристаллов М§0. В результате ионного облучения происходит преимущественное убывание кислорода, приводящее к отклонению от стехиометрии состава приповерхностных слоев исследованных кристаллов.

3. Ионное облучение образцов широкого класса оксидных материалов: монокристаллов М§0, БЮг, ряда керамических материалов, ситаллов, стекла и полиимида приводят качественно к одному и тому же эффекту - гигантскому (10- 14 порядков) увеличению электрической проводимости, сопровождаемому снижением энергии активации электропереноса от величины - 1 эВ, характерной для необлученных образцов до величины, 10"' - ±10"4 эВ.

4. Проведенный комплекс исследований показал существенную роль двух фундаментальных процессов, оказывающих влияние на электрические свойства ионно-облученной поверхности диэлектрика: во-первых, процессов, приводящих к нарушению стехиометрии состава слоев в результате ионной бомбардировки; во-вторых, сорбционно-десорбционных процессов.

Определены условия, при которых имеет место аномально высокий рост поверхностной электропроводности диэлектриков, индуцированной ионной обработкой:

а) переход поверхности диэлектриков в проводящее состояние не зависит от химической природы имплантированных ионов, а определяется процессами радиационного дефектообразования;

б) особую роль в формировании высокопроводящего состояния поверхностных слоев оксидных диэлектриков под действием ионной бомбардировки играет нарушение стехиометрии состава.

5. В силу случайного характера пространственного распределения дефектов, СОСТОЯШ1Я в запрещенной зоне оказываются локализованными, и проводимость имеет прыжковый характер.

6. Окислительный отжиг вызывает деградацию проводящих свойств ионно-модифицированных слоев исследованных диэлектриков. Этот процесс контролируется диффузией адсорбированного кислорода в приповерхностные области, состав которых отличается от стехиометри-ческого.

7. В кристаллах Si02 эффективность формирования высокопроводящего состояния зависит от величины массового числа М бомбардирующих частиц и максимальна для ионов с М ~ 40, что обусловлено оптимальным соотношением ядерных и электронных процессов в энергетических потерях бомбардирующих ионов.

8. Исследование особенностей формирования проводящего состояния в кристаллах ниобата лития (LiNb03) конгруэнтного состава (чистых и примесных) ионным облучением и термообработкой позволило:

а) установить, что электропроводность исходных кристаллов в области температур < 600К обусловлена прыжками носителей заряда между локальными уровнями, образованными antisite дефектами.

б) экспериментально установить, что восстановительный отжиг, также как и ионное облучение, радикально изменяет проводящее состояние кристаллов LiNb03 и подтвердить определяющую роль нарушения стехиометрии состава ионно-модифицированных слоев кристаллов в формировании их высокопроводящего состояния.

10. В отличие от кристаллических материалов, формирование проводящих слоев в боросиликатном стекле К-208 методом ионной бомбардировки наиболее эффективно при облучении образцов элементами IV группы, такими как Si+, Sn+, С+.

11. Для органических материаловвысокопроводящее состояние может быть реализовано как с использованием процедуры радиационно-термической модификации (РТМ), так и ионным облучением. В результате ионного облучения и вакуумного пиролиза получена проводимость слоев полиимида (6-103ом'1см"!), имеющая квазиметаллический характер. Проводимость ионно-облученных слоев ПМ-1 электронная, прыжковая.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Воробьев A.A., .Анненков Ю.М, Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Не-стеренко А.П. Радиационная генерация катионных вакансий в щелочно-галоидных кристаллах//Изв. ВУЗов «Физика» №4. 1975. С.27-31.

2. Завадовская Е.К., Пичугин В.Ф. Исследование глубоких уровней захвата в ионных кристаллах методом радиационной проводимо-

сги/Совещание по глубоким центрам в полупроводниках//Содерж.докл. Одесса. 1972.

3. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С. О природе спонтанного разрушения F-цетров в. щелочно-галоидных кристаллах// Изв. ВУЗов «Физика» №4. 1975.С.43-45.

4. Анненков Ю.М., Малофиенко Г.М., Пичугин В.Ф. Влияние радиационной обработки на образование объемного заряда в щелочно-галоидных кристаллах// Изотопы в СССР.№4.1975. С.72-75.

5. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С. Узб5-цешры окраски в примесных кристаллах NaBr//Oimuca и спектроскопия. Т.39.В.1.1975.С.57-61.

6. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф. Радиационная проводимость щелочно-галоидных кристаллов// Изв. ВУЗов «Физика» №10. 1975.С.43-45.

7. Пичугин В.Ф., Суржиков.А.П., Анненков Ю.М., Суржиков В.П. Способ изготовления электрета// А.С.№116069.1985.

8 Пичугин В.Ф., Кожемякин В.А., Суржиков А.П. Защита полимерных материалов от статического электричества/Защита от вредного воздействия статического электричества в народном хозяйстве//Сб. тез. докладов. Северодонецк. 1984. С.99-100.

9. Пичугин В.Ф., Галанов Ю.И., Анненков Ю.М., Кожемякин В.А. Получение резистивных слоев в диэлектриках ионными пучками/Импульсные источники энергии для термоядерных исследований и промышленной технологии//Сб. тез. докл. 1985.С.136-137.

10. Пичугин В.Ф., Кожемякин В.А. Поверхностная проводимость ион-но-легированных неорганических диэлектриков/Ионно-лучевая модификация материалов//Сб.тез.докл. Черноголовка. 1987.С.169.

11. Пичугин В.Ф., Анненков Ю.М., Суржиков А.П. Влияние ионной имплантации на поверхностную проводимость органических диэлектриков/ Ионно-лучевая модификация материалов//Сб.тез.докл. Черноголовка. 1987. С. 187.

12. Пичугин В.Ф., Вайсбурд Д.И., Пичугина М.Т., Твердохлебов С.И. Управляемый вакуумный разрядник//А.С. №1353261. 1987

13. Пичугин В.Ф., Столяренко В.Ф. Эффект генерации высокоэнергетического излучения в щелочно-галоидных кристаллах под действием мощных импульсов электронов наносекундной длительносги//Письма в ЖТФ. Т. 14. вып. 14.1988.С. 1275-1277.

14. Пичугин В.Ф., Кожемякин В.А. Влияние ионного облучения на поверхностную проводимость некоторых электротехнических керамик/И школа-семинар по физике и химии твердого тела//Тез.докл. Благовещенск. 1988.С.137.

15. Пичугин В.Ф., Федоров А.Н. Влияние ионного облучения на электрические характеристики поверхности диэлектриков/VI Всесоюзная конференция по физике диэлектриков//Тез.докл. Томск. 1988.С. 124-125.

4о

16. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Кожемякин В.А., Биллер В.К. Использование мощных электронных пучков для улучшения электрических свойств полиимида/VI Всесоюзная конференция по физике диэлектриков //Тез. докл. Томск. 1988.С. 137.

17. Пичугин В.Ф. Модификация электрических свойств диэлектриков ионной имплантациейЯ Всесоюзная конференция «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных час-тиц»//Тез.докл. ч.Ш. Томск. 1988.С.46.

18. Pichugin V.F., Feodorov A.N., Shmyrin АЛ.Modification of electric properties in ion-implanted dielectrics/Sixth international school on vacuum //Electron and ion technologies. Varna. 1989.P.130.

19. Pichugin V.F., Feodorov A.N., Shmyrin A.I. Effects of ion Flows on Structure and Properties of certain Inorganic Dielectrics. Physical Research. Energy Pulse and Particle Beam Modification of Materials. Akademie-Verlag Berlin,1989,V.13,P.337-340.

20. Лучников А.П., Пичугин В.Ф., Сигов A.C., Суржиков А.П. Модификация полиимида электронной обработкой//Техника средств связи. Сер. Локальные оптические системы связи, вып.2, с.9-13, Москва 1990.

21. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Суржиков А.П. Направленное изменение электрических свойств полимерных диэлектриков при радиационных воздействиях/1 Всесоюзное совещание Диэлектрические материалы в экстремальных условиях//Суздаль, ОИХФ АН СССР, Доклады, 1990. с. 34-43

22.Кривобоков В.П., Степанов Б.П., Дарымов В.И., Пичугин В.Ф., Суржиков А.П. Способ изготовления пьезоэлектрических резонаторов//А.С. № 1628823. 1990.приор. 1.06.1988.

23. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Федоров А.Н., Тишкина В.А. Формирование резистивных слоев в оксиде магния под действием ионного облачения//Деп. в ВИНИТИ. №4336-В91. 1991.

24. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Тишкина В.А. Воздействие ионных потоков на электрофизические свойства некоторых электротехнических керамик// Деп. в ВИНИТИ. №683-В92. 1992.

25. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Рябчиков А.И. Ионно-радиационное упрочнение кристаллов оксида магния/ЯТисьма в ЖТФ. Т. 18. №6.1992

26. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Тишкина В.А., Крючков Ю.Ю., Рябчиков А.И., Федоров А.Н. Действие потоков ускоренных ионов железа на электрическую проводимость и структуру приповерхностных слоев оксида магния// Деп. в ВИНИТИ № 3177-В92. 1992. С.20.

27. Пичугин В.Ф., Соловьев Ю.А., и др. Влияние ионного облучения на поверхностную проводимость стекла марки К-208//Деп. ВИНИ-ТИ.№3179-В92. 1992.

28. Пичугин В.Ф., Соловьев Ю.А., Франгульян Т.С.,Тшнкина В.А. Действие ионного облучения на поверхностную электрическую проводимость стекла К-208//Физика и химия обработки материалов. №5.1993.С.24-27.

29. Крючков Ю.Ю., Пичугин В.Ф. и др. Исследование методом ЮР/К слоев оксида магния, имплантированных ионами железа. Тезлокл. XXIII межнационального совещания по физике взаимодействия заряженных частиц ч кристаллами, Москва, МГУ, 1993, С. 97

30. Pichugin V.F., Frangulian T.S., Kiyuchkov Yu.Yu., Feodorov A.N., Ri-abchikov A.I. Formation of conductive layers on dielectric substrates by ion bombardment//Nucl. Instr. &Meth. -1993. -B80/81. -P. 1203 - 1206.

31. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Тишкина В.А., и др. Влияние термообработки на электрическую проводимость ионно-модифицированных слоев кристаллического кварца// Деп. в ВИНИТИ № 2214-B93.I993

32. Анненков Ю.М., Франгульян Т.С., Пичугин В.Ф., Тишкина В.А. Модифицирование проводимости кристаллов оксида магния ионными пучками//Физика и химия обраб. материалов, 1994, №6, С.9-13.

33. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Кульков С.Н., Саблина Т.Ю., Сто-ляренко В.Ф. Роль нестехиометрии состава поверхности циркониевой керамики в формировании проводящего состояния под действием ионного облучения// Деп. в ВИНИТИ № 2873-В95.1995.

34. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Кульков С.Н., и др. Электрическая проводимость диоксида циркония и ее изменение под действием ионного облучения//Физика и химия обраб. материалов, 1996, №6, С. 17-22.

35. Заводчиков В.М., Крючков Ю.Ю., Пичугин В.Ф. и др., Определение состава ионно-имплантированных поверхностных слоев MgO методом резонансного обратного рассеяния ионов// Письма в ЖТФ.1996 Т.22. Ж.С.7-11.

36. Пичугин В.Ф., Фрашульян Т.С., Анненков Ю.М., Рябчиков А.И., Степанов И.Б. Электропроводность корундо-циркониевой керамики и ее изменение под действием ионного облучения// Деп. в ВИНИТИ № 3423-В96.1996.

37. Заводчиков В.М., Крючков Ю.Ю., Пичугин В.Ф. и др. Формирование проводящих слоев в кристаллах MgO ионной имплантацией, Тез.докл. XXV Международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва, МГУ, 1995, С.90

38. Пичугин В.Ф., Фрашульян Т.С., Анненков Ю.М. Радиационное де-фектообразование в кристаллах MgO при облучении ионными пучками различных элементов// Деп. в ВИНИТИ № 3423-В97.1997.

39. V.F. Pichugin, T.S. Frangulian, V.F. Stoliarenko, I.W. Kim, Ion implantation in LiNbOa single crystals// Proceeding of the Second Russian-Korean International Symposium on Science and Technology. Tomsk. 1998.P. 52-55.

40. V.F. Pichugin, T.S. Frangulian , V.F. Stoliarenko, I.W. Kim, Ion irradiation and reduction effects in LiNb03 single crystals// Proceeding of the Third Russian-Korean International Symposium on Science and Technology. Novosibirsk, IEEE Networking the World. 1999.P.549-552.

41. Пичугин В.Ф.,Франгульян T.C.,Действие ионного облучения на структуру и свойства оксидных диэлекгриков//Материалы 10-й Международной конференции по рад. физике и химии неорганических материалов,Томск, 1999.С.278-280.

42. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Столяренко В.Ф., Ким И.В. Специфика формирования проводящих слоев в конгруэнтных кристаллах нио-бата лития под действием ионного облучения// Материалы 10-й Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов, Томск, 1999. С. 180-182.

43. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Столяренко В.Ф. Формирование проводящего состояния и его свойства в кристаллах оксида магния при облучении ускоренными ионами металлов//Физика и химия обработки материалов, 1999, №5, С.5-12.

44. T.S. Frangulian, V.F. Pichugin, V.Yu. Yakovlev, I.W. Kim, Conductivity of MgO-doped LiNb03 crystals //Proceedings of the 4th Korean - Russian International Symposium on Science and Technology, Part I. Ulsan, Republic of Korea, IEEE Networking the World 2000.P.78-83.

1. Вайсбурд Д.И., Семин Б.Н. и др. Высокоэнергетическая электроника твердого тела//Наука. Сибирское отделение. Новосибирск. С.225.1982.

2. Крючков Ю.Ю., Чернов И.П Основы ядерного анализа твердого тела. М.: Энергоатомиздат. 1999. С.352.

3. Киселев В.Ф., Крылов О.В. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1979,236с.

4. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М: Мир, т. 1.1982, 472 с.

5. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979,416 с.

6. Дж. Блэкмор Статистика электронов в полупроводниках Мир.

Список цитированной литературы

М:.1964 С. 373

— Подписано к печати 23.08.2000. Формат 60x90/16. Бумага офсетная №1. Ш/Ф^ Печа1Ъ RIS0' Усл.печ.л. 2.50. Уч.-изд. 2.26. Тираж 100 экз. Заказ № 165. НПФ ТПУ. Лицензия ЛТ №1 от 18.07.94. Типография ТПУ. «11У 634034, Томсх, пр.Ленина, 30.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Влияние ионизирующего излучения на проводимость диэлектриков.

1.2. Особенности электронных процессов в неупорядоченных системах.

1.3. Общая постановка задачи.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ СПЕКТРОСКОПИИ ОБРАТНОГО РАССЕЯНИЯ БЫСТРЫХ ИОНОВ ДЛЯ АНАЛИЗА СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ИОННО-ОБЛУЧЕННЫХ СЛОЕВ ДИЭЛЕКТРИКОВ.

3.1 Метод резерфордовского обратного рассеяния (POP).

3.1.1.Основные физические принципы.

3.1.2. Аналитические характеристики метода обратного рассеяния.

3.2 Метод резонансного обратного рассеяния альфа-частиц в резерфордовской области энергий (метод РезОР)

Особенности анализа кислородосодержащих структур).

3.3.Резерфордовское обратное рассеяние в сочетании с эффектом каналирования (РОР/К).

3.3.1. Деканалирование ионов в кристалле. Анализ дефектов.

3.4. Экспериментальная установка.

3.4.1. Система формирования пучка. Камера рассеяния.

3.4.2. Система регистрации и мониторирования пучка. Гониометр и устройство крепления образцов.

3.4.3. Методика ориентирования монокристаллических образцов MgO.

3.5. Использование спектроскопии обратно рассеянных ионов в исследовании структуры ионно-модифицированных слоев оксида магния.94 3.5.1. Исследование распределения ионов Fe+ в монокристаллах MgO методом резерфордовского обратного рассеяния.

3.5.2. Исследования имплантированных слоев кристаллов М^О методом резерфордовского обратного рассеяния с учетом каналирования (РОР/К).

3.5.3. Определение состава ионно-имплантированных поверхностных слоев кристаллов MgO методом резерфордовского и резонансного обратного рассеяния (РезОР).:.

ГЛАВА 4. МОДИФИЦИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ ОКСИДА МАГНИЯ ИОННЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ.

4.1. Формирование проводящего состояния MgO при облучении ионами металлоидов.

4.2. Формирование проводящего состояния и его свойства в кристаллах оксида магния при облучении ускоренными ионами металлов.

4.3. Влияние термической обработки на электропроводность ионно-модифицированных слоев кристаллов MgO.

4.4. Оптическое поглощение кристаллов MgO, облученных ионами различных элементов.

4.5. Механизм электропроводности ионно-модифицированных слоев оксида магния.

4.6.Ионно-радиационное упрочнение кристаллов оксида магния.

ГЛАВА 5. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КВАРЦА.

5.1. Действие ионного облучения на электрическую проводимость кристаллического кварца.

5.2 Влияние термообработки на электрическую проводимость ионно-модифицированных слоев кварца.

5.3 Электрическая проводимость кристаллического кварца облученного ионами различных элементов.

ГЛАВА 6. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ.

6.1. Свойства необлученных образцов.

6.2. Действие ионного облучения на свойства кристаллов 1л]МЬОз.

6.3. Действие восстановительного отжига на проводимость и оптическое поглощение кристаллов 1лМ)Оз.

ГЛАВА 7 ДЕЙСТВИЕ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ПРОВОДИМОСТЬ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И СТЕКОЛ.

7.1. Электрическая проводимость диоксида циркония и ее изменение под действием ионного облучения.

7.1.1. Подготовка образцов керамики 2Юг-У20з с отклонением от стехиометрии состава.

7.1.2. Электрическая проводимость исходных образцов керамики гЮгУгОз

7. 1.3. Действие ионного облучения на проводимость керамики 7г02-У20З.

7.2. Электропроводность корундо-циркониевой керамики (КЦК) и ее изменение под действием ионного облучения.

7.2.1. Зависимость электропроводности корундо-циркониевой керамики от химического состава.

7.2.2. Влияние ионного облучения на электропроводность КЦК.

7.3. Воздействие ионных потоков на электрофизические свойства электротехнических керамик УФ-46 и микролит.

7.4.Влияние ионного облучения на электрические свойства некоторых установочных керамик.

7.5. Влияние природы имплантируемых ионов на проводимость боросиликатного стекла К-208 и его оптическое поглощение.

ГЛАВА 8. НАПРАВЛЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИИМИДА ПРИ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.

8.1. Влияние термической обработки на проводимость полиимида.

8.2. Модификация полиимида мощными потоками электронов.

8.3. Получение высокопроводящего состояния полиимида.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Вопросы, связанные с воздействием частиц и излучений на свойства вещества занимают одно из центральных в радиационной физике твердого тела. Это обусловлено тем, что потоки частиц и излучений все более широко используются и как средство воздействия на свойства твердых тел и как инструмент для исследования их состава и структуры. Оказалось возможным целенаправленно изменять свойства поверхности и приповерхностных слоев, определяющих во многом как физические, так и химические свойства вещества, воздействием непрерывных и импульсных ионных и электронных пучков, лазерной обработкой, нанесением тонких пленок и последующим воздействием излучения и температуры и т.д. Все это стало возможным благодаря доступности источников излучений и разработке новых методов исследования, чувствительных к составу и структуре поверхности твердых тел.

Интенсивное развитие работ по ионной имплантации началось на рубеже 60-х годов, и было связано, прежде всего, с потребностями полупроводниковой электроники. Внедрение ускоренных ионов в полупроводниковые кристаллы открыло ранее недоступные возможности их легирования любыми примесными элементами при широкой вариации их концентрации, точного контроля глубины и профиля распределения. Сравнительно низкая температура обработки подложек, возможность полной автоматизации процесса позволяет применять метод ионной имплантации при изготовлении полупроводниковых приборов с использованием наиболее перспективных технологий.

Одновременно с научно-исследовательскими и технологическими работами бурно развивалась и техника ионной имплантации. Улучшение установок ионного легирования, в частности, рост плотности ионного тока, совершенствование систем фокусировки и сканирования облегчило возможность осуществления имплантации большими дозами, что позволило перейти к экспериментальному изучению эффектов ионного перемешивания и синтеза новых соединений.

На начальных этапах развития ионная имплантация рассматривалась лишь как способ модифицирования электрофизических характеристик полупроводников, однако, в 70-х годах резко возрос поток исследований, направленных на модификацию различных свойств металлов. Прежде всего, исследуются вопросы, касающиеся влияниг ионной имплантации на трибологические свойства поверхности. Это связано с тем, что процессы, влияющие на износ и трение, протекают в тонком приповерхностном слое. Затем имплантация ионов в металлы используется для формирования необычных метастабильных структур, а также для определения предела растворимости одного металла в другом. Наконец, ионная имплантация используется для исследования механизмов коррозии и других поверхностных процессов.

Этот этап развития исследований по ионной имплантации стимулировал разработку ионных источников нового поколения, позволяющих осуществлять имплантацию экстремально высокими дозами, многоэлементную имплантацию. Перспективными показали себя и сверхмощные импульсные источники ионных и электронных пучков. В этом направлении следует отметить работы, проводимые в НИИ ядерной физики при Томском политехническом университете, Институте сильноточной электроники СО РАН, Институте электрофизики Уральского отделения РАН. Эффекты воздействия сверхмощных электронных пучков на свойства ионных кристаллов исследованы в работах авторов [1].

Одновременно с развитием техники имплантации, в НИИ ядерной физики при ТПУ интенсивно начали развиваться методы ядерного микроанализа основанные на рассеянии проникающего излучения исследуемым объектом [2], которые позволяют получить информацию о составе и структуре поверхностных слоев твердых тел.

Ионная имплантация в диэлектрики, т.е. в материалы с широкой запрещенной зоной, изучена значительно слабее. Выполненные до настоящего времени работы показывают, что нет принципиальных физических ограничений на применение процесса ионной бомбардировки для модификации поверхности и приповерхностных слоев диэлектриков. В последнее время появился ряд работ, позволяющих надеяться, что ионная имплантация в диэлектрики найдет широкое практическое применение. В этой связи, следует подчеркнуть значительный вклад в решение этой проблемы работ, выполненных в НИИВН при ТПУ под руководством В.В. Лопатина [70-79].

В настоящее время темп работ по исследованию воздействия ионного облучения на широкозонные материалы значительно возрос, однако до сих пор не проведены систематические исследования влияния ионного облучения на свойства различного класса диэлектрических материалов.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. Работы по исследованию влияния ионной имплантации на электрические свойства диэлектриков начали развиваться нами в ТПУ с начала 80-х годов, практически одновременно с работами, выполняемыми в НИИ высоких напряжений при ТПУ В.В. Лопатиным с сотрудниками, и первыми зарубежными работами в этом направлении. Эти работы явились естественным продолжением исследований, касающихся влияния ионизирующих излучений на электрические и оптические свойства диэлектриков, в частности, модельных щелочно-галоидных кристаллов. Изучению действия ионизирующих излучений на проводимость щелочно-галоидных кристаллов уделялось особое внимание, так как электропроводность относится к числу наиболее структурно-чувствительных свойств ЩГК, поэтому казалось перспективным использовать электрические измерения с целью регистрации продуктов радиационного дефектообразования в катионной подрешетке - катионных вакансий [13]. Проведенные исследования показали, что при невысоких уровнях радиационного возбуждения кристаллов можно подобрать условия, при которых наблюдается увеличение проводимости в результате радиационной обработки. Однако этот рост проводимости крайне незначителен и полностью отжигается при термической обработке до температуры менее 400К.

С ростом мощности дозы облучения при условии, когда время перекрытия треков бомбардирующих частиц меньше времени релаксации процессов в треке, можно ожидать реализации новых радиационных эффектов. Исследования, проводимые в Томском политехническом университете [3,4] показывают, что воздействие мощных потоков ионизирующих излучений на диэлектрики приводит к реализации ряда специфических эффектов: многократному ускорению ионного массопереноса, реализации новых энергоемких механизмов генерации радиационных дефектов, гомогенизации гетерогенных структур.

Можно ожидать, что описанные процессы особенно эффективны при облучении кристаллических диэлектриков потоком ускоренных ионов, в треках которых достигается экстремально высокая плотность возбуждения электронной и ядерной подсистем. Это должно приводить к многократному ускорению процессов дефектообразования и диффузии и, как следствие этого, к кардинальной структурно-химической реконструкции приповерхностных слоев. В результате этого возможно и радикальное изменение свойств ионно-облученных слоев диэлектриков, в частности, можно ожидать и существенное изменение проводимости диэлектриков.

Изменение величины электрического сопротивления керамики различного химического состава под действием бомбардировки ионами металлов наблюдалось ранее в работе [62]. Однако систематические исследования этого явления проведены не были. Работы, в которых изучается изменение электропроводности диэлектриков по действием ионного облучения начали появляться в дальнейшем, одновременно с развитием этих исследований нами.

Проводимость диэлектрических слоев является одной из важнейших характеристик, определяющих как возможности их использования, так и рабочие параметры целого ряда приборов. Знание механизма проводимости и его взаимосвязь с составом и структурными характеристиками слоев позволяет правильно определить факторы и условия целенаправленного изменения свойств диэлектрика. Воздействия ионных потоков на свойства материалов показывают перспективность использования процесса имплантации как способа управления свойствами поверхности и приповерхностных слоев диэлектриков. Эти перспективы во многом обусловлены преимуществами метода ионной имплантации, среди которых следует выделить увеличение растворимости в твердом состоянии и отсутствие проблемы адгезии, т.к. не существует ярко выраженной поверхности раздела между ионно-модифицированным слоем и объемом образца.

В основу диссертации положены работы, выполненные автором с 1974 по 1999 гг. В этих работах исследуется влияние ионизирующих излучений, в частности, ионных пучков на электрические свойства и структуру широкого класса диэлектрических материалов.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Общей задачей работы явилось проведение систематических исследований процессов, приводящих к формированию слоев с высокими проводящими свойствами в широком классе диэлектрических материалов под действием ионной бомбардировки с целью выяснения общих закономерностей данного явления и проведения системного анализа влияния ионных пучков различной природы на электропроводящие свойства поверхности диэлектрических материалов, относящихся к различным классам (ионные кристаллы, оксидные керамики, кварц, стекла, полимеры).

Достижение поставленной цели потребовало выполнения следующих задач.

1. Создать экспериментальное оборудование для измерения электрических характеристик ионно-модифицированных слоев диэлектриков.

2. Исследовать дефектное состояние ионно-облученных слоев модельных кристаллов, в частности, М^О для чего: а) получить экспериментальные данные о каналировании ионов 4Не (РОР/К) в ионно-модифицированных слоях оксида магния и детально изучить процессы отжига дефектов при термической обработке кристаллов; б) исследовать энергетические спектры резонансного обратного рассеяния (РезОР) ионов 4Не с энергией в интервале 1,8 - 5,2 МэВ для изучения дефектного состояния и отклонения от стехиометрии химического состава ионно-облученных слоев оксида магния по кислороду.

3. Установить взаимосвязь между свойствами ионно-модифицированных слоев исследованных материалов с их фундаментальными характеристиками такими как: химический состав, степень ковалентности связей, структура.

4. Разработать физические основы процессов, приводящих к формированию проводящих областей в диэлектрических материалах ионным облучением для чего: а) исследовать зависимость эффекта ионно-радиационного увеличения проводимости от химической природы бомбардирующих ионов и условий ионной обработки; б) исследовать влияние условий пострадиационной термической обработки на величину электропроводности ионно-облученных слоев; в) исследовать вклад электронных и ядерных процессов в структурную перестройку поверхности диэлектриков под действием ионного облучения и эффективность ионно-радиационного увеличения проводимости.

5. На модельных кристаллах исследовать процессы, приводящие к изменению проводимости ионно-облученных слоев с целью получения информации о механизме электропереноса.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. 1. Выполнено систематическое исследование процессов формирования высокопроводящего состояния в твердых диэлектриках методом ионной бомбардировки впервые для следующих материалов: MgO, Si02 LiNb03, LiNb03+Mg0, Zr02+Y203, Zr02+Al203, боросиликатного стекла, поли-имида. Методом резерфордовского обратного рассеяния ионов 4Не с учетом каналирования показано, что результатом ионного облучения кристаллов MgO является высокая концентрация радиационных дефектов Френкеля, а именно междоузельных атомов магния, обладающих экстремально высокой температурной стабильностью (1200К) относительно вакуумного отжига и высокой стабильностью (800К) относительно отжига на воздухе.

2. Методом резонансного обратного рассеяния ионов 4Не обнаружено отклонение от стехиометрии химического состава ионно-модифицированных слоев оксида магния благодаря преимущественной десорбции кислорода в процессе обработки кристаллов ионным пучком. Показано, что обнаруженная нестехиометрия является необходимым условием формирования высокопроводящего слоя в оксиде магния.

3. Впервые установлено, что термическая стабильность высокопроводящего слоя, созданного в оксидном диэлектрике ионной бомбардировкой относительно отжига на воздухе определяется процессами адсорбции кислорода. Чем интенсивнее адсорбция, тем ниже стабильность.

4. Показано, электрическая проводимость кристаллов ниобата лития (1лМЮз) конгруэнтного состава как чистых, так и с примесью М^О (2,5-10,0 мол%) - является электронной прыжковой, имеющей в структурно-чувствительной области (Т< 500 К) высокую энергию активации (1,4 - 1,2 эВ).

Высокопроводящее состояние в кристаллах ниобата лития можно сформировать несколькими способами: ионной бомбардировкой, восстановительным отжигом и сочетанием ионной бомбардировки и восстановительного отжига.

5. Показано, что обработка боросиликатного стекла пучком ионов элементов IV группы (С, 81, Бп) формирует высокопроводящее состояние (увеличение электропроводности в 109раз). Обработка ионами Аг, И, О увеличивает электропроводность незначительно (в 10-100 раз). Обработка ионами А1 и Ре не дает существенных изменений электропроводности.

6. Экспериментально установлено, что высокопроводящее (до 6-103 Ом^см"1) состояние поли-4,4'-дифинилоксидпиромеллитимида (полиимида), может быть сформировано как ионной бомбардировкой, так и с использованием метода ра-диационно-термической модификации.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. На исследованных экспериментально диэлектриках различных классов: кристаллических (ЫБ, MgO, 8Ю2, 1лМ)03, ЬлЫЮз с примесью М§0), керамических + УгОз, %т02 + А120з), аморфных (боросиликатное стекло) и органических (полиимиде) - подвергнутых облучению пучками однозарядных и многозарядных ионов: Н, Не, С, 14, О, А1, Аг, Си, Сё, Бе, 8п, РЬ - наблюдается известный эффект гигантского увеличения электропроводно

4 14 сти облученного поверхностного слоя (в 10 - 10 раз) и показано, что этот эффект и его характерные особенности являются универсальными для декартова произведения множеств диэлектриков и ионов.

2. Современная теория электронной прыжковой проводимости сильнолегированных полупроводников и некристаллических веществ, основанная на представлении о термотуннельных перескоках носителей с дефекта на дефект, позволяет количественно описать характерные особенности явления, которые установлены экспериментально в работе путем измерения температурных зависимостей квазистационарной электропроводности для различных пар «диэлектрик - ион»: с увеличением флюенса растет проводимость облученного слоя и уменьшается энергия активации от 1,1 эВ до ± 0,002 эВ, растет подвижность носителей; на образцах полиимида наблюдается характерная зависимость ^р ~ тУ~1/3, где N - плотность дефектов, созданных ионной бомбардировкой.

3. Из всех исследованных диэлектриков наименее значительным эффектом увеличения проводимости при ионной бомбардировке (менее, чем в 100 раз) обладают щелочно-галоидные кристаллы (ИаС1, ИаВг, КВг чистые и с примесями Са++, Бг++, РЬ++). Это обусловлено тем, что в щелочно-галоидных кристаллах ионная составляющая проводимости (носители - катионные вакансии) преобладает над электронной.

4. Основным процессом, приводящим к гигантскому росту электропроводности монокристаллов М§0 при ионной бомбардировке, является нестехиометриче-ский вынос вещества (один атом на два атома О) и, соответственно, генерация донорных уровней. При этом, как показано методом резерфордовского обратного рассеяния с учетом каналирования (РОР/К), М§0 не аморфизируется вплоть до флюенсов 5-Ю17 ион/см2, а насыщается междоузельными атомами М^ и другими дефектами. Это дефектное состояние стабильно относительно отжига в вакууме ГОТЖ= 1200К, а на воздухе Готж = 800 К. Обратный процесс - окислительный отжиг - восстанавливает стехиометрию поверхностного слоя и, соответственно, его высокое сопротивление.

5. Обнаружен эффект - резкая («резонансная») зависимость приращения проводимости кристаллического кварца БЮ2 от массы бомбардирующих ионов в ряду Н, Не, С, А1, Аг, Си, Сс1, РЬ. Наивысшая эффективность приходится на ионы аргона Аг.

6. Обнаружен эффект гигантского увеличения радиационной стойкости (в 10 раз) относительно приращения проводимости при ионном облучении у корун-до-циркониевой керамики (2г02 + А120з) по сравнению с однофазными корундовой (А120з) и циркониевой (2г02).

7. Высокопроводящее состояние ниобата лития (1лМЮз) можно сформировать не только путем облучения ионным пучком, но и восстановительным отжигом в вакууме. Легирование ниобата лития примесью М^О снижает эффективность этого процесса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Полученные в результате проведенных исследований закономерности, касающиеся влияния ионного облучения на характеристики диэлектрических материалов открывают пути контролируемого управления свойствами поверхности и приповерхностных областей диэлектриков. Данные, касающиеся термической стабильности, а также влияния температуры образца в процессе ионного облучения на величину эффекта ионно-радиационного увеличения проводимости, показывают пути его стабилизации. Данные, касающиеся модификации свойств поверхности кристаллических элементов ионной бомбардировкой позволили изготовить партию кварцевых резонаторов, в которых роль электродов выполняли ионно-модифицированные слои. На базе проведенных исследований предложен способ изготовления кварцевых резонаторов, защищенный авторским свидетельством. Результаты по исследованию влияния ионного облучения на свойства керамики определяют также и пути, повышающие стойкость керамических материалов к ионному облучению. Разработанная система крепления образцов и система нагрева позволили выполнять различные режимы отжига (окислительный и восстановительный) и проводить измерения методами резерфордовского обратного рассеяния и in-situ в экспериментальной камере.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались на следующих семинарах и конференциях: Международных конференциях по радиационной физике и химии ионных кристаллов (Томск 1993, 1996, 1999); IV Всесоюзном совещании по радиационным гетерогенным процессам (Кемерово, 1985,1990,1995); I Всесоюзной конференции по ионно-лучевой модификации материалов (Черноголовка, 1987 ); I Всесоюзной конференции «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц» (Томск, 1988); VI Всесоюзной конференции по физике диэлектриков (Томск, 1988); Всесоюзной конференции «Ионно-лучевая модификация материалов» (Каунас, 1989); 3rd International Conférence on Energy Puise and Particle Beam modification of materials (Dresden, 1989); Sixth International Schoolon Vacuum, Electron and Ion Technologies (Varna, 1989); I Всесоюзном совещании «Диэлектрические материалы в экстремальных условиях» (Суздаль, 1990); Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (Tomsk 1998, Novosibirsk 1999, Ulsan 2000); International Conférence on Ion Beam Modification of Materials (Heidelberg, 1994, Amsterdam 1998); X-XIV Международные конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Москва, 1995-1999); XXIII- XXVI Международных совещаниях по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1993 -1995).

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка литературы.

Выводы.

1. Электрические характеристики необлучеиного полиимида существенно не изменяются после термообработки вплоть до 700К, что находится в согласии с положением с высокой термической стойкости исследуемого материала.

2. Совмещение операций термической имидизации полиамидокислоты и мощного радиационного воздействия приводит к увеличению объемного удельного сопротивления ПМ-1.

3 Высокопроводящее состояние пленки ПМ-1 с использованием РТМ получается при реализации процедуры, включающей в себя: облучение ПМ-1 на воздухе дозой 5-106 Гр при температуре 300К и мощности поглощенной энергии не выл ше 1(Г Гр/с- независимо от вида излучения, окисление облученных образцов на воздухе при температуре 650 К в течении 2 часов и вакуумный пиролиз при температуре 500 К в течение 30 минут.

4. В результате ионного облучения получена проводимость ионно-облученных

3 11 слоев полиимида -6-10 ом" см", имеющая металлический характер.

5. На диэлектрической стороне проводимость ионно-облученных слоев обусловлена прыжками электронов по локализованным состояниям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены материалы систематического исследования процессов формирования высокопроводящего состояния в диэлектриках ионной бомбардировкой.

Проведен системный анализ влияния ионных пучков различной природы на проводящие свойства поверхности широкого класса диэлектрических материалов (ионные кристаллы, оксидные керамики, кварц, стекла).

Определены условия, при которых имеет место аномально высокий (более чем на 14 порядков) рост поверхностной электропроводности диэлектриков, индуцированной ионной обработкой.

Разработаны основные физические представления о природе данного явления в материалах различной природы, которые базируются на следующих положениях.

При облучении кристаллических диэлектриков потоком ускоренных ионов, в треках тяжелых заряженных частиц достигается экстремально высокая плотность возбуждений электронной и ядерной подсистем. Это приводит к многократному ускорению радиационно-стимулированных процессов дефектообра-зования и диффузии и, как следствие этого, к кардинальной структурно-химической реконструкции приповерхностных слоев материала, сопровождаемой десорбцией кислорода и нарушением стехиометрии их состава.

Данный процесс носит фундаментальный характер и не зависит от химической природы бомбардирующих ионов. Об этом свидетельствуют результаты исследования дефектности ионно-модифицированных слоев оксида магния методом резерфордовского обратного рассеяния с учетом каналирования и методом резонансного обратного рассеяния ионов 4Не которые показали наличие высокой концентрации радиационных дефектов типа смещенный атом в междоузлии, обладающих экстремально высокой температурной стабильностью и отклонение от стехиометрии состава ионно-модифицированных слоев оксида магния, заключающееся в преимущественной десорбции кислорода в результате ионного облучения.

Нарушение стехиометрии состава поверхности и формирование высокой плотности дефектов радиационного происхождения, протекающее на фоне мощного возбуждения электронной подсистемы, приводит к формированию «хвостов» плотности состояний на границах разрешенных зон энергий и к созданию системы локализованных состояний в запрещенной зоне диэлектрика.

При достижении некоторой плотности таких состояний, при которой расстояния между уровнями становится соизмеримым или меньшим размера волновой функции локализованного электрона, происходит переход диэлектрик-металл по типу Мотта-Андерсона.

Выполненные исследования показали, что в ионно-модифицированных слоях всех исследованных оксидных диэлектриков процесс электропереноса осуществляется путем термоактивированных прыжков носителей заряда по состояниям, созданным ионной бомбардировкой.

Для подавляющего большинства оксидных диэлектриков эффект ионно-радиационного увеличения проводимости является монопольным свойством ионной бомбардировки. Однако для кристаллов ниобата лития эффект формирования проводящего состояния наблюдается не только как результат ионной бомбардировки, но и как результат восстановительного отжига. Это обусловлено тем, что кристаллы 1лМ>Оз обладают высоким исходным уровнем собственного беспорядка и процессы дефектообразования в результате внешних воздействий, таких как ионное облучение и восстановительный отжиг, в отличие от других оксидных материалов, развиваются в катионной подрешетке.

В отличие от кристаллических материалов, на примере стекла К-208, показано, что ионное модифицирование электрической проводимости стеклообразных веществ определяется главным образом эффектами допирования.

Формирование проводящих слоев в этом случае происходит при имплантации химически активных примесей, которые наряду с эффектами повреждения структуры участвуют в процессах ионно-стимулированного твердофазного синтеза соединений, обладающих полупроводниковыми свойствами. К таковым относятся ионы С+, Бп+.

Для органических материалов, в отличие от неорганических оксидных диэлектриков высокопроводящее состояние может быть реализовано как с использованием процедуры радиационно-термической модификации (РТМ), включающей в себя: облучение ПМ-1 на воздухе дозой 5-106 Гр при температуре 300К и мощности поглощенной энергии не выше 103 Гр/с- независимо от вида излучения, окисление облученных образцов на воздухе при температуре 650 К в течении 2 часов и вакуумный пиролиз при температуре 500 К, так и в результате ионного облучения.

В результате ионного облучения получена проводимость ионно-облученных слоев полиимида ~ 6-103ом"1см"1, имеющая квазиметаллический характер. На диэлектрической стороне, как и для случая ионных кристаллических диэлектриков, проводимость ионно-облученных слоев обусловлена термотуннельными переходами электронов между локализованным состояниям.

Таким образом, исследование электропроводности ионно-облученных слоев диэлектриков, принадлежащих различным классам, показывает общность в процессах дрейфа носителей заряда.

Термическая стабильность высокопроводящего состояния ионно-модифицированных слоев относительно вакуумного отжига экстремально высока (1300К).

Стабильность относительно термической обработки на воздухе, высокопроводящего состояния для всех исследованных диэлектриков лимитируется процессами адсорбции кислорода ионно-модифицированной поверхностью.

В заключении автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность ведущему научному сотруднику Проблемной лаборатории ЭДиП ТПУ, к.ф.-м.н. Т.С.Франгульян, доктору физико-математических наук, профессору каф. ТиЭФ ТПУ Д.И Вайсбурду, доктору физико-математических

300 наук Ю.Ю.Крючкову и к.ф.-м.н., доценту каф. ЭИКТ ТПУ Ю.М.Анненкову за постоянное внимание и помощь в выполнении настоящей работы.

Автор признателен своим коллегам из Проблемной лаборатории ЭДиП ТПУ, в частности, В.Ф.Столяренко за помощь в проведении экспериментов, а также сотрудникам кафедры Теоретической и экспериментальной физики ТПУ за плодотворные дискуссии.

1. Вайсбурд Д.И., Семин Б.Н. и др. Высокоэнергетическая электроника твердого тела//Наука. Сибирское отделение. Новосибирск, 1982.

2. Анненков Ю.М., Франгульян Т.С., Апаров H.H., Притулов A.M. Эффективность радиационной технологии получения высокопрочной корундо-циркониевой керамики//Огнеупоры.№5. 1995. С.12-16.

3. Суржиков А.П., Притулов A.M. Радиационно-термическое спекание порошков неорганических материалов//9-я международная конференция по радиационной физике и химии неорганических материалов. Сборник тезисов докладов. 1996.С.370-371.

4. Воробьев A.A. Ионные и электронные свойства щелочно-галоидных кри-сталлов//Изд. ТГУ Томск. 1968.С.306.

5. Зеегер К. Физика полупроводников//Мир:.М.1977. С.615

6. Трофимчук Е.И. и др. Использование метода электросопротивления в радиационном материаловедении//Препр./Ин-т. атом. Энергии. Москва. 1990. №4991. С.24.

7. Костюков Н.С., Харитонов Ф.Я., Антонова H.H. /Радиационная и коррозионная стойкость электрокерамики//М.: Атомиздат, 1973.

8. Костюков Н.С., Антонова H.H., Зильберман М.Н./ Радиационное электроматериаловедение//М.: Атомиздат, 1979.С.224.

9. Dan G.Y., Davis H.V.// The Electrical Conductivity Alumina at Temperature in Reactor Environment / Nucl. Sei. Eng. 1966. V.25. P.223.

10. Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем /Пер. с англ. Под ред. В.П. Быкова, С.П. Соловьева// М.: Атомиздат, 1967.

11. Пичугин В.Ф. Радиационная проводимость и электронно-дырочная рекомбинация в щелочно-галоидных кристаллах//Автореферат диссертации. г.Томск. 1973.

12. А.А. Воробьев, Ю.М.Анненков, В.Ф.Пичугин Радиационная генерация ка-тионных вакансий в щелочно-галоидных кристаллах//Изв. ВУЗов «Физика» №4. 1975. С.27-31.

13. Лущик Ч.Б., Гиндина Р.А., Лущик Н.Е. Распад экситонов с рождением анионных и катионных дефектов в KCl-Na//Tp. ИФ ФР ЭССР. 1982.Т.53.С. 146-171.

14. Галанов Ю.И. Механизм электрической проводимости кристаллов NaBr и КВг, облученных рентгеновскими лучами//Автореферат диссертации. г.Томск. 1987.

15. Pichugin Y.F., Feodorov A.N., Shmyrin A.I. Effects of Ion Flows on Structure and Properties of certain Inorganic Dielectrics // Phys. Res. 1989. V. 13. P. 337-339.

16. Бушнев Л.С., Кабышев А.В., Лопатин В.В. Модификация структуры и свойств поверхности имплантированного нитрида бора// Физика и химия обраб. материалов. 1990. №2.С.5-10

17. Davenas J., Dupuy С., Long Xu Sing. A Solution Model of the non Metal Metal Transition in implanted organic (CH) and inorganic (LiF) Materials// Rad. Eff. 1983.V. 74. P. 209-217.

18. Sood D.K., Cao D.X. Annealing behavior of L-axis Sapphire amorfized by high dose indium ion implantation // Nucl. Instr. and Method in Phys. Res. 1990. V. 46. P. 194-201.

19. Rahmani M., Townsend P.D. Ag+ implantation in A1203, LiNb03 and quartz //Vacuum. 1989. V. 39. №11/12. P.1157-1162.

20. Abu-Hassan L.H., Townsend P.D. Ion implantation in LiF to form F and F2 centers //J.Phys.C: Solid State Phys. 19(1986) P.99-110.

21. Davenas J., Dupuy C. and Xu Xing Long. A soliton model of the non metal-metal transition in implanted organic (CH)X and inorganic (LiF) materials.// Radiation Ef-fects.V.74. 1983. P.209-217.

22. Liu В., Sandhu G.S., Parikh N.L. et. al. Regrowth of radiation-damaged layers in natural diamond// Nuclear Instr. and Method in Phys. Res. B45 1990. 420-423.

23. Sato S., Iwaki M. Target temperature dependence of sheet resistance and structure of Ar-implanted diamonds// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B45 1990. 145-149.

24. Perez A., Marest G., Sawicki J.A. et al. Iron-ion implantation effects in MgO crystals//Phys. Rev. B. -1983-V.28, №3-P. 1227-1238.

25. Cherniak D.J., Lanford W.A., Ryerson F.J. The use of ion beam techniques to characterize lead diffusion in minerals// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B45 1990. 230-233.

26. Пранявичус Л.Й., Тамулевичус С.Й., Матюкас А.П. Нарушение элементного состава в Si02 при ионно-активированном химическом травлении// Письма в ЖТФ. Т.П. Вып.24. 1985.С.1512-1515.

27. Betz G., Wehner G.K. Sputtering of multicomponent materials. Sputtering by article bombardment II. Spring-Verlag Berlin; Heidelberg. 1983. P. 11-90.

28. Павлов П.В.Исследование влияния ионной бомбардировки на строение аморфных пленок SiCV/ДАН СССР. Т.258. №3. 1981. С.617-619.

29. Khellafi М., Lang В. An AES study of damages induced by inert gas ions at Si02 surfaces: influance of ion mass and energy// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. 1990.P.180-184.

30. Shimizu Т., Itoh N., Matsunami N. Laser-induced re-emission of silicon atoms implanted into quartz//J.Appl. Phys. 64 (7). 1988.P.3663-3666.

31. Jollet F., Duraud J.P., Noguera C. et.al. Surface modification of crystalline Si02 and A1203 induced by energetic heavy ions// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B45 1990. 125-127.

32. Fischer H., Gotz G. and Karge H., Radiation Damage in Ion Implanted Quartz Crystals, Part 1: Nuclear and Electronic Energy Deposition / Phys. Stat. Sol. (a). 1983. V.76. P. 249-255.

33. Fischer H., Gotz G. and Karge H., Radiation Damage in Ion Implanted Quartz Crystals, Part 2: Annealing behavior/Phys. Stat. Sol.(a).1983. V.76. P. 493-499.

34. Яркулов У. Структурные изменения в кристаллическом кварце при ионной имплантации/ЖТФ. 1984. Т.54. №1. С. 2222-2226.

35. Жижин Г.Н., Яковлев B.JL, Спектроскопия поверхности кварца, модифицированной облучением // Спектральные методы решения проблем физики твердого тела/ 1988. С.131-150.

36. Jetschke S., Hehl К. Diffusion and recrystallization processes of N+ and P+ -implanted LiNb03// Phys. Status Solidi A.V.88. 1985. P. 193-205.

37. Barfoot K.M., Weiss B.L. Channeling studies of depth of damage produced in LiNb03 by 50-1100 keV 4He implantation //J.Phys.(D). Appl.Phys. V.17(3). 1984. P.L47-L52. ISSN 0022-3727.

38. Fasold D., Hehl K., Jetschke S. Refractive index and absorption measurement in a thin layer by two reflection measurements// Phys. Status Solidi A.V.86. 1984. P.485-490. ISSN 0031-8965.

39. Glavas E., Townsend P.D., Foad M.A. Refractive index changes in proton exchange LiNbCb by ion implantation// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.156-159.

40. Donnet C., Jaffrsic H., Moncoffre N. Characterization of polycrystalline ос-А12Оз zirconium implanted and annealed at various temperatures// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.89-93.

41. О'Hern M.E., McHarge C.J., White C.W., Farlow G.C. The effect of chromium implantation on the hardness, elastic modulus, and residual stress in A1203// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.171-175.

42. Romana L., Thevenard P., Canut В., et. al. Phase formation study in а-А120з implanted with niobium ions// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.94-97.

43. Parkin Don M. The displacement cascade in ceramic oxides// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.26-35.

44. McCallum J.C., White C.W., McHarge C.J. Annealing environment effects in solid-phase epitaxial regrowth of Fe-implanted AI2O3// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.137-143.

45. Дласалидзе Э.М., Марков B.Jl. Структурные изменения поликристаллического оксида алюминия при высокотемпературном отжиге в вакууме и ионном облучении//Физ и химия обработки матер. №6. 1989.С.25-30.

46. Langoush Guido. Ion beam modification of materials //Phys. Mag. 9. №3. 1987.P.241-252.

47. Mazzoldi Paolo, High-fluency implantation in insulators. Part I: Compositional, mechanical, and optical changes //Mater. Modif. High-Fluence Ion Beam: Proc. NATO Adv. Study Inst. Viana do Castelo. 1987. P.339-356.

48. Matzke Hj., Delia Mea G., Dran J.C. et al. Radiation damages in nuclear waste glasses following ion implantation at different temperatures// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.256-260.

49. Mazzoldi P. Ion beam modification of glass surface properties// Journal of Non-Crystalline Solids 120. 1990. P.223-233.

50. Delia Mea G., Dran J.C., Petit J.-C. et al. Induced Defects in Insulators, ed. P. Mazzoldi (Les Edition de Physique, Paris, 1984) P. 135.

51. Battaglin G., Bertoncello R., Boscolo-Boscoletto A. Et al. Modification induced by ion implantation// Journal of Non-Crystalline Solids 111. 1989. P.223-233.

52. Malik Farid, Kern Werner. Iopn-implant-enhanced reflow of phosphosilicate glass films// Thin Solid Films. 181. 1989. P.95-100.

53. Hosono H., Weeks R. Structural defects in chromium-ion-implanted vitreous silica//Phys. Rev. B. V.40.№5.1989.P. 10543-10550.

54. Wintersgill M.C. Ion implantation in polymers// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B229. №2-3. 1984.P.595-598.

55. Valin M.T., Henriot M., Le Gressus C. et al. M Modification induced in polyvi-nylidene fluoride by energetic ions// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B32. №1-4. 1988.P.115-119.

56. Biersack J,P., Kallweit R. Ion beam induced changes of the refractive index of PMMA// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.309-312.

57. Davenas J., Thevenard P., Boittux G., Fallavier M., Lu X.L. Hydrogenated carbon layers produced by ion beam irradiation of PMMA and polystyrene films// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B46. №1-4. 1990.P.317-323.

58. Bachman B.J., Vasile M.J. Ion bombardment of polyimide films//J. Vac. Sci. and Technol. A. 7.№4. 1989. P.2709-2716.

59. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandselements//Patentschrift 22 02 585/HOI L 21/265. 9.11.77.

60. Пичугин В.Ф, Кожемякин В.А., Суржиков А.П. Защита полимерных материалов от статического электричества/Защита от вредного воздействия статического электричества в народном хозяйстве//Сб. тез. докладов. Северодонецк. 1984. С.99-100.

61. Пичугин В.Ф, Галанов Ю.И., Анненков Ю.М., Кожемякин В.А. Получение резистивных слоев в диэлектриках ионными пучками/Импульсные источники энергии для термоядерных исследований и промышленной техноло-гии//Сб.тез.докл. 1985.С. 136-137.

62. Пичугин В.Ф, Кожемякин В.А. Поверхностная проводимость ионно-легированных неорганических диэлектриков/Ионно-лучевая модификация ма-териалов//Сб.тез.докл. Черноголовка. 1987.С. 169.

63. Пичугин В.Ф, Анненков Ю.М., Суржиков А.П. Влияние ионной имплантации на поверхностную проводимость органических диэлектриков/ Ионно-лучевая модификация материалов//Сб.тез.докл. Черноголовка. 1987.С.187.

64. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Тишкина В.А. Воздействие ионных потоков на электрофизические свойства некоторых электротехнических керамик. Деп. в ВИНИТИ. №683-В92. 1992.

65. Pichugin V.F., Frangulian T.S., Kryuchkov Yu.Yu., Feodorov A.N., Riabchikov A.I. Formation of conductive layers on dielectric substrates by ion bombardment // Nucl. Instr. & Meth. -1993. B80/81. -P. 1203 - 1206.

66. Lopatin V.V., Kabyshev A.V. Bushnev L. Modification of Polycrystalline BN and Si3N4 by Ion Beams//Phys. Stat.Sol.(a).1989.116.P.k69-k72.

67. Бушнев JI.С., Кабышев А.В., Лопатин В.В. Модификация структуры и свойств имплантированного нитрида бора//Физ. и хим. обраб. материалов №1. 1989.С.5-11

68. Кабышев А.В., Лопатин В.В. Влияние структурно-фазовых изменений и де-фектообразования на электропроводность нитрида бора после ионно-термической модификации// Поверхность. Физ., хим., мех., №7. 1994. С.86-92

69. Кабышев А.В., Конусов Ф.В., Лопатин В.В. Механизмы перехода диэлектрик-полупроводник при ионно-термической обработке//Журнал технической физики Т.65.№8.1995.С.200-204

70. Кабышев А.В., Конусов Ф.В., Лопатин В.В. Локализованные состояния дефектов в облученных ионами диэлектриках//ФТТ Т.37.№7. 1995.С.1981-1989

71. Кабышев А.В., Конусов Ф.В., Лопатин В.В. Распределение локализованных в запрещенной зоне состояний и модель электронных переходов в облученных ионами диэлектриках// Поверхность. Физ., хим., мех., №12. 1995. С.33-37

72. Кабышев A.B., Конусов Ф.В., Лопатин В.В. Центры рекомбинации и фоточувствительности в облученном ионами нитриде бора// Физ. и хим. обраб. материалов №6. 1997.С.21-26

73. Кумахов М.А., Комаров Ф.Ф. Энергетические потери и пробеги ионов в твердых телах//Минск. 1979.С.320.

74. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей/Минск. Изд. БГУ.1980.

75. Мейер Дж., Эриксон Л., Дэвис Дж. Ионное легирование полупроводни-ков//М:.Мир. 1973.

76. Губанов А.И. Квантовоэлектронная теория аморфных полупроводников. Л.: Изд-во АН СССР, 1963.

77. Бонч-Бруевич В.Л. Вопросы электронной теории сильно легированных полупроводников. М.: ВИНИТИ. 1965.

78. Бонч-Бруевич В.Л. В кн.: Статистическая и квантовая теория поля. М.: Наука. 1973. С.337.

79. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1974, 472 с.

80. Шкловский Б.И., Эфрос A.JI. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979, 416 с.

81. Banyai L. Physic de Semiconducteurs. Paris: Masson et Cie. 1969.

82. Андреев В.H., Аронов A .Г., Чудновский Ф.А. Фазовый переход полупроводник-металл в сильном электрическом поле в У20з//ЖЭТФ.61.705.1971.

83. Бразовский С.А. О фазовом переходе полуметалл-диэлектрик в магнитном поле//ЖЭТФ.62.820.1971.

84. Булаевский JÏ.H., Хомский Д.И. Фазовый переход диэлектрик-металл в антиферромагнетиках //ФТТ.9.1070.1967

85. Козлов H.A., Максимов JI.A. О фазовом переходе металл-диэлектрик. Двухвалентный кристалл//ЖЭТФ.48.1184.1965

86. Копаев Ю.В., Тимеров Р. Влияние примесных состояний на фазовый переход полуметалл-полупроводник//ФТТ. 13.122.1971.

87. Adler D., Brooks H. Theory of semiconductor-to-metal transitions //Phys. Rev. 155.826.1967.

88. Rice T.M., McWhan D.B. Metal-insulator transition in transition metal oxides// IBM Journ. Res. and Develop. 14.251.1970.

89. Mott N.F., Allgaier R.S. Localized states in non-ordered lattises// Phys. Status Solidi. 21. 343.1967.

90. Mott H. Электроны в неупорядоченных структурах// M.: Мир С. 172.1969.

91. Шкловский Б.И., Эфрос A.JL Примесная зона и проводимость в компенсированных полупроводников//ЖЭТФ 60,867.1971.

92. Кузьминов Ю.С. // Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука. 1979. 333 с.

93. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М:.Энергия. 1973.С.328.

94. Пичугин В.Ф. Радиационная проводимость и электронно-дырочная рекомбинация в щелочно-галоидных кристаллах//Диссертация. Томский политехнический институт. 1973. №р-2669. С.152.

95. Ryabchikov A.I and Nasyrov R.A. Repetitively pulsed, high-concentration implantation //Nuclear Instr. and Method in Physics Research B61 (1991) P.48-51

96. Ryabchikov A.I Pulse-periodical high-intensity ion sources for multielement implantation //Rev. Sci. Instrum. 61 (1) 1990 P.641-643

97. Chuk H.A., Linnenbom V.J. Cower. Apparatusand Sistems, 6, 1960.

98. Анненков Ю.М. Диссертация, ТПИ. 1969.

99. Ion beam handbook for materials analysis// Eds. By J.W.Mayer, E.Rimini// New York: Acad. Press. 1977. P.488

100. Chu W.K., Mayer J.W., Nicolet M.A.// Backscattering spectrometry. New York: Acad. Press. 1978. P.387

101. Комаров Ф.Ф., Кумахов M.A., Ташлыков И.С.// Неразрушающий анализ поверхностей твердых тел ионными пучками. Минск.: Изд-во «Университетское». 1987. С.256

102. Шипатов Э.Т.//Обратное рассеяние быстрых ионов. Теория, эксперимент, практика. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета. 1988. С. 160

103. Ziegler J.F.//The stopping power and ranges in all elements/ New York: Per-gamon Press. 1977. P.376

104. Willuiams J.S., Mollier W.// On the determination of optimum depth resolution conditions for Reserford backscattering analysis/ Nucl. Instr. and Method. 1975.V.157. P.213-221

105. Крючков Ю.Ю., Тимошников Ю.А., Чернов И.П. и др., Определение местоположения кислорода, имплантированного в решетку кремния// Физ. и техн. полупроводников. 1977. Т.П. Вып.7. С.1409-1411

106. Кузнецов Б.И., Стародуб Г.Я., Чернов И.П., Ятис А.А. ,Анализ поверхностных слоев с помощью аномального рассеяния альфа-частиц// Атомная энергия. 1975. Т.35. Вып.4. С. 439-441

107. Mezey G., Kotai Е., Revesz P. Et al. Enhanced sensitivity of oxygen detection of 3.045 MeV (a,a) elastic scattering and its applications //Acta Physica Hungaria.1985. V.85. №1-2. P. 39-55

108. Заводчиков В.М., Крючков Ю.Ю., Пичугин В.Ф., Сохорева В.В. и др., Определение состава ионно-имплантированных поверхностных слоев MgO методом резонансного обратного рассеяния ионов// Письма в ЖТФ. 1996 Т. 22. №1. С.7-11.

109. Линхард И. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц// УФН. 1969. Т. 99.С.249-296.

110. Bogh F. Defects studies in crystals by means of channeling //Can. Journ. Phys. 1968.V.46.P. 653-662

111. Swanson M.L., Howe L.M. et al., Dechanneling by lattice defects// Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res.l985.V.9B.P.184-196

112. Андреев B.C., Андреева О.Д., Пузанов А.А. и др. Изучение влияния местоположения дефектов на расчеты профиля//Труды XII ВОФВЗЧК.М.: Изд-во МГУ. 1976. С.268-275

113. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark К// Stopping and ranges of ions in Matter // Pergamon Press, New York, 1985.

114. Pichugin V.F., Frangulian T.S., Kruychkov Yu.Yu. et.al. Formation of Conductive Layers on Dielectric Substrates by Ion bombardment // Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res. 1993. V.80/81. P. 1203-1206.

115. Pichugin V.F., Feodorov A.N., Shmyrin A.Y. Effects of ion flows on structure and properties of certain inorganic dielectric// Phys. Res.- 1989.-V. 13. -P. 337-399.

116. Кофстад П. Отклонение от стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых окислах металлов. М.: Мир, 1975. - 461 с.

117. Chen Y, Williams R.T., Sibley W.A. Defect cluster centers in MgO // Phys. Rev. В 1969 - v.182, №3 - p. 960-964.

118. Henderson В., Wertz J.E. Defects in the alkaline earth oxides // Advances in Physics -1968 v. 70 - p. 749-855.

119. Mallard W.C., Crawford J.V. Thermostimulated Conductivity on Trapping Centers in Irradiated MgO. J.Appl.Phys.,1972, V.43, №5, P.2060-2066.

120. Притулов A.M., Суржиков А.П., Лукьянова Т.А. Электропроводность облученных кристаллов окиси магния. Том. Политехи. Ин-т. Томск 1985. 7с.Деп ВИНИТИ №5484-85 Деп.

121. Perez A., Marest G., Sawicki J.A. et al. Iron-ion implantation effects in MgO crystals// Phys. Rev. B. -1983-v.28, №3-P. 1227-1238.

122. Henderson В., Wertz J.E., Defects in Alkaline Earth Oxides // Adv. Phys. -1968. -V.17, № 70. -P. 749-855

123. Кузнецов A.C., Яэк И.В. Стабилизация радиационных анионных френке•>1левских дефектов в кристаллах MgO ионами Fe // ФТТ -1976. Т. 18. №11. С.3522-3525.

124. Henderson В., Garrison А.Н. Ion implantation in alkaline Earth Oxides//Phys. Stat. Sol. (B). 1982. V.113. P. 267-276.

125. Анненков Ю.М., Притулов A.M. Образование F+ центров в кристаллах MgO при облучении протонами//ФТТ. 1981. Т.23. №4. С. 1065-1068.

126. Блистанов А.А., Вырелкин В.П., Макаревская Е.В. Модификация ниобата лития под действием потоков ионов средних энергий//Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по физике диэлектриков. Томск ,1988,С.3-4.

127. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Тишкина В.А. и др. Формирование рези-стивных слоев в оксиде магния под действием ионного облучения// Рукопись деп. в ВИНИТИ, 19.11.91, № 4336 В91, 12 с.

128. Sochea R.W., Dekker А.Ш., Strutz J.P./x-ray Color Centers in MgO//J. Phys. Chem. Sol. 1958. - v.5. -№ 1-2. P.22-25.

129. To Kin Ching, Stonekem A.M., Henderson В./ E.S.R. Form a Vacancy Pair Center in MgO//Phys. Rev. 1969. v.181. № 3. P.1237-1240.1.-Л I л

130. Modine F.A., Sonder E./ Weeks determination of the Fe and Fe concentration in MgO //J. Appl. Phys. 1977. - v.48. № 8.- P.3514-3518.

131. Moncoffre N., Donnet C., Marest G., Tousset J./Characterization of polycrystal-line а А120з implanted with zirconium, copper and iron.// Phys. Res. B. Akademie Verlag Berlin. 1990. v.13.- P.66-72.

132. Анненков Ю.М., Франгульян T.C., Пичугин В.Ф., Тишкина В.А. Модифицирование проводимости кристаллов оксида магния ионными пучками, Физика и химия обраб. Материалов, -1994, №6. -с.9-13

133. Киселев В.Ф., Крылов О.В. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков М.: Наука, 1978, 256 с.

134. Киселев В.Ф., Крылов О.В. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1979, 236с.

135. Сакун В.П., Руфов Ю.Н., Александров И.В. и др. Кинетика и катализ, 1979, т.20, С.441-448.

136. Технология ионного легирования /Под.ред. С.Намба; М.: Советское радио, 1974. -176 с.

137. Барашенков B.C. Новые профессии тяжелых ионов. М.: Атомиздат, 1977. -230 с.

138. Sibley W.A., ChenY., Radiation Damage in MgO // Phys. Rev. 1967.-V.160, №3. -P. 712-716.

139. Лейман К., Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов М.: Атомиздат, 1979. -296 с.

140. Sosche R.W., Dekker A.J., Strutz J.P., X-ray Color Centers in MgO // J. Phys. Chem. Sol. -1958. -v.5, № 1-2. -P. 23-33.

141. Kappers I.A., Kroes R.L., Hensley, F+ and F Centers in Magnesium Oxide // Phys. Rev. B. -1970. -V.l, № 10, -P. 4151-4157

142. Turner T. A., Study of the Effect of Deformation on Optical Absorption of MgO Single Crystals. //Phys. Stat. Sol. 1973. -V.58. -P.843-857

143. Henderson В., Wertz J.E., Defects in Alkaline Earth Oxides // Adv. Phys. -1968. -V.17, № 70. -P. 749-855

144. Moden F.A., Sonder E., Weeks R.A. Determination of the Fe+2 and Fe+3 concentration in MgO. //J. Appl. Phys. -1977. -V 48, №8. -P.3514-3518

145. Evans B.D. Spectral study of Ne-bombardment crystalline MgO. // Phys. Rev. B. -1974. -V.9, № 12. -P. 5222-5235

146. Кузнецов A.C. Радиационные дефекты в кристаллах MgO, возникающие в результате рентгеновского облучения. // Труды ИФ АН ЭССР -1976. -Т. 46. -С. 101-120

147. Яркулов У. Структурные изменения в кристаллическом кварце при ионной имплантации. //ЖТФ -1984. т. 54, № 11. -С. 2222-2225

148. Pichugin V.F., Feodorov A.N., Shmyrin A.I. Effects of Ion Flows on Structure and Properties of certain Inorganic Dielectrics. Physical Research. Energy Pulse and Particle Beam Modification of Materials. Akademie-Verlag Berlin, 1989, V. 13, P. 337-339.

149. Mallard W.C., Crawford J.V. Thermostimulated Conductivity on Trapping Centers in Irradiated MgO. J.Appl.Phys.,1972, V.43, №5, P.2060-2066.

150. Притулов A.M., Суржиков А.П., Лукьянова Т.А. Электропроводность облученных кристаллов окиси магния. Том. Политехи. Ин-т. Томск 1985. 7с.Деп ВИНИТИ №5484-85 Деп.

151. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Рябчиков А.И. и др. Электрическая проводимость диоксида циркония и ее изменение под действием ионного облучения. Физика и химия обраб. материалов, 1996, №6, С. 17-22.

152. Двуреченский A.B., Дравин В.А., Якимов А.И. Прыжковая проводимость в промежуточно легированных полупроводниках//Физика твердого тела Т.30. в.2. С.401-406. 1988

153. Двуреченский A.B., Якимов А.И. Кулоновская щель и переход металл-диэлектрик в неупорядоченных полупроводниках с сильно локализованными состояниями//Журнал экспериментальной и теоретической физики. Т.95. в.1. С.159-168. 1989

154. Крупичка С. Физика ферритов и родственных им материалов. Т. 2. М.: Мир,1972. 502 с.

155. Колесников Ю.В., Морозов Е.М. Механика контактного разрушения. -М.: Наука, 1989.-216 с.

156. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под. ред. Поута Дж.М. и др. М.: Машиностроение, 1987, 424 с.

157. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиз-дат,1987,184с.

158. Комиссаров А.П., Махлин H.A., Поляков В.А. Изменения в поверхностных слоях металлов при низкоэнергетическом облучении ионами активного газа// Физика и химия обработки материалов 1991.-№3.-С. 5-13.

159. Дидык А.Ю., Регель В.Р., Скуратов Б.А., Михайлов Н.Ю. Радиационное упрочнение металлов, облученных тяжелыми ионами//ЖТФ., 1989,-Т.59, №2. -С. 107-111.

160. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Рябчиков А.И. Ионно-радиационное упрочнение кристаллов оксида магния//Письма в ЖТФ. Т. 18. №6.1992

161. Пичугин В.Ф., Кожемякин В.А., Поверхностная проводимость ионно-легированных диэлектриков // Тезисы докладов конференции «Ионно-лучевая модификация материалов», Черноголовка, 1987. С. 169-170.

162. Кривобоков В.П., Степанов В.П., Пичугин В.Ф. и др. // Способ изготовления пьезоэлектрических резонаторов/ А.С. СССР, №1628823, приор. 15.10.1990

163. Пичугин В.Ф. Модификация свойств диэлектриков ионной имплантацией/

164. Всесоюзная конференция «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц» Томск 1988.Тез. Докл. часть III.С.46

165. Пичугин В.Ф., Федоров А.Н., Шмырин А.И. Модификация электрических свойств диэлектриков ионной имплантацией, Всесоюзная конференция «Ион-но-Лучевая модификация материалов», Каунас 1989.Тез. Докл.С.75.

166. Pichugin V.F., Fedorov A.N., Shmyrin A.I.// Modification of Electrical Properties in Ion-Implanted Dielectrics, Sixth International School on Vacuum, Electron and Ion Technologies (VEIT'89), Varna, Bulgaria, 1989, Abstracts, P.7.13.

167. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С.,Тишкина B.A., Горностаев А.Н.,Возняк А.В.// Влияние термообработки на электрическую проводимость ионно-модифицированных слоев кварца, Деп. ВИНИТИ № 08-66/878, 26.07.1993.

168. Jain Н./ Surface conduction of x-cut quartz, Surface Science 186.1987. P.256-266.

169. Lazzari S., Martini M. et.al., DC and AC ionic conductivity in quartz: a new mechanism and a general assessment, Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res., B32. 1988. P. 299-302.

170. Comer J.J., Bergeron C., Lowe L.F.// Ion damage in synthetic quartz, Mat. Res. Bull. V.8. 1973. P. 505-514. Pergamon Press.

171. Makcaulay-Newcomber R.G., Thompson D.A. et.al., Ion-beam damage to quartz crystals, Nucl. Instr. And Methods in Phys. Res. B46. 1990. P.180-184/

172. Khellafi M., Lang В., An AES study of damage induced by inert gas ions at Si02 surfaces: influence of gas mass and energy.

173. Пранявичус Л.Й., Тамулевичус С.Й. и др.// Предпочтительное удаление кислорода из окисла кремния при облучении ионами высоких энергий / Материалы VIII Всесоюзной конференции «Взаимодействие атомных частиц с твердым телом», Москва. 1987.Т.1. С.93-95.

174. Беграмбеков Л.Б., Тельковский В.Г., Федоров Ю.В.// Неупругие ионно-атомные взаимодействия и роль в распылении поверхности/ Материалы VIII Всесоюзной конференции «Взаимодействие атомных частиц с твердым телом», Москва. Т.1. С.143-145.

175. Гурвич A.M.// Введение в физическую химию кристаллофосфоров/ М.: Высшая школа. 1971. С.336.

176. Кривобоков В.П., Пащенко О.В. Математическая модель процессов переноса атомов в металлах при ионном облучении//ЖТФ.Т.61.вып.3.1991. С. 188191.

177. Schirmer O.F., Thiemann О. and Wohlecke М., Defects in LiNbCb-I. Experimental Aspects. J. Phys. Chem. Solids, 1991. Vol. 52. No. 1. P. 185-200.

178. Jorgensen J. and Barlett R.W., J. Phys. Chem. Solids 30, 2639 (1969).

179. Harrison W.A., Electronic structure and the properties of solids. W.H. Freeman & Co, San Francisco (1980).

180. Ахмадулин И.Ш., Голенищев-Кутузов В.А., Мигачев C.A. Электронная структура глубоких центров в LiNb03 // ФТТ. 1998. Т40. №6. С. 1109-1116

181. Smyth D.M. Ferroelectrics 50, 93 (1983).

182. Garcia-Cabanes A., Sanz-Garcia J.A., Cabrera J.M., et.all., Influence of stoichi-ometry on defect-related phenomena in LiNb03 // Phys. Rev. B. 1988. V.37. №11. P.6085-6091

183. Ахмадулин И.Ш., Голенищев-Кутузов В.А., Миронов С.П., Мигачев С.А., Термо- и фотоиндуцированные процессы в ниобате лития // ФТТ. 1990. Т32. №6. С.1854-1859

184. Буне A.B., Пашков В.А. Дрейфовая подвижность электронов в кристаллах ниобата лития // ФТТ. 1986. Т.28. №10. С. 3024-3027.

185. Бунина JI.K., Гуенок Е.П., Кудзин А.Ю., и др. Стимулированная проводимость и оптическое поглощение в кристаллах ниобата лития // ФТТ. 1991. Т.33.№8. С.2465-2467.

186. Nagels Р.// Hall Effect and its Application/ Ed. C.L. Chien and C.R. Westlake. Plenum Press, N.Y. (1980). P. 253

187. Kim I.W., Park B.C., Jin B.M., et al., Characteristics of MgO -doped LiNb03 crystals, Material Letters 24 (1995), 157-160.

188. Jin B.M., Bhalla A.S., Kim I.W., et al., Frequency Dependence of the Dielectric Properties in MgOiLiNbCb crystals, Ferroelectrics Letters, 1995. V.19. P.57-63.

189. Jin B.M., Kim I.W., Ruyan Guo, et al., UV-VIS and IR Optical Absorption Properties in MgO-doped LiNb03 crystals, Ferroelectrics, 1997. V.196. P.305-308.

190. Ахмадулин И.Ш., Голенищев-Кутузов В.А., Миронов С.П., Мигачев С.А., Низкотемпературная электропроводность кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава// ФТТ. 1998. Т40. №7. С. 1307-1309.

191. Кузьминов Ю.С. Ниобат и танталат лития. Материалы для нелинейной оп-тики//М. 1975. С.224

192. V. F. Pichugin, T.S. Frangulian , V.F. Stoliarenko, I.W. Kim*. Ion implantation in LiNb03 single crystals// Proceeding of The Second Russian-Korean International Symposium on Science and Technology. Tomsk. 1998.P.52-55.

193. V. F. Pichugin, T.S. Frangulian , V.F. Stoliarenko, I.W. Kim*. Ion irradiation and reduction effects in LiNb03 single crystals// Proceeding of The Third Russian-Korean International Symposium on Science and Technology. Novosibirsk. 1999.P.549-552.

194. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков //М:. ВШ.1977. С.448.

195. Donnerberg H.J., Tomlinson S.M., Catlow C.R.A., Defects in LiNb03-II. Computer Simulation, J. Phys. Chem. Solids, 1991. Vol. 52. No. 1. P. 201-210.

196. Prokhorov A.M. and Kuzminov Yu.S., Physics and Chemistry of Crystalline Lithium Niobate (Adam Hilger, 1990)

197. Яковлев В.Ю., Шайморданова JI.А., Ким И.В. Люминесценция кристаллов ниобата лития при импульсном электронном облучении// Материалы 10-й Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов, Томск, 1999. С. 180-182.

198. Лидьярд А. Ионная проводимость кристаллов М.:, 1962. С.222

199. Problems in Solid State Physics/ Editor H.J. Goldsmid Pion Limited. London. 1976. P.427

200. Брыксин В.В. Перескоковая проводимость малых поляронов с внутри-узельным притяжением (биполяроны)//ФТТ.Т.31, в.7. С.6-15. 1989

201. Поляроны / Сб. Под ред. Фирсова Ю.А. М.: Мир. 1975

202. Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Кульков С.Н., Саблина Т.Ю., Столяренко В.Ф. //Роль нестехиометрии состава поверхности циркониевой керамики в формировании проводящего состояния под действием ионного облучения// Деп. ВИНИТИ. 27.10.95. №2873 -В95.

203. Соединения переменного состава. Под.ред. Ормонта Б.Ф. JL: Изд-во Химия, 1969г. 519 с.

204. Коллонг Р. В кн. Нестехиометрия, М.: Мир, 1974. 288 с.

205. Александров В.И., Калабухова В.Ф., Ломанова Е.Е, Осико В.В., Татаринцев В.М., Влияние примесей и условий отжига на оптические свойства монокристаллов Zr02 и НЮ2 //Изв. АН СССР, сер. Неорган, материалы 1977. Т.13, N2. С.2192-2196.

206. Орешкин П.Т., Электропроводность огнеупоров, М.: Металлургия, 1965. 151 с.

207. Yamamoto О., Takeda Y., Kanno R., Kanno К., Kamiharai Т., /Electrical conductivity of polycrystalline tetragonal zircona Zr02-M203 (M=Sc,Y,Yb) // Journal of Materials Science Letters 1989. V.8. P. 198-200.

208. Августник А.И., Анцелевич H.C., /Электрические свойства твердых растворов Zr02 -MgO и гЮ2-СаО.//ЖФХ. 1953. Т.27, N7. С.973-978.

209. Александров В.П., Батыгов С.Х., Вышнякова И.П. и др., Переходы Со+23

210. Со в кристаллах Zr02 -Y203 при отжиге в вакууме и на воздухе //ФТТ. 1987. Т.29, N11. С.3511-3513.

211. Чеботин В.Н.,Химическая диффузия в твердых телах. М:Наука.1989.С.206.

212. Кортов B.C., Полежаев Ю.М., Еаприндашвили А.И., и др., Экзоэлектрон-ная эмиссия анионодефектной двуокиси циркония // Изв. АН СССР, сер. Неорган. Матер. 1975. T.11,N2. С.257-261.

213. Тихонов П.А., Кузнецов А.К., Келер А.К., Красильников И.Д., Электролитическое и высокотемпературное восстановление твердых растворов на основе Zr02 //ЖФХ. 1979. Т.48, N3. С.643-644

214. Горшков О.Н., Грачева Т.А., Касаткин А.П. и др./ Ионно-лучевая модификация свойств приповерхностных слоев ZrixYx025 // Поверхность^!. 1997.С15-18

215. Горшков О.Н., Грачева Т.А., Касаткин А.П. и др,/Свойства стабилизированных иттрием кристаллов диоксида циркония облученных ионами инертных газов// Высокочистые вещества. №2. 1995. С.85-93.

216. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян Т.С., Столяренко В.Ф./ Электропроводность корундо-циркониевой керамики и ее изменение под действием ионного облучения// Деп. в ВИНИТИ. 1996. №

217. Duran P., Recio P., Iurado I.R. et.al./Y(Er)-doped tetragonal zirconia polycrys-talline solid electrolyte// J. of Mateer. Science. -1989. №24. P. 717-721.

218. Weller M., Schubert H./ Internal Friction, Dielectric Loss and Ionic Conductivity tetragonal Zr02-3Y203 (Y-TZP):// J. Am. Soc. 1986. № 6 7. P. 573-577.

219. Kirkpatrick S. /Percolation and Conduction // Rev. Mod. Phys. 1973. V.45. №4. P. 574-588.

220. Landauer R. / The Electrical Resistance of Binary Metallic Mixtures. // J. Appl. Phys. 1952. V.52. №7. P.779-784.

221. Блумштейн И.М., Нижникова Г.П., Фарберович O.B. / Электронная структура и оптические свойства соединения Zr02 // ФТТ. 1990. Т.32. №3. С. 929-931.

222. Abramov V.N., Kuznetzov A.I./ Optical and Luminescent Properties of Oxides Me203 (Me=Al, Sc, Y). Abstr. Int. Symp. Russe. 1979. P.3-5.

223. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Франгульян T.C., Тишкина В.А./Воздействие ионных потоков на электрофизические свойства некоторых электротехнических керамик//Деп. ВИНИТИ. 1992.№683-В92.28.02.92.

224. Бериш Р. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой // М.: Мир. 1986. Т.2

225. Бетц Г., Венер Г. Распыление многокомпонентных материалов. Проблемы прикладной физики //М.: Мир 1986.В.П.С.24.125.

226. Андреева Л.П., Орешкин П.Т. Электропроводность и релаксационные процессы в окиси алюминия при высокой температуре//Известия Вузов, Физика. №3. 1970. С.57-61.

227. Смирнов C.B., Стрелков К.К. Изменение координационного числа А13+ А120з// Тез. докл. Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах, Томск, 22-25 сентября 1998, С. 72-73.

228. Евстропьев К.С., Торопов H.A. Химия кремния и физическая химия силикатов М.: Промстройиздат, 1950. С. 205.

229. Пичугин В.Ф., Соловьев Ю.А., Бежаев Ю.А. и др. Влияние ионного облучения на поверхностную проводимость стекла марки К-208//Деп. ВИНИ-ТИ.№3179-В92, 1992.

230. Пичугин В.Ф., Соловьев Ю.А., Франгульян Т.С. Действие ионного облучения на поверхностную проводимость стекла марки К-208//Физ. и химия обработки материалов №5. 1993. 24-27.

231. Инокути X, Акамату X. //Электропроводность органических полупроводников, Изд. иностранной литературы. Москва. 1963.С.214

232. Дулов A.A., Слинкин А.А./Юрганические полупроводники, Изд. «Наука», Москва 1970. С.125.

233. Н.А.Бах и др. "Электропроводность и парамагнетизм полимерных полупроводников". Изд-во "Наука", М.,1971.

234. Н.А.Бах, А.В.Ванников "Органические полупроводники на основе полиэтилена".

235. M.L.Kaplan et al. "Carbon Films With High Conductivity", Applied Physics Letters, Vol.36,p.p.867-869, 1980.

236. Ю.М.Анненков, В.К.Биллер, В.Ф.Пичугин, В .А. Кожемякин, "Использование мощных электронных пучков для улучшения электрических свойств по-лиимида", 4 Всесоюзная конференция по физике диэлектриков, Тезисы докладов, с. 124, Томск, 1988.

237. А.П.Лучников, В.Ф.Пичугин, A.C.Сигов, А.П.Суржиков "Модификация полиимида электронной обработкой" сб. Техника средств связи, вып.2, с.9-13, Москва 1990.

238. Н.А.Адрова, Н.И.Бессонов, Л.А.Лайус, А.П.Рудаков, "Полиимиды-новый класс термостойких полимеров" Л.,"Наука", 1968.,-258 с.

239. Органические полупроводники. Под ред. Каргина В.А. "Наука", М., 1968.

240. Радиационная стойкость органических материалов //правочник, Энерго-атомиздат, М.,1986.-347 с.

241. Д.И.Вайсбурд, П.Д.Алексеев, Зависимость накопления F-центров в NaCl от интенсивности пучка протонов/ Изв.ВУЗов, Физика, №11, с.27, 1971

242. Л.И.Трахтенберг, Г.М.Милых, Кинетика накопления свободных радикалов при облучении твердых тел, Химия высоких энергий, т. 17, №6, 1983, с. 483

243. В.М.Агранович, М.Д.Галанин, Перенос энергии электронного возбуждения в конденсированных средах, М., Наука, 1978, с. 321.

244. Исследование эксплуатационных свойств радиационно-модифицированных полимерных материалов, Отчет по НИР. Томск, 1982.

245. T.M.Skotheim, Handbook of conducting Polymers, Ed.M.Deccer N.Y.,Basel, 1986. v.ll,p,1417

246. H.B.Brown, Y.Tomkiewich, A.Aviram et.al, Sol. State Comm.,1980, v.35, N2, p.135.

247. B.C. Воищев и др. "Электрические, фотополупроводниковые и парамагнитные свойства полипиромеллитимидов, ВМС, N4, с. 295-298,1974.

248. B.C. Воищев и др. "Электропроводность, фотоэлектродвижущая сила и электронные спектры поглощения полипиромеллитимидной пленки", ВМС, т. 10, с.775-778,1973.

249. B.C. Воищев и др. "Электрические свойства некоторых полипиро-меллитимидов", ВМС, N5, т.Б14, с. 361-364, 1973.

250. Коршак В.В., Ляшкевич В.В., Родэ В.В. и др. Поведение полиимида на основе анилинфталеина и пиромеллитового диангидрида под действием у-излучения//Высокомол. соединения. Т.ХХИ. №11. 1980.С.2559-2566.

251. Антонова Т.А., Шукаев A.B., Тот А. И др. // Высокомол. соединения. Т.29.

252. Анненков Ю.М., Пичугин В.Ф., Суржиков А.П. Влияние мощной имплантации на поверхностную проводимость органических диэлектриков // Ионно-лучевая модификация материалов. Черноголовка: ОИХФ АН СССР. 1987.-С.175

253. Алешин А.Н., Грибанов A.B. и др. Электрофизические свойства пленок полиимида, подвергнутых ионной бомбаодировке//Физика твердого тела. 1989. №1. С. 12.

254. Патент США 4511445. Опубл. 1985.

255. Почтенный А.Е., Фель Я.А. О радиусе локализации электронов в органических материалах//ФТТ. Т.31. в.31.№1. 1989.

256. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. // Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т. 1.1982 С.291.

257. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А.//Контактное термическое сопротивление. М:. «Энергия». 1977.С.328

258. Дж. Блэкмор Статистика электронов в полупроводниках Мир М:.1964 С.273

259. Дж. Займан, Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем. Мир. М:.1982 С.591

260. А.А.Соколов, Ю.М.Лоскутов, И.М.Тернов, Квантовая механика, «Просвя-щение». Москва. 1965. С.638.