Эллипсометрия модифицированных поверхностных слоев и шероховатых поверхностей оптических материалов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР "ГОСУДАРСТВЕННОЙ ОПТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.С.И.ВАВИЛОВА"

Р Г Б ОД

На правах рукописи

' О ОПТ

ПШЕНЙЩШ Владимир Ильич

УДК 535.5:666.22

ЭЛЛИПСОМЕГРИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ И ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена в Научно-исследовательском технологическом институте оптического материаловедения Щ 'ТОЙ им.С.Завидова".

Официальные оппоненты:доктор «•изико-иатшатичоо1шх паук,

1.1 о розов З.Н.

Доктор физико-математических паук, Зубков Л.А.

Локто р ^изика-матепатических: наук,про; ессо] Зодоватов И.Л.

Зе.цущая организация- институт Зизшси полупроводников СО РАН.

Защита состоится V ¡ъЯ. у. в / к час.

па заседании специализированного совета Д[05.01.0[. .ICI "ГОИ im.С.Л.Вавилова" по a/фесу: I-J9 31,С. -Петербург, Тучков пев.д.?.

С диссертацией мо.:сш ознакомиться и те:ашческок библиотеке ЗЩ "ГОИ им.СЛ.Завилова".

Автореферат разослан l'„3 11"

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических паук

Степанов А.И.

т 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследования физико-химических, в том -юле оптических свойств поверхности твердых тел требуют разра-)тки и дальнейшего развития теоретической и методической базы ¡вестных нераэрушающих поляризационно-оптических методов. Ин-зрпретация экспериментальных результатов, полученных при от-икении поляризованного света от поверхности,должна учитывать ; реальные свойства: неоднородность строения, анизотропию,ше->ховатость, пористость и т.п. Эта задача является самостоятель-1й научной проблемой, решение которой обеспечит выполнение ря-I практических задач по контролю и прогнозированию свойств по-¡рхности с целью получения оптических деталей с малыми потеря-I на отражение, пропускание, рассеяние и более стойких к раз-1чным физико-химическим воздействиям. При этом исключается прощение дорогостоящих натурных испытаний разрушающими методами.

Прикладной характер данной проблемы обусловлен все большим .звитием оптического материаловедения для нужд лазерной и кос-:ческой техники, а такте волоконной, интегральной, градиентной, нтгеновской и других областей оптики, где используются элемен-: с развитой поверхностью или рабочей зоной которых являются дифицированные поверхностные слои (МПС).

Вопрос о механизмах формирования МПС на различных этапах хнологической обработки и степень их влияния на отражение, опускание, механическую и оптическую прочность, химическую ус-йчивость является дискуссионным. На практике установлено, что нтроль качества обработки поверхности лишь чисто визуальным особом и по геометрическим лараметрам является недостаточным я получения поверхностей с минимальными потерями на отражение повышенной оптической и химической стойкостью. Контролировать обходимо и физико-химические свойства, в частности, их опти-окие характеристики, такие как показатели преломления, поглотил и их распределение по глубине слоя, высокочастотные по-рхностные проводимость и поляризуемость субтонких проводящих эев, а также структурные параметры, такие как среднеквадрати-ую шероховатость, длину пространственной корреляции, глубину диаметр пор, искусственно создаваемых на поверхности. Иссле-

дованию разнообразных аспектов этой проблемы были посвящены работы автора, результаты которых систематизируются в диссертации.

Основная цель работы заключалась в разработке единого методологического подхода к решению задач об отражении поляризованного сяета от неоднородных: поверхностных слоев с учетом их реального строения, а именно:

1. Создание методических основ эллипсометрических методов, базирующихся на анализе изменения состояния поляризации светового пучка при отражении от неоднородных, шероховатых, пористых и проводящих поверхностей, Выполнение на этой основе широкого и детального исследования модифицированных поверхностных слоев оптических материалов с учетом технологических особенностей и предыстории их обработки.

2. Поиск основных теоретических и экспериментальных закономерностей изменения поляризационно-оптических характеристик поверхностных слоев, модифицированных в процессе технологической обработки и эксплуатации оптических материалов.

3. Разработка на основании выявленных закономерностей количественных методов определения вида оптического профиля, толщины неоднородных поверхностных слоев, высокочастотной проводимости и поляризуемости субтонких проводящих слоев, структурных параметров поверхности с глубокими порами, среднеквадратичной высоты шероховатости и длины пространственной корреляции для случайного распределения шероховатости на любой подложке с учетом окисных пленок и поверхностных слоев.

4. Выяснение механизмов формирования поверхностных слоев как при полировании, выщелачивании силикатных стекол, так и при образовании волноводных слоев для ряда фторсодержащих силикатных стекол в зависимости от условий хранения и обработки.

5. Выявление корреляционных связей между оптическими характеристиками поверхностных слоев и потерями излучения на отражение и пропускание на оптических элементах.

6. Использование теоретических и экспериментальных результатов в производстве и изготовлении оптических элементов.

Научная новизна. Большая часть задач, включенных в диссертацию, была поставлена и решена впервые, а именно:

1. Получено уравнение эллипсометрии для неоднородных и отропных ПС, позволившее, с одной стороны, обобщить резу-,ты существующих теорий отражения поляризованного света в ах приближений Друде и Борна, а с другой сторо'ны, получить ные для практического применения аналитические формулы в ах борновского приближения для некоторых частных видов оп-ского профиля для решения обратной задачи эллипсометрии.

2. Изучены основные закономерности изменения поляриэаци-х свойств от вида и изменения профиля показателя преломле-поверхностного слоя и на базе этих закономерностей разра-чы методы эллипсометрического анализа неоднородных ПС.

3. Получено точное решение волнового уравнения в случае эненциального асимптотического профиля диэлектрической щаемости поверхностного слоя для произвольного угла паде-

: учетом поляризации световой волны и разработаны количестве методы определения оптических характеристик уплотненных уплотненных МПС.

4. Аналитически решена обратная задача эллипсометрии для )нких проводящих или слабополяризуемых ПС в рамках квази-юкопического подхода и на ее основе разработан количест-1й метод определения световой поверхностной проводимости и шзуемости субтонких проводящих поверхностных слоев и пле-

5. Решена задача об отражении когерентного поляризованно-юта от шероховатых поверхностей для произвольных статиче-моделей неровностей на любой подложке. Это позволило, с

: стороны, установить основные закономерности изменения шационных свойств шероховатой поверхности и, с другой ны, разработать количественный метод оценки параметров оватости диэлектрических и металлических поверхностей меряемым поляризационным характеристикам отраженного

6. Разработан метод эффективных граничных условий, заме- • й более сложный аппарат при решении задачи о прохождении ромагнитных волн. В рамках этого метода впервые решена

а об отражении света с учетом дифракции от поверхностей бокими регулярными порами, которые рассматриваются как бразные волноводы, соединенные боковыми сторонами. Уста-

новлена функциональная связь между коэффициентами отражения и геометрическими параметрами глубокого микрорельефа,объясняющая минимальное отражение в широком спектральном диапазоне.

7. Проведено комплексное исследование различными независимыми методами оптических и концентрационных характеристик ПС ряда силикатных стекол при различных физико-химических воздействиях на поверхность.

8. Экспериментально обнаружена основная закономерность изменения оптических характеристик МПС химически стойких стекол

в зависимости от технологических параметров обработки в нейтральной среде (времени, глубины съема материала, абразива, давления, температуры и т.д.), состоящая в приближении показателя преломления к объемному значению сверху,а толщины ПС к минимальному постоянному значению на завершающей стадии полирования. При этом потери излучения на отражение уменьшаются.

9. Экспериментально установлена основная закономерность изменения оптических характеристик МПС при выщелачивании силикатных стекол. Эти изменения состоят из участка нестационарное выщелачивания исходной поверхности и участка стационарного выщелачивания самого стекла. При этом для свинцовосиликатных стекол на участке нестационарного выщелачивания характерно появление слоя с показателем преломления большим, чем в объеме стекла, а на участке стационарного выщелачивания - появление слоя

с меньшим показателем преломления, чем в объеме стекла. Длительность процесса нестационарного выщелачивания.определяется исходным состоянием поверхности стекла, его химической устойчивостью и условиями выщелачивания.

10. С помощью комплекса методов установлен факт внедрения частиц абразива или продуктов его разрушения в ПС обрабатываемой детали. В известных теоретических работах этот факт не учитывался. Несомненно, что для процессов полирования обнаруженный эффект не может быть несущественным - он должен быть учтен наряду с прочими физико-химическими взаимодействиями.

Можно надеяться, что учет этого фактора позволит более по, но представить тонкие детали процессов полирования.

11. Опытным путем выявлена закономерность изменения световой поверхностной проводимости и поляризуемости субтонкого ело. на поверхности кварцевого сгзкла в зависимости от энергии облу

аения ионами Аг4, состоящая в увеличении поверхностной проводимости и поляризуемости слоя до энергии Е =0,75 кэВ, вызванного появлением зарядовых дефектов в стекле и уменьшением их при энергии 0,75-1,5 кэВ.что обусловлено радиационно стимулированным отжигом этих дефектов.

12. Предложен возможный механизм формирования модифицированного слоя при ионно-плазменном распылении силикатного сте-' кла ионами Аг+, состоящий в появлении субтонкого слабополяри-зуемого слоя на поверхности стекла, поглощающего энергию излучения в области БУФ.

13. Предложен способ определения трещиноватого слоя на голированной поверхности кварцевого стекла методом ИК-эллип-гометрии.

14. Предложен гидролизный механизм формирования градиентных волноводных слоев для ряда фтореодержащих силикатных стекол, обусловленный взаимодействием фторидных единиц стекла с зодой и установлено влияние свойств волноводных слоев на химическую устойчивость стекол.

15. Разработан способ просветления хальиогенидных стекол в области 5-15 мкм путем создания на поверхности стекла глу-Эокого регулярного микрорельефа.

Новым научным направлением в оптике является

развитый в работе единый методологический подход к решению за-а,ач о взаимодействии поляризованного света с модифицированными поверхностными слоями, в том числе с глубоким микрорельефом, позволяющий исследовать закономерности изменения физико-<имических свойств в зависимости от механизмов формирования товерхности.

Практическая ценность полученных результатов состоит в георетическом обосновании и практическом развитии поляризаци-энно-оптических методов исследования свойств поверхности оптических материалов, а также в возможности экспрессного кон-гроля качества обработки поверхности.

Полученные.в работе теоретические и экспериментальные закономерности изменения оптических характеристик модифицированных ПС и возможности их контроля открывают путь к усовершенствованию технологии обработки оптических материалов.

Это, в свою очередь, создает предпосылки для прогнозирова-

ния уменьшения потерь излучения на отражение и пропускание оптических элементов.

Наиболее перспективным в практическом отношении является изучение оптических эффектов при отражении света от поверхности с глубоким микрорельефом, размеры которого в поперечнике сопоставимы с длиной световой волны. Такая поверхность может быть как антиотражаюцей в широкой области спектра, так и при условиях волноводного резонанса может отражать свет определенной длины волны, т.е. служить избирательным фильтром.

Работа выполнялась в рамках плановых научно-исследовательских работ ГОИ им.С.И.Вавилова, Комплексной программы развития производства оптических сред на 1981-1985гг. и до 1995г., утвержденной Министерством и направлена на решение важной народнохозяйственной проблемы 0.72.04 по Постановлению ГКНТ и Президиума АН СССР от 10.11.85 №573/137 (задание 0515И).

Теоретические разработки и полученные результаты нашли применение на ряде предприятий, что подтверждается актами внедрения, приведенных в Приложении к диссертации.

Полученные теоретические и экспериментальные результаты позволили сформулировать следующие защищаемые положения:

1. Новый методологический подход к решению задачи об отражении поляризованного света от неоднородных и анизотропных поверхностных слоев, основанный на решении волновых уравнений Максвелла методом возмущений с использованием в качестве малого параметра отклонение среднеинтегрального значения диэлектрической проницаемости от объемного значения.

2. Точное решение волновых уравнений для экспоненциального асимптотического профиля диэлектрической проницаемости при произвольных углах падения и поляризации падающей световой волны на основе использования чрезвычайно быстро сходящихся рядов.

3. Решение задачи об отражении поляризованного света от шероховатой поверхности. При этом шероховатая поверхность рассматривается как реализация случайного процесса, что является наиболее общим подходом к данной проблеме. Впервые получены фазовые соотношения для р- и 5-компонент зеркально отраженной составляющей.

4. Аналитическое решение обратной задачи эллипсометрии для определения световой поверхностной проводимости и поляри-

зуемости субтонких проводящих или слабополяризуемых поверхностных слоев.

5. Приближенные решения задачи об отражении света от поверхности с глубоким регулярным микрорельефом путем использования эффективных пристеночных граничных условий. Это решение объясняет минимальное отражение и высокое пропускание в широком спектральном диапазоне.

6. Обобщение результатов комплексного исследования оптических и концентрационных свойств поверхностных слоев оптических материалов на различных стадиях технологического процесса модификации поверхности для создания элементов с минимальными потерями излучения на отражение и пропускание.

7. Обоснование гидролизного механизма формирования волно-водных слоев для ряда фторсодержащих силикатных стекол, обусловленного взаимодействием фторидных структурных единиц стекла с водой в процессе их обработки, хранения и эксплуатации.

8. Способ просветления халькогенидного стекла путем создания на его поверхности глубокого регулярного микрорельефа, увеличивающего пропускание на 18-20 % для области спектра 5-15 мкм. На способ получено авторское свидетельство № 1725542 от 8 декабря 1991 г.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались на четырех Всесоюзных конференциях по эллипсометрии (Новосибирск 1977,1981, 1985,1989 гг.), на 1У Всесоюзной конференции по поверхностным силам (Москва 1979г.), на П и 11 Всесоюзной школе по физике,химии и механике поверхности (Черноголовка 1979г.), на 1У,У,У1 Всесоюзных конференциях по кварцевому стеклу (Ленинград 1979, 1981,1985гг.), на 1У Всесоюзном симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел - "РЭМ 84" (Звенигород 1984г.), на IX Всесоюзной научно-технической конференции "Неразрушающие физические методы и средства контроля" (Минск 1981г., на УП и УШ Всесоюзных совещаниях по физике поверхностных явлений в полупроводниках (Киев 1983г., Ташкент 1984г.), на УШ Всесоюзном симпозиуме по чеханоэмиссии и механохимии твердых тел (Таллин 1981г.), на П этраслевой конференции по химически нестойким стеклам (Москва 1985г.), на УП Всесоюзном симпозиуме по оптическим и спектра-

льным свойствам стекол (Рига,1986г.), на УШ Всесоюзной конференции по стеклообразному состоянию (Ленинград,1986г.), на I Всесоюзной конференции "Диагностика поверхности" (Каунас,1986г)

Основные результаты диссертации изложены в 30 печатных работах, в книге Пшеницын В.И., Абаев М.И., Лызлов Н.Ю. "Эллип-сометрия в физико-химических исследованиях" Изд.Химия, Ленинград, 1986г., с.152 (в 1-Ш главах), в ХП главе монографии Б.В. Мэффе "Рефрактометрические методы в химии", Ленинград, изд. Химия, 1984г.,350&, в статье В.К.Пшеницына, А.В.Мишина Применение эллипсометрии и олсе-спекгроскошш для изучения поверхностных слоев стекла, с.261-276, в сб.Физика и химия силикатов под ред.акад.М.М.Щульца, Л.,изд-во Наука, 1987, 277с. Полный список работ приведен в конце диссертации.

Личный вклад автора состоял в идейной постановке теоретических и экспериментальных исследований, . в разработке теоретических и методических вопросов, в проведении экспериментальных работ, в написании статей и книги, в анализе результатов и обосновании основных выводов и защищаемых положений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из предисловия, шести глав, заключения, приложения, списка литературы (133 наименований). Содержит 264 страниц машинописного текста, включает 39 рисунков, 20 таблиц .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В предисловии дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации. Сформулирована цель работы, кратко изложены ее основное содержание, новизна, новое научное направление, практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту.

I. Эллипсометрия неоднородных поверхностных слоев

Для применения эллипсометрического метода к неоднородным слоям требуется решить точно или приближенно обыкновенные дифференциальные уравнения, к которым сводится система уравнений Максвелла с одномерной зависимостью £ (2). Причем решение требуется знать одновременно для р- и 5 - поляризации и для произвольных углов падения. Известно довольно много частных одномерных решений уравнений Максвелла, но они обычно не универсальны в указанном смысле. Кроме хорошо известного случая

эднородного слоя, нам удалось в разделе 1.1 найти только одну эеальную возможность представления общего аналитического решетя в удобном для практического применения виде. Такой случай встречается при изменении диэлектрической проницаемости с глу-5иной по закону

(ось £ направлена в глубь среды, £ =« О соответствует ее границе, с1 - имеет смысл характеристической толщины слоя). Как видно из (I), имеет смысл асимптотического, объемного значения величины & (X), а - ее значения на границе с вершей средой. Допустимо как <£д (разуплотненный слой), так и ><£, (уплотненный слой).

В этом случае для амплитудных коэффициентов отражения получены следующие выражения:

- (А-1УСА+1), Л, ш (&-!)/(&-!) (2)

где

Lßdl^

tu J-JJ

сад

Д- iß>dccsO

ö- <X9 " "" " . fl

Члены рядов Cm и Сгл определяются рекурентньми соотношениями:

С*

, (j jg.)

Ч,., v -zip)

<—•

-^ÖL = U i*.) fa - /А ¿Ofj/2/yy - J- .

^ t) **»(£,-Zip)' ' "-

Для простоты примем, что коэффициенты рядов Со *» С0 » I, ß = 2п/Л > Р -S!nl6 iß ~ волновое число в вакууме, 9 -

угол падения, О/»р > 0.

Ряды, входящие в эти выражения, сходятся чрезвычайно быстро. Это было показано аналитически и проверено численно.

Рассмотрены предельные случаи, которые, кстати, являются хорошей проверкой вычислений в целом. В частности, в случае малости

-<£ Б сравнении с 5, и В4 из соотношения (2) получается известное борновское приближение. Другой интересный предельный случай получается, когда величины^с/ 11

пропорциональная ей р/к калы. Это область применимости известной формулы Друде.

В разделе 1.2 решена задача об отражении поляризованного света от неоднородных изотропных и анизотропных поверхностных слоев. Решением волновых уравнений Максвелла методом возмущения получены амплитудные коэффициенты отражения ж приближенное ураг нение для амплитуд и фаз отраженного поляризованного света с расширенными границами применимости по сравнению с приближениями Друде и Борна.

Новизна решения волнового уравнения заключается в удачном выборе в качестве малого параметра среднеинтегрального отклонения диэлектрической проницаемости в ПС от ее объемного значения а именно: _ Тг , . . ,

У ~ ]

В отсутствии анизотропии в слое и подложке из полученных общих соотношений для амплитудных коэффициентов отражения получается приближенное уравнение элдипсометрии для неоднородного

где

л - 6 _. /—--—г"1 у,

4" 7Щ ' Р «-

£ - значение диэлектрической проницаемости в объеме материала, в общем случае оно может быть и комплексным,

относительный коэффициент отра -жения для* резкой границы раздела, а(к}~ профиль диэлектрической проницаемости в ПС, $ = угол падения световой волны.

Уравнение (3;, включающее в себя как крайние случаи приблп жения Друде и Борна, применимо в более широкой области изменен! толщины и показателя преломления слоя. Экспоненциальный множитель в уравнении (3) зависит от длины волны и угла падения,

'о позволяет путем много.угловых, спектральных или имерсион-к измерений величины выбрать оптимальные условия экспе-1мента и оптическую модель поверхностного слоя, адекватно шсывакщую исследуемую отражающую систему.

В разделе 1.3 решается задача об определении оптических фактеристик ПС методом эялипсометрии неразрушающим способом. >лучены удобные для практики аналитические решения прямой и >ратной задачи эялипсометрии в рамнах первого борновского зиближения. Эти решения реализованы для наиболее употребитель-IX модельных видов профиля: однородный, линейный, экспонен-гальный, с экстремумом функции Л (2) внутри слоя.

Сравнительный анализ ошибок по точным и приближенным формам показал, что при малых отклонениях показателя преломле-1я от объемного значения 0,05) погрешность в расчете

жазателя преломления составляет 2-Ж от величины его откло-зния, при больших отклонениях (более 0,1) ошибка составляет >10% от величины отклонения и в области толщин от 10 нм до 30 нм не превышает Это вполне удовлетворительно для про-

здения качественного и количественного анализа исследуемого эоцесса методом эллипсометрии.

П. Эллипсометрия шероховатой поверхности

Развитая во многих работах теория отражения света от шеро-эватых поверхностей строилась с точностью до первого порядка гносительно <о /Я С -среднеквадратичная высота шерохова-эсти, Я - длина световой волны), что не позволяет определять азу отраженной волны. Для ее выявления расчеты следует прово-лть с учетом второго порядка относительно

Вторая глава диссертации посвящена решению этой задачи и рактическому применению полученных амплитудно-фазовых соотно-эний для определения среднеквадратичной высоты шероховатости длины пространственной корреляции в случае диэлектрических металлических зеркал. При этом шероховатость рассматривается ак реализация случайного процесса, что является наиболее об-т подходом к данной проблеме.

Изложим вкратце общие результаты разделов 2.1-2.3. Обозна-им угол падения О и угол преломления У , а также невозму-енные амплитуды отраженной волны для обоих направлений поля-изации:

, n s °>sG ~ffTcos У Cos 9

Выбираем условный период L =2п/а, который должен быть существенно больше остальных встречающихся в расчете длин,и разлагаем рельеф поверхности в ряд фурье

bsSMsIJ>(>». »Jexp[- i-a(n,x. * hyj]

с суммированием по всем парам целочисленных т к /2 , кроме /п я Л. » 0.

При этом ¿'-j:lPfa,/>jj*

а коэффициент корреляции

У) х Igif^ ¡Р(»>.н)1е*р[- ¿Р(М тс * JiyjJ

Полученные малые приращения и S'Rj за счет шероховатости к амплитудам ftp и ¡¿^ выражаются формулами:

+ fFoojoJfy У/- CPS Р +

-ty-ejACWp^w-zj^Li-, ./г л „ f

(CCS О +f?ces?Mes -

»1 'I

где

/>=**Л, е/а, ъ'С&^&^г-фЗфЪ

£ - диэлектрическая проницаемость подложки, Р (-амплитуды Фурье гармоник шероховатой поверхности.

Изложим некоторые результаты расчетов, ограничиваясь слу-. чаем статистически изотропной шероховатости. Для диэлектриков и металлов были выполнены расчеты с некоторыми правдоподобными функциями Я (Ъ): экспоненциальной и гауссовой. При плавном спадании корреляции конкретный вид функции (Z) существенно!

Р ilzcesQ +a>j V

ли не играет. Однако важное значение имеет сам масштаб кор-ляции. Для длинноволновых неровностей можно пренебречь вкла-м в (4) от тех »7 и /7 , которые соответствуют отрицатель-м подкоренным выражениям. Тогдаи остаются практичес-

вещественными, а это значит, что из эллипсометрических па-метров в основном меняется У , но не 4 . Известная френелев-ая картина при этом как бы смещается в сторону меньших углов дения. Напротив, при уменьшении длины корреляции все большую ль играет изменение Д , напоминающее эффект слоя.

Параметры У и Д для поглощающих сред одинаково сильно двержены влиянию шероховатости поверхности. Заметим еще, что и очень большом поглощении, характерном для металлов, эффек-: шероховатости как бы нивелируются в своей качественной оп-деленности и становятся похожими на другие факторы: анизот-пию, пространственную дисперсию, переходный слой и т.д. Это ложняет решение обратных задач.

Следует заметить, что полученные соотношения (4), конечно, учитывают наличие оксидной пленки на шероховатой поверхнос-в случае металлов и приповерхностного слоя под шероховато-ью для диэлектриков. Однако эффект, вносимый шероховатостью, личается от такового, обусловленного пленкой, угловой зави-мостью.

Раздел 2.4 посвящен экспериментальной проверке полученных ше соотношений (4), при определении высоты шероховатости по меряемым поляризационным углам Д и ^ . Б качестве объектов следования были выбраны медные зеркала алмазного точения,как ежеполированные, так к хранимые на воздухе в течение одного да.

Результаты определения высоты шероховатости в сопоставле-и с данными независимых методов представлены в табл.1. Дане табл.1 свидетельствуют о хорошем совпадении результатов, лученных независимыми методами. Для свежеполированных образ-в (1-4) высота шероховатости определялась без учета оксидных енок. В случае образцов, хранимых на воздухе в течение года, счеты проводились с учетом окисных пленок на поверхности ркал. При этом мы считали, что поправки от шероховатости и иеной пленки аддитивно складываются.

Удовлетворительное совпадение высоты шероховатости, полу-нное эллипсометрическим методом по светорассеянию, подтверж-

дает справедливость такого приближения в данном случае.

Таблица I

Сопоставление высоты шероховатости по данным эллипсометрии, профилометрии и светорассеянию

6 град Г град, мин 4 Высота шероховатости <5 , нм Условия обработки и измерения

обра зца град, мин расчет по V и 4 эксперимент

I 50 55 44,29 44,22 149,48 141,52 10,5+1,0 10,0+1,0 Алмазное точе ние. Данные и светорассеянь-

2 65 70 75 44,25 44.11 44.12 118,38 103,32 85,56 7,2+1,0 7,0+1,0 То же

3 65 70 75 42,57 42,56 42,23 117,22 102,20 83,15 4,5+0,5 4,0+1,0 Сулерфинишна^ полировка. Данные по профилометриу

4 65 70 75 44,08 44,07 44,15 118,38 103,14 84,44 7,2+0,5 7,0+1,0 После отжига. Данные по профилометриу

5 60 65 70 75 43,32 43,15 43,13 43,15 121,08 108,05 92,06 73,21 6,0+1,0 7,0+1,0 Алмазное точе ние. Хранение на воздухе в течение I го£ Данные по све торассеянию

(21,0+2,0) нм, П = г ~ "д. 1,6

Ш. Методы эллипсометрического анализа неоднородных поверхностных слоев и шероховатых поверхностей

В третьей главе изложены некоторые нестандартные методы решения обратной задачи эллипсометрии для неоднородных слоев шероховатых поверхностей, основанные на методе математическог и физического моделирования профиля показателя преломления и профиля высот микронеровностей шероховатой поверхности., Рассл трены также основные закономерности изменения поляризационно-опгических характеристик неоднородных слоев и шероховатых поверхностей. Приведены практические примеры использования пре;

.гаемых методов эллипсоыетрлчеспого анализа применительно к :тическим стеклам.

При интерпретации эллипсометрических результатов следует ¡итывать, что каким бы точным ни было математическое решение ¡ратной задачи эллипсомегрии для конкретной отражающей систе-[, оно справедливо лишь в рамках тех физических предпосылок, I которых основан сам выбор модели поверхностного слоя. В то ! время потребности практики требуют более детального изучил свойств поверхностных слова и физико-химических механиз->а их формирования на различных этапах технологического про-¡сса. Это обстоятельство заставляет расширять вид используе-IX моделей отражающих систем и ужесточать требования к прини-1емым решениям о соответствии той или иной модели поверхностно слоя объекту исследования. В эллипсометрии, как и в дру-IX оптических методах, адекватность модели и объекта исследо-шия оценивается на основе принципа максимального правдоподо-ш с помощью некоторого функционала, значение которого завита от экспериментальных и расчетных параметров и ошибок их 1ределения, а также от используемой модели поверхностного слся.

В существующих методах решения обратной задачи эллипсомет-т по одному и тому же функционалу одновременно проводятся и гализ точности решения системы нелинейных уравнений и адеква--юсть модели поверхностного слоя объекту исследования. Практи-а показывает, что это приводит к неоднозначности в решении 5ратной задачи эллипсометрии. Для выхода из такой ситуации в азделе 3.1 третьей главы предложен метод последовательного леченного анализа результатов эллипсометрических измерений.

Для успешного применения в эллипсометрии метода последова-ельного усеченного анализа необходимо разделить две разнород-ые по своей сути задачи, которые хотя и взаимосвязаны, но олжны решаться последовательно:

- расчет оптических параметров для различных моделей от-ажающих систем, решаемый численными методами с использовани-м целевой функции для любых измерительных ситуаций;

- установление адекватности модели поверхностного слоя бъекту исследования, решаемое на основе принципа максимального равдоподобия с использованием критерия качества по результатам ллипсометрических измерений, проводимых в оптимальных условиях ксперимента.

При этом следует различать выбор оптимальных условий эксперимента с целью достижения наибольшей точности определения оптических параметров конкретной отражающей системы и выбор оптимальных условий эксперимента с точки зрения наибольшей ве роятности правильного решения о соответствии модели поверхностного слоя объекту исследования. В последнем случае эллипсо-■метрический анализ основывается на прогнозировании поведения поляризационных углов Д и У и возможных ошибок их измерений и в различных измерительных ситуациях для различных моделей отражающей системы.

В качестве оптимальных условий эксперимента выбирается тс интервал значений углов падения светового пучка, для которых погрешности измерений к меньше наименьшей разности т< оретических значений поляризационных углов Дт и Н,г для различных моделей ПС. Дня выбора адекватной модели отражающей а ртемы объекту исследования необходимо в оптимальных условиях эксперимента измерить поляризационные углы и и оцени' истинную величину погрешностей и . Сравнение расчетных значений -Л и у с экспериментальными значениями Л и проводится на основе критерия качества с учетом истинных ошибок измерений и .

В этом случае никакой минимизации функционала путем вари ации параметров отражающей системы, как это обычно делается при расчете оптических параметров с использованием целевой функции, не производится. Если в условиях эллипсометрическог эксперимента измеренным значениям поляризационных углов Дэ Уа может соответствовать Уп. -альтернативных моделей отража щей системы, то необходимо вычислить все возможные значения функционала ^,,соответствующие различным модельным представ лениям о поверхностном слое, и, сравнив их между собой, отбр сить все решения, удовлетворяющие экспериментальным данным с уровнем достоверности , где вС - заданный уровень дост

верности результатов. В этом случае можно считать, что при с мых неблагоприятных условиях эксперимента выбранная модель г верхностного слоя будет лучше соответствовать отражающей сис теме. Если требуется уточнение значений оптических параметре ПС, то для выбранной модели ПС определяются оптимальные услс вия эксперимента, при которых достигается наименьшая ошибка их определении и затем по измеренным в этих условиях значен; поляризационных углов проводится расчет этих параметров.

В том случае, если значения <34 и <о^ во всех возмолных 1змерительных ситуациях превышают величину разности теоретически значений поляризационных углов для различных моделей отра-:ающих систем, то необходимо привлечение априорной информации структуре слоя, либо использование модели однородного слоя. !ри этом необходимо подчеркивать, что параметры такой отражаю-;ей системы является среднеинтегральными (для тонкого ПС) или :ачественными.

В разделе 3.2 рассматривается шероховатая поверхность с 'четог., Г.". Дня этого используются совместно результаты, полу-(енные в двух предыдущих разделах, следующим образом. Поправки : невозмущенным значениям коэффициентов отражения получены в )амках теории возмущения и поэтому должны быть малы. Поэтому южно считать, что для обсуждаемой ситуаций поправки за счет ^однородности ПС (3) и шероховатости поверхности (4) должны кладываться аддитивно.

Для проверки такого утверждения определялись параметры ше-юховатости поверхности кварцевого стекла эллипсометрическим |етодом с учетом ПС и с помощью профилометрии. Результаты при-;едены в табл.2.

Таблица 2

Экспериментальные значения Л , У и расчетные значения параметров шероховатости

!Га >бр Г| -41 Л мин ^'■Ьг А у Л ср с/ ср мкм ¿Л

50 60 ¿д Г"мкм

экспе римент расчет

I 181", 30* 9,00' -2'; 24' 6Г39 18 0,8 1,468 0,30 -

2 181', 21' 8с,5б' -2*,0' 6", 48' 26 0,4 1,467 0,32 -

3 181,09 9,04 -2,06 6,33 21 0,3 1,468 0,45 -

4 181,14 9,00 -2,39 6,40 28 0,2 1,461 0,37 -

5 180,36 8,44 -1,06 6,55 15 0,2 Г,459 0,24 10

6 180,55 8,50 -1,07 6,52 22 0,03 Г,460 0,59 16

7 180,01 8,38 -0,03 7,01 9 0,4 1,458 1,19 5

8 180,04 8,38 -0,04 7,00 4 0,03 1,458 0,16 5

|римечание: Х?^ - среднеарифметическая высота шероховатости,из-[еренная на профилометре марки "Талисгепдлина [еровностей,/2„ ><3е»,- средние значения показателя преломления [ толщины поверхностных слоев.

Сравнение значений среднеквадрагической высоты шероховатости, полученных двумя независимыми методами, вполне удовлетворительно. Таким об разом, утверждение об аддитивности вклада пс правки подтверждается, по крайней мере, качественно.

Кроме того, из результатов табл.2 видно, что параметры шероховатости и толщина поверхностных слоев зависят от айда обра ботки. Образцы (1-4) соответствуют механической обработке, (5-6) - химической и (7-8) - конно-плазменной. Причем одной и той же высоте микрорельефа, например, для образцов №3 и №6, сс ответствуют разные длины корреляции, что сказывается на велич! не рассеянного света. С другой стороны, отношение /¿Г для образцов №1 и №7 одно и то же, хотя сами величины <о и 2Г ра; личаются вдвое, поэтому о качестве обработки следует судить н( только по тангенсу угла наклона ( <а ), но и по параметрам ¿и <П в отдельности. Во всех случаях необходимо определять и глубину нарушенного слоя, поскольку при малой шероховатости последняя может иметь большую величину и, наоборот, при болыш шероховатости нарушенный слой может быть малым.

В разделе 3.3 рассмотрены основные закономерности изменен: состояния поляризации отраженного светового пучка в зависимое от используемой модели ПС. Если оптический профиль ПС описыва ся монотонно убывающей до объемного значения Л0 функцией лин ной, экспоненциальной или гауссовой, то поляризация отраженно света будет только левоэллиптической л ¿2%), либо тол

ко правоэллилтической СЦ ) при описании оптического пр

филя ПС монотонно возрастающей до объемного значения функцииЛ Если оптический профиль ПС описывается знакопеременной функци Л(А) относительно , то отраженный световой пучок может иметь как левоэллиптическую, так и правоэллиптическую поляриз цшо. В этом случае направление вращения вектора напряженности электрического поля зависит от положения экстремума' функции/^ внутри слоя и величины отклонения показателя преломления ПС в окрестности этого экстремума от объемного значения /1^ .

Установленные основные закономерности изменения поляризаи онно-оптических характеристик неоднородных слоев позволяют ра делить классы функций по виду - номограмм. В то же время

в рамках одного класса функции трудно отделить один вид профк ля от другого,так как они имеют близкие по виду Д - Ц/ -номо-

лы и для этого требуется высокая чувствительность прибора, объективной интерпретации результатов на практике достаточ-этя бы иметь возможность отделить один класс функции от эго.

Гаким образом, выявленные закономерности изменения поляри-энных углов 4 и У в зависимости от условий их измерения, оптического профиля и его параметров позволяют в ряде слу-значительно упростить эллипсомегрический анализ неоцнород-поверхностных слоев.

Достоинством такого методического подхода к анализу иссле-ой отражающей системы является то, что при наименьшем коли-ве измерений достигается наибольшая достоверность результа-при наименьшей ошибке определения оптических параметров ПС. е того, при данном подходе можно сравнивать различные по й физической природе модели отражающей системы (шероховатые рхности, неоднородные, анизотропные, проводящие слои), что ма трудно осуществить при традиционных методах решения обой задачи, при которых проводится одновременное определение самой адекватной модели ПС, так и ее параметров с использо-:ем минимизации некоторого функционала. Известно, что в этом [ае не всегда удается выбрать целевую функцию, которая бы :а только один минимум.

Кроме того, при наличии нескольких корней при решении сис-I нелинейных уравнений данный метод позволяет найти истинный !нь, удовлетворяющий физическому смыслу, т.е. устранить не-)значносгь решения" обратной задачи эллипсометрии. На основе данного метода разработаны алгоритмы и программы выбора оптимальных условий эксперимента и для расчета опти-сих параметров неоднородных слоев и шероховатых поверхностей.

1У. Эллипсометрия субтонких проводящих или

легкополяриз.уемых поверхностных слоев или пленок

Малая характерная толщина слоя по сравнению с длиной волны служит препятствием для точного нахождения оптических кон-чт слоя из наблюдений. В разделе 4.1 предложена квазимикро-1ическая теория отражения света, обобщающая теорию Друде :лучай, когда поверхностный слой является сильно проводящим легкополяризуемым. Для описания подобных систем оказывается остаточным разложение по малому параметру с1 ¡Л как это де-ось в теории Друде, поскольку приходится малые параметры

умножать на большие коэффициенты, связанные с сильным поглощением ПС. В теории не учитывается структура ПС, так как заранее ясно, что структуру слоя на толщине много меньше длины волны определить из эксперимента нельзя. Поэтому с самого начала вводятся некоторые суммарные комплексные параметры слоя, характеризующие: высокочастотную поляризуемость слоя в вертикальном направлении (¿в (имеет размерность длины) и высокочастотную поверхностную проводимость в горизонтальном направлении (имеет размерность скорости). При таком подходе граница между средами формально считается бесконечно тонкой. В этом случае не возникает вопроса о справедливости использования макроскопических понятий показателя преломления и толщины ПС, которые не входят в конечные выражения для коэффициентов отражения, получаемые решением уравнений Максвелла. При этом параметры о1 и входят в граничные условия. Отношение коэффициентов отражения для р- и^* поляризации дает основное уравнение эллипсометрии вида:

где

** * пг Л/ А лг

г. л, % ^

ъ I +

П1 * г--—

Здесь и /?, - показатели преломления верхней к нижней среды (/Ъг может быть комплексным), $ и у - углы падения и преломления света, фС и - безразмерные параметры, связанные с поляризуемостью и поверхностной проводимостью слоя соотношениями «¿■»¿»^^р^'^в^Д »у? и С - длина волны и скорость света в вакууме. В разделе 4.2 показано, что формула (5) позволяет находить по экспериментальным значениям А н У как высокочвс тотну! поляризуемость в(в , так и проводимость ^ . Очевидно, надо иметь измерения У* и Д минимум при двух значениях углов

адения & , если показатели преломления обеих сред известны. ;йствительно, тогда каждое полное эллипсометрическое измере-1е приводит к зависимости между сС и £ вида

;е коэффициенты П7, , , />3', ^'известные величины, ¿брав пару не слишком близких между собой значений 6 , можно шисать две зависимости между Л и £ , сравнение которых да-с уравнение четвертой степени для одной неизвестной /3 • Если ;е основные предпосылки справедливы, то по любой паре О = ш & = должны получаться одни и те же комплексные значения ?С и уЗ • Строго говоря, речь идет только об одном, истинном зшении, другие корни уравнения четвертой степени реального «ысла не имеют и не обязаны удовлетворять никаким условиям по-роянства. Из энергетических соображений должны выполняться ус-эвия&^О 0.

Разделы 4.3 и 4.4 посвящены экспериментальной проверке размотанного метода определения поляризуемости и поверхностной эоводимости слоя на примерах исследования тонких металлических хенок и ионно-модифицированной поверхности кварцевого стекла, тедует отметить, что для тонких металлических пленок на диэлек-эике, предложенный метод по точности эквивалентен кяассическому. отличие от классического подхода, где оптические константы /Ь К немонотонно зависят от толщины пленок, поверхностная про-здимость и поляризуемость слоя монотонно увеличиваются с тол-•шэй по абсолютной величине. На практике, где не требуется ■¡ание оптических постоянных, а необходим только контроль толщи-л пленок, использование параметров и еС может оказаться злее предпочтительным.

В разделе 4.4 методами эллипсометрии и спектрофотометрии ВУФ области спектра вурамках макро- и квазимикроскопической эделей ПС исследованы основные закономерности изменения опти-эских свойств ПС, образующегося при распылении полированного зарцевого стекла ионами аргона различной энергии. Опытным /тем установлено, что при ионно-плазыенной обработке образует-ч слой, оптический профиль которого имеет сильно градиентную 5ласть толщиной 4-8 нм и слабо градиентную область толщиной Э-.?00 нм и показателем преломления, изменяющимся по экспонен-

циальному закону по глубине ПС. Тааде показано, что при распылении поверхности кварцевого стекла происходит смещение границы пропускания в длинноволновую область спектра. Причем, чем больше значение световой поверхностной проводимости, тем больше и смещение границы пропускания. Отметим, что отжиг радиационных дефектов приводит к повышению пропускания во всей ВУФ области спектра.

Выявлена закономерность изменения световой поверхностной проводимости и поляризуемости субтонкого легкополяризуемого слоя на поверхности кварцевого стекла в зависимости от энергии облучения ионами аргона, состоящая в увеличении поверхностной проводимости и поляризуемости слоя до энергии Е=0,75 кэВ, вызванным появлением зарядовых дефектов на поверхности стекла и уменьшением их при энергии 0,75-1,5 кэВ, что обусловлено радиационно, стимулированным отжигом этих дефектов. Предложен возможный механизм формирования модифицированного слоя при ионно-плазменном распылении кварцевого стекла ионами Аг+, состоящий в появлении субтонкого слабополяризуемого слоя на поверхности стекла, поглощающего энергию излучения в области КУФ.

Сопоставление результатов эллипсометрии и спектрофотометрии показало непосредственную корреляцию между оптическими параметрами ПС и спектральной характеристикой пропускания в УФ области спектра. Это позволит в дальнейшем прогнозировать поведение спектров пропускания силикатных стекол в УФ области по данным эллипсометрии, полученных в видимой области спектра.

)

У. Исследование модифицированных поверхностных слоев силикатных стекол

В пятой главе дается обобщение результатов комплексных исследований оптических и концентрационных характеристик модифицированных поверхностных слоев ряда натриевоалюмоборосиликатных, свинцовосиликатных и фторсодержащих стекол.

Под понятием "модифицированный слой" (МС) имеется в виду поверхностный слой, в котором физико-химические свойства отличаются от свойств объемной части. Так, например, согласно Вей- -лю, поверхностные слои на стеклах можно рассматривать как "модификация стекла, все свойства которой градиентны от геометрической границы раздела к объему". Причиной образования таких слоев может служить любое как целенаправленное, так и спонтан-

з физико-химическое воздействие на поверхность материала -*ры частиц абразива при шлифовании и полировании,ионно-плаз-шое полирование,химическое травление,ионный обмен и т.п.

В настоящее время понятие "модифицированный слой" в литера-эе не является общеупотребительным. С другой стороны понятие здифицированная поверхность" находит применение. С нашей точ-зрения, имея в виду полученную к настоящему времени сумму 1ний о свойствах поверхности твердого тела,, введение понятия адифицированный слой" необходимо, так как последнее включает :ебя модифицированную поверхность и то, что находится под Я. Попытка определения такого понятия приведена выше.

В разделе 5.1 на примерах исследования стекол К-108 и ТФЮ казана возможность использования оптических характеристик МС * контроля качества обработки поверхности. За критерий качес-а обработки приняты те значения показателя преломления и тол--1ы модифицированных слоев, которые остаются неизменными при тьнейшегл полировании. Типичный характер зависимости оптичес-х характеристик МС от глубины съема материала или времени об-5отки позволяет говорить об общей закономерности изменения по-зателя преломления и толщины слоя, которая заключается в плави асимптотическом приближении показателя преломления МС к объ-ному значению сверху на завершающей стадии полирования. Толщи-МС при этом уменьшается и достигает определенного постоянного ачения. При изменении условий полирования общая закономерность ведения поляризационно-оптических характеристик МС сохраняется и других численных значениях показателя преломления и толщины оя. Это позволяет предложить метод эллипсометрии для неразру-ющего контроля качества обработки поверхности стекол, что повет оптимизировать процесс обработки оптических деталей, по-рхность которых по своим физико-химическим свойствам будет ;го отличаться от объема.

В разделе 5.2 подробно изучено влияние МС на оптические ойства полированного кварцевого стекла в ИК области спектра, также дан способ определения глубины трещиноватого слоя мето-м эллипсометрии в видимой и ИК областях спектра.

Из математического анализа экспериментальных данных было вы-лено, что основной вклад в изменение поляризационных углов Д и 1 в видимой области спектра вносит сильно градиентная область с толщиной до 0,6 мкм. В ИК области спектра изменение Л и V

в процессе полирования образцов в основном определяется градиентами показателя преломления и коэффициента поглощения протяженной области МС, соответствующей трещиноватому слою.

Раздел 5.3 посвящен учету влияния МС на коэффициенты отраж! ния и пропускания. Из-за наличия МС реальные фотометрические х. рактеристики не только не совпадают с расчетными, но и могут т прерывно меняться в процессе хранения и эксплуатации. Учет опт! ческих характеристик МС, измеренных эллипсометрическим методом позволяет уменьшить ошибки при определении коэффициентов отраж! ния и пропускания ослабителей излучения.

В разделе 5.4 представлены результаты исследования потерь излучения на полированной поверхности кварцевого стекла в зависимости от физических параметров МС. Потери излучения на оптических деталях определялись также независимо в оптическом резонаторе по методу калиброванных потерь. Некоторые результаты эт; исследований приведены в табл.3.

Таблица 3

Сравнение экспериментальных и теоретических величин потерь излучения с учетом оптических характеристик

модифицированного слоя

Образец Поверхность Л град, мин. У град, мин. п * им Результаты расчета потерь излуче- Эксперимент, значения потерь, %

I А 179.57 8.40 1,4578 146 0,227 0,30 0,32

Б 180.19 8.40 1,4681 18 0,068

2 А Б 179.56 180.05 8.42 8.41 1,4585 1,4582 138 II 0,435 0,328 0,76 0,80.

3 А Б 179.40 180.02 8.39 8.39 1,4593 1,4575 216 120 0,193 0,143 0,34 0,40

4 А Б 179.43 179.41 8.40 8.38 1,4585 1,5130 189 241 0,294 1,136 Г, 43 1,47

Примечание. Значения Л и У приведены для угла падения

света 50°. Показатель преломления (% материала принят равным 1.4570. Значение Ли«/ -Средние по углам 50 и 60°. Погрешность измерений потерь составила 0,02 %.

Как видно из табл.3, при одинаковой чистоте и точности мы поверхности пластин имеется разброс величины потерь из-;ения на них, который обусловлен различными параметрами МС. чем, при малых отклонениях показателя преломления МС от объ-ого значения и малой толщины МС, свойства МС приближаются к емным. При этом потери излучения, вызванные наличием МС, ми-альны. Поэтому целесообразно применять метод эллипсометрии оценки качества обработки внутрирезонаторных элементов по ическим характеристикам МС. В литературе достаточно широко рассмотрены полирующие свой-а различных полирующих суспензий и исследовано их влияние на цесс полирования. Однако совершенно не исследовалось влияние азива на оптические свойства МС. В разделе 5.5 представлены результаты изучения оптических актеристик МС стекла в зависимости от состава и дисперсности ирующего абразива. Методом озке-спекгроскопии установлено,что центрационные профили углерода существенно отличаются для ра-х типов полирита. Дня кварцевых стекол полированных алмазным ошком, характерным является более интенсивный сигнал углерода поверхности и, в среднем, более глубокое (до 40-60нм) его пределение в ПС. Эллипсомегрическим методом также установлено яние абразива на показатель преломления ПС: чем выше ГШ абра-а, тем выше отклонение показателя преломления от его объемно-значения.

Раздел 5.6 посвящен исследованию оптических характеристик ифицированных слоев при выщелачивании свинцовосиликатных сте-. Изучением кинетики выщелачивания силикатных стекол в О,I н творе уксусной кислоты подтверждены не только работы И.В.Гре-щикова и его сотрудников о повышении химической устойчивости кол путем кислотной защиты, но и выявлены новые особенности цессов выщелачивания при использовании эллипсометрии неодно-ных слоев. На начальной стадии выщелачивания показатели пре-ления слоя могут быть больше их объемных значений из-за сег-ации на поверхности соединений высокопреломляющих компонен-свинца, бария, бора и т.д., а на поздней стадии выщелачива-показатель преломления может быть значительно меньше, чем у мнеэемной пленки (п. 1.3).

В разделе 5.? приведены результаты изучения оптических ха-теристик волноводных слоев для ряда фторсодержащих силикат-

ных стекол в зависимости от условий хранения на воздухе, во влажной атмосфере, в вакууме и термообработки, полученные мето' дами эллипсометрии и резонансного возбуждения волноводных мод. Для выявления механизма формирования волноводных слоев были ис пользованы также данные по составу слоев, полученные методом оже-спектроскопии и ядерно-физическими методами.

Полученные результаты позволяют сделать следующий главный вывод: механизм возникновения легколетучих соединений фтора пр низких температурах связан,по-видимому,в основном с проникнове низм в ПС стекла воды Сводорода) из окружающей среды и насыщением ПС до создания так называемого гидратированного слоя.Дейс вительно.на свежем сколе образцов потеря содержания Р минимал на,затем при хранении на воздухе ширина обедненной фтором зоны постепенно увеличивается. Наличие в распределении фтора пика вблизи поверхности на глубинах до 0,5мкм и изменение его велич ны от образа к образцу указывают на подвижность фтора в гидрат рованном слое, хотя с его образованием скорость выхода Р наруж вероятно, снижается, так как ширина обедненной зоны растет мед ленно. Особенно обогащен водородом (водой) ПС стекла ЛК1, в ко тором отчетливо проявляется волноводный эффект,а динамика изме нений эффективного ПП и профиля ПП полностью подтверждает влия ние воды на характеристики ПС. Если после «^»ЗОсут. хранения со держания водорода в стеклах типа (Ж на глубине 0,4мкм увеличив ется всего в 2 раза по сравнению с условным объемным содержани то в ЛК1 - в ~ 20 раз. Методом эллипсометрии было показано,что отжиг стекла ЛК1 при температурах 20-250°С приводит к уменьшен толщины градиентного слоя с 2 до 0,2 мкм.

На начальном этапе, по-видимому, при комнатной температуре протекает реакция

Р~ + н2о = НР + ОН",

причем поставщиком Р являются структурные единицы стекла, соде жащие фтор, а водород отщепляется фтором из адсорбированной вл ги воздуха. В результате образуется раствор НР в воде, которыГ находится на поверхности и в ПС стекла (в порах, микротрещинах С появлением раствора НР становится вероятным прохождение реал ции, приводящей к появлению летучего Л02 + 4ЯР - 5^Р4 + 2Н20

Такая реакция является аутокаталитической. Вероятно, образова!-градиентного слоя в 2-2,5мкм связано главным образом с удален» Р из ПС в виде НР, на что указывают быстрое удаление Р на свел

ле (от скола до постановки в вакуумную камеру проходит около мин) и отсутствие заметного изменения концентрационного про-:я (КП)5£ в Ж1, которые при полном обеднении фтором какого-ю участка ПС на глубине до I мкм должны были бы составлять ; и были бы замечены при измерениях. В дальнейшем идет реакция бразованием Р^, однако развитие градиентного слоя замедляя, вероятно из-за трудности диффузии улетучивающихся соедиве-¡. В связи с этим замедляется и развитие оптических параметров: ¡естройка стекла в глубину происходит медленно, однако захва-ает протяженные слои (при градиентой зоне 2-2,5 мкм глубины новодных слоев достигают 12 мкм, а изменения К11 Р происходят ределах погрешностей 3-Ь%) . В стеклах не на силикатной основе, можно, играет роль только первая реакция, перестройка струк-ы стекла на больших глубинах за обозримые времена (до ЮОсут.) происходит и волноводные эффекты не наблюдаются. Учитывая гидролизный характер образования МС, необходило от-ить несоответствие существующей классификации химической ус-чивости рассмотренных стекол Ж-1,Ш-3,ЛК-6,ЛК-8, которые в ошении устойчивости к шажной атмос ере относится к группе А. ду тем, из полученных результатов следует, что стекла ЛК-1 и 6 взаимодействуют с водой в большей степени, чем два другие, чем стекло ЛК-1 гораздо сильнее, чем ЛК-6. Очевидно, что ре-ьтаты определения таких свойств, как микротвердость, проч-ть, отражающая способность, химическая устойчивость в стек-будут характеризовать не их самих, а в основном состояние к моменту определения.

УТ. Оптические свойства поверхности с глубоким микрорельефом

В данной главе предложен метод эффективных граничных усло-, заменяющий более сложный аппарат прохождения электромагнит-волн через слой конечной толщины. На его основе решена зада-об отражении света от поверхности с регулярными глубокими пои с учетом дифрагированных пучков. Для различных форм попе-ного сечения стенок установлена связь между коэффициентами ажения и геометрическими параметрами антиотражающей ахромати-кой структуры поверхностного слоя.

Приведенная теория хорошо описывает экспериментальные резу-аты по просветлению халькогенидньк и боросиликатных стекол.

При создании различных оптических устройств часто встает задача уменьшения коэффициента отражения и увеличения прозрачности оптических элементов в широкой области спектра. Обычно для достижения этой цели применяют различного рода интерференционные покрытия. Эффективность конкретного покрытия каждый раз ограничена определенным диапазоном длин волн и углов падения.

В поиске большей универсальности в этом смысле представляется перспективным использовать иной подход - обработку поверхности ради плавного перехода эффективной диэлектрической проницаемости <5« внутри твердой среды. Этого можно достичь • посредством создания системы тонких каналов или пузырьков, относительный объем которых изменяется с глубиной в принципе от единицы до нуля. Эксперименты с образцами такой структуры известны.

Попытки теоретического расчета до сих пор ограничивались использованием £л как функции координаты 2 , хотя само поня' тие эффективной диэлектрической проницаемости корректно тольк при малых поперечных размерах пор, существенно меньших длины волны Я . Между тем сам принцип снижения отражения действует и тогда, когда эти размеры сравнимы.

Расчет коэффициентов отражения от поверхности с глубоким микрорельефом в случае сравнимости указанных длин представляв практический интерес хотя бы потому, что более грубая структу ра может оказаться устойчивее по отношению к световым воздействиям, но теоретический анализ представляет немалые трудност Для достижения относительной простоты и наглядности воспо зуеыся приближенным методом. За основу возьмем аналогию между слоем с вертикальными порами и системой волноводов, соединенных боковыми сторонами, причем с параметрами, плавно меняющимися вдоль их длины.

Специфичным, однако, является наличие стенок, разделяющих соседние каналы. Довольно сложную картину прохождения электрс магнитного поля через стенку можно упростить, считая стенку формально бесконечно тонкой, но с граничными условиями, видоизмененными существованием конечной толщины стенки. Подобные граничные условия не раз уже выписывались в подобных ситуацш только для некоторых частных случаев поляризации, но, по-вид) мому, никогда не систематизировались.

В разделе б.I выведены общие формулы для влияния слоя в инейном приближении по малому параметру Ь /Л . Для опре-зленности считаем, что границами слоя являются плоскости ? =0 и В областях ^ 0 и 2 >Л зададим постоянные

^электрические проницаемости соответственно и , а внут-л слоя зададимся каким-либо непрерывным законом изменения ди-и'ектричесной проницаемости <£(х,у, г), предполагая лишь, что ариации <£ по а: и_у имеют характерный масштаб порядка Я . злучение считаем монохроматическим с волновым числом в ваку-VIе к=2£/6? . После интегрирования уравнений Максвелла с ука-анной точностью эффективные пристеночные граничные условия эжно записать:

-мвол (Г означает разность значений функции при Я =0 и зличины, отмеченные знаком "0", могут с одинаковым успехом [■носиться к компонентам полей на той и другой границе - это 1зличие внесло бы лишь поправку относительно следующего поряд-1 малости (Л/Л С помощью символа обозначены разности ша Е(х,у,+0) - Е(х,у,-0). Полученные значения Й,Н будут фик-явными в том смысле, что они есть лишь аналитическое продолже-{е из верхней среды внутрь слоя до границы £ =0. Однако они юлне могут использоваться для расчетов в верхней области % > Л ' как если бы слоя вообще не было.

Итак, представленный метод позволяет более простым путем шучать решения задач, которое было бы громоздким при тради-4онном подходе. При этом, кстати, выявляется внутренняя связь щач; кажущихся с первого взгляда совсем разными. Полученные Ефективные граничные условия были использованы в разделах 6.2 6.3 для решения задачи об отражении света от поверхности с губокими порами или глубоким микрорельефом.

Предполагаем, что поверхность состоит из одинаковых стоя-IX на ребре пластин, которые закруглены на верхних краях, а шзу сливаются вместе, образуя сплошную среду. При этом требу-

ется, чтобы толщина всего переходного слоя существенно превышала Л , так как при сравнимости этих величин получается хорошо изученный в литература вид интерференционных покрытий с неизбежной в принципе селективностью по Я .

В разделе 6.2 использовано сравнительно грубое приближение, при котором учитывается только отражение от самих верхушек,где допустимо приближение параболическим цилиндром. Получены выражения для коэффициентов отражения в случае 5 - и р-поляризации в зависимости от диаметра пор и радиуса закругления.

В разделе 6.3 обобщена рассматриваемая схема за счет более корректного учета не только закругления при вершине, но и нижележащих частей стенок. В связи с этим внимательно рассмотрены различные предельные переходы,но,во избежание формальных усложнений, ограничились нормальным падением. Метод эффективных граничных условий был использован при замене пластинки конечной толщины бесконечно тонкой, но с измененными условиями сшивания полей по обе стороны.

В этом случае уравнения Максвелла с эффективными граничными условиями и периодом А по Л: легко решаются в каждом промежутке между стенками. После усреднения по X X. -компоненты вектора Пойтинга находится доля энергии, отраженной непосредственно

(7)

и дифрагированной в пучке порядка

¿рфЦоП.^

где (к)/- спектральная плотность изменения поперечного сечения неоднородности вдоль оси 2 , А - диаметр пор, ^^ =

' Г^^^Щ^ , а суммирование по />г распространено на все натуральные числа, для которых вещественно. Каждому Но соответствует определенный угол отражения

а - -ь Ш>21 - + ±2*2 , Ак А

причем, упомянутое ограничение на />1 эквивалентно очевидному 2. При А дифрагированных пучков нет вовсе и ос-

тается только зеркальная компонента '.

Полный коэффициент отражения имеет вид

о)

актический интерес представляет в основном случай А^Я , скольку включение уже первого дифрагированного пучка существо увеличивает отражение. Характерная высота стенок И , 4тая от слоя, где они почти смыкаются, напротив, должна зна-гельно превосходить Л

Величина С) (к) находится соответствующим преобразованием эье, если задаться функциональной зависимостью формы стенок г (а).

Несложные выкладки дают для параболического случая

з А - диаметр пор, глубина слоя, к = 2%/А .

-шретные формулы для коэффициентов отражения получаются под-

ановкой (10) в (7), (8) и (9).

Для полноты картины приведем более полную зависимость коэф-диента отражения Ч. от А/И для параболической формы стек, включающую и возможное наличие дифрагированных пучков.Как цно из рис.1, при малых А более менее применимо приближение Активной диэлектрической проницаемости, но оно становится ню недостаточным, когда размеры пор сопоставимы с длиной воли тем более, когда начинается дифракция. В практическом /чае наиболее важен все-таки случай А <Я

Формула (7) подтверждает большую универсальность по отно-^ию к длине волны падающего излучения у слоев с глубокими рами по сравнению с интерференционными покрытиями: как видно рис.2, зависимость коэффициента отражения от длины волны ■тучается сравнительно плавной.

Приведенная теория хорошо описывает экспериментальные ре-тьтаты, полученные ранее для объектов, соответствующих дан-й модели и дает коэффициент отражения Z Ю-^ в случае нор-иьного падения для видимой области спектра.

В разделе 6.4 методом химической обработки поверхности росиликатного стекла ЛК-5 смесью растворов азотной кислоты 5ифторида аммония получен пористый слой с градиентом показа-яя преломления, равномерно снижающий отражение до 0,3-0,8 % двух поверхностей в широком спектральном диапазоне 0,4-2,2'

Рис Л. Зависимость коэффициента отражения от диаметра пор с учетом дифракции

Рис.2. Зависимость коэффициента отражения от длины волны для кварцевого стекла (А=0,4мкм,^> =0,04мкм,Н=0,9мкм, 2 =0,63мкм) £ - радиус кривизны

м, что соответствует увеличению светопропускания до 98 -%. Потери на светорассеяние составляли 1-1,5 %. Эффектив-сть полученного просветляющего слоя сохраняется при больших лах падения и при хранении в течение 8-12 месяцев в лабора-рных условиях.

В разделе 6.5 на основе разработанной теории предлагает-способ просветления халькогенидных стекол путем селектив-го ионного и ионно-химического травления поверхности, кото-га предварительно сенсибилизируют серебром, в атмосфере ше-ифтористой серы, четырехфтористого углерода или аргона при влении 3-10"^ - ЗЛО тор и энергии ионов 0,2-0,5 кэВ. У работанных таким образом деталей на поверхности образовы-лся регулярный рельеф, с размерами пор порядка 10 мкм и глу-ной 10-15 мкм с расстоянием мевду порами не более 1-2 мкм. счет полученного рельефа на одной отражающей поверхности разцы увеличивали свое пропускание на величину 18-20Х в ин-рвале от 8 до 14 мкм, что соответствует значению величины ражающих потерь от одной стороны детали.

Использование данного способа позволяет получать прцсвех-ющие слои на оптических деталях больших габаритов и с искри-енными поверхностями. Просветляющие слои могут быть получены я оптических деталей, изготовленных из халькогенидных стекол бых составов, так как фотодиффузия серебра и селективность и ионно-химической, а также ионной обработке присущи всему ассу халькогенидных стекол. Просветляющие слои обеспечивают еличение прозрачности материала в широком спектральном диа-зоне, в том числе в дальней ИК области спектра (5-15 мкм).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключительном разделе диссертации сформулированы основные результаты исследований.

1. Разработан новый методологический подход к решению прямой и обратной задач эллипсометрии модифицированных поверхностных слоев, позволяющий путем многоугловых, спектральных или иммерсионных измерений поляризационных параметров отраженного света качественно определять вид оптического профиля и законы его изменения в зависимости от физико-химического воздействия на поверхность.

2. Впервые получено основное уравнение эллипсометрии для неоднородных и анизотропных поверхностных слоев путем решения волновых уравнений Максвелла методом возмущений с использованием в качестве малого параметра отклонения среднеинтеграль-ного значения диэлектрической проницаемости от объемного значения. Это уравнение позволило, с одной стороны, обобщить результаты существующих теорий отражения поляризованного света в рамках приближений Друде, Еорна и Сивухина, а с другой стороны, получить удобные для практического применения формулы для количественной оценки толщины и показателя преломления неоднородных и анизотропных поверхностных слоев при известной ориентации оптической оси по измеряемым эллипсометрическим параметрам. Установлены границы применимости полученных приближенных соотношений.

3. Впервые изучены основные закономерности изменения поляризационных свойств от вида и изменения профиля показателя преломления поверхностного слоя и на базе этих закономерностей разработаны методы эллипсометрического анализа неоднородных поверхностных слоев.

4. Впервые получено точное решение волновых уравнений для экспоненциальной асимптотического профиля диэлектрической проницаемости при произвольных углах падения и поляризации падающей световой волны на основе использования чрезвычайно быстро сходящихся рядов. Даны аналитические формулы для количественного определения толщины и показателя преломления уплотненных и разуплотненных модифицированных поверхностных слоев.

5. Решена задача об-отражении поляризованного света от роховатой поверхности. При этом шероховатая поверхность рас-!атривается как реализация случайного процесса, что является .иболее общим подходом к данной проблеме. Впервые получены .зовые соотношения для р- и $ - компонент зеркально отражений составляющей.

Это позволило установить основные закономерности изменения >ляризационных свойств шероховатой поверхности и получить ;обные для практического применения аналитические формулы для •личественной оценки среднеквадратической высоты шероховатос-I и длины корреляции для диэлектрических и металлических зер-

1Л.

■ 6. Впервые решена обратная задача эллипсометрии для опре-¡ления световой поверхностной проводимости и поляризуемости 'бтонких поглощающих или слабополяризуемых поверхностных сло-I в рамках квазимикроскопического рассмотрения.

I

7. Опытным путем выявлена закономерность изменения свето->й поверхностной проводимости и поляризуемости субтонкого [абополяризуемого слоя на поверхности кварцевого стекла в шисимости от энергии облучения ионами Аг+, состоящая в увели-:нии поверхностной проводимости и поляризуемости слоя до энер-1и Е=0,75 кэВ, вызванного появлением зарядовых дефектов в сте-1е и уменьшением их при энергии 0,75-1,5 кэВ, что обусловлено здиационно стимулированным отжигом этих дефектов.

8. Предложен возможный механизм формирования модифицирование слоя при ионно-плазменном распылении силикатного стекла >нами Аг+, состоящий в появлении субтонкого слабополяризуемо-

э слоя на поверхности стекла, поглощающего энергию излучения области ВУФ.

9. Проведено комплексное исследование оптических и концен-эационных свойств поверхностных слоев силикатных, свинцово-лликатных и натриевоалюыоборосиликатных стекол на различных гадиях технологического процесса модификации поверхности для эздания элементов с минимальными потерями излучения на отра-зние и пропускание.

10. Экспериментально установлена общая закономерность и; менения оптических свойств ПС при полировании стекол в ней! ральной среде: показатель преломления ПС проходит через маь симум и затем асимптотически приближается к объемному значе нию сверху. Одновременно толщина ПС уменьшается и достигает неизменного значения. При этом потери на отражение уменьшают ся.

На базе установленной закономерности предложен критерий качества обработки оптических деталей специального назначения. За критерии качества приняты значения показателя прелом ления и толщины поверхностных слоев, которые остаются неизменными при дальнейшем полировании.

11. Обнаружен экспериментальный факт внедрения частиц абразива или продуктов его разрушения в поверхностном слое обрабатываемой детали. В известных теоретических работах этот факт не учитывался, несомненно, что для процессов полирования, обнаруженный эффект не может быть несущественным -он должен быть учтен наряду с прочими физико-химическими взаимодействиями. Можно надеяться, что учет этого фактора позволит более полно представить тонкие детали процессов полирования.

12. Предложен способ определения глубины трещиноватого слоя на полированной поверхности стекла методом ИК-эллипсо-метрии.

13. Экспериментально обнаружена основная закономерность изменения оптических свойств ПС при выщелачивании силикатных стекол. Эти изменения состоят из участка нестационарного выщелачивания исходной поверхности и участка стационарного выщелачивания самого стекла. При этом для свинцовосиликатных стекол на участке нестационарного выщелачивания характерно появление слоя с показателем преломления большим, чем в объеме стекла, а на участке стационарного выщелачивания - появление слоя 'с меньшим, чем в объеме стекла показателем преломления. Длительность процесса нестационарного выщелачивания определяется исходным состоянием поверхности стекла, его химической устойчивостью и условиями выщелачивания.

14. На основании комплексных исследований оптических и 1нцентраци0нных свойств ПС ряда фторсодержащих силикатных ■екол предложен возможный гидролизный механизм формирования >адиентных волноводных слоев, вызванный взаимодействием фто-[дных структурных единиц стекла с водой в процессе их обрабо-:и, хранения и эксплуатации.

15. Разработан метод эффективных пристеночных граничных ловий, заменяющий более сложный аппарат при решении задач

' отражении и прохождении электромагнитных волн через слои-ую структуру. В рамках этого метода впервые решена задача ■ отражении света с учетом дифракции от поверхностей с глубоки регулярными порами с размерами в поперечнике порядка ины волны, которые рассматриваются как своеобразные волно-ды, соединенными боковыми сторонами. Это решение объясняет нимальное отражение и высокое пропускание в широком спект-льном диапазоне.

16. Предложен способ просветления халькогенидных стекол тем создания на поверхности стекла глубокого регулярного крорельефа, увеличивающего пропускание на 18-20 % для об-сти спектра 5-15 мкм. На способ получено авторское свидете-ство за № 1725542 от 8 декабря 1991 г.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

1. Пшеницын В.И., Абаев М.И., Лы!?ов Н.Ю. Эллипсометрия физико-химических исследованиях.-Л.: Химия, 1986, 162с.

2. Пшеницын В.И., Антонов В.А., Абаев М.И. Применение чных и приближенных решений уравнений Максвелла в эллипсо-трии неоднородных слоев.-Оптика и спектроскопия, 1988,

65, В.З, с.621-627.

3. Пшеницын В.П., Храмцовский И.А. Новый подход к эллип-метрии реальной поверхности оптических материалов. - В кн. липсометрия: теория, методы, приложения. Под ред. А. В.Ржава, Новосибирск СО АН СССР, 1987, с.8-14.

4. Антонов В.А., Пшеницын В.И., Храмцовский И.А. Уравнение эллипсометрии для неоднородных и анизотропных поверхностных слоев в приближении Друде-Борна. - Оптика и спектроскопия, 1987, Т.62, В.4, с.828-831.

5. Антонов В.А., Дронь О.С., Пшеницын В.И. Эллипсомет-рия неоднородных поверхностных слоев и пленок. - В кн.: Эллипсометрия - метод исследования поверхности. Под ред.

А.В.Ржанова. Новосибирск, СО АН СССР, 1983, с.9-13.

6. Антонов В.А., Пшеницын В.И. Отражение поляризованного света шероховатой поверхностью.-Оптика и спектроскопия, 1984, Т.56, B.I, с.146-154.

7. Антонов В.А., Пшеницын В.И., Яговкин C.B. Эллипсометрия шероховатой поверхности.-В кн. Эллипсометрия: теория, методы, приложения. Под ред. А.В.Вканова, Новосибирск, СО АН СССР, 1987, с.3-8.

8. Пшеницын В.И., Петровский Г.Т., Антонов В.А. и др. Эллипсометрическое измерение параметров шероховатости металлических зеркал.-ДАН СССР, 1986, Т.290, № 2, с.317-321.

9. Пшеницын В.И., Антонов В.А., Громов А.И. и др. Эллипсометрическое определение параметров переходного слоя на границе Л- ЛО^ с учетом шероховатости подложки.-Поверхность. Физика, химия, механика, 1987, В.I, с.80-84.

10. Пшеницын В.И., Храмцовский И.А. Методы эллипсометри-ческого анализа неоднородных поверхностных слоев и шероховатых поверхностей. - В кн. Эллипсометрия, теория, методы, приложения. Под ред. К.К.Свиташева, А.А.Мардежова, Новосибирск СО АН СССР, Г991, с.20-34.

11. Антонов В.А., Пшеницын В.И. Отражение света при наличии тонкого проводящего слоя.- В кн. Современные проблемы эллипсометрии. Под ред.A.B.Рианова,-Новосибирск, СО АН СССР, 1980, с.29-37.

12. Пшеницын В.И., Антонов В.А., Зорин З.М. К теории отражения света от тонкого проводящего слоя. - Оптика и спектроскопия, 1979, Т.46, В.2, с.310-316.

13. Храмцовский И.А., Вощенко Т.К., Черезова Л.А., еницын В.И., Апинов A.A. Изменение оптических свойств верхностного слоя при ионно-плазменном распылении кварцевого екла.-Оптика и спектроскопия, 1988, Г.65, В.I, с.141-146.

14. Пшеницын В.И., Холдаров Н.X., Храмцовский И.А., линина М.А., Тихомирова Н.И. Измерение оптических характе-стик поверхностного слоя стекла при полировании. - ОШ, 87, № 8, с.28-31.

15. Пшеницын В.И., Храмцовский И.А. Исследование потерь лучения на оптических элементах в зависимости от физических раметров поверхностного слоя. - ОШ, 1983, № 12, с.5-7.

16. Храмцовский И.А., Пшеницын В И. Влияние полирующего разива на оптические характеристики поверхностного слоя. -il, 1987, № 7, с.29-31.

17. Храмцовский И.А., Пшеницын В. И., Каданер Г.И., Кислов В. Учет оптических характеристик поверхностного слоя при ределении коэффициентов отражения и пропускания прозрачных электриков.-Шурн.прикл.спектроскопии, 1987, Т.46, В.2, 272-279.

18. Мансуров Г.М., Мамедов Р.К., Сударушкин A.C., Сидо-

1 К.К., Сидорин В.К., Пшеницын В.И., Золотарев В.М. Иссле-зание природы полированной поверхности кварцевого стекла годами эллипсометрии и спектроскопии.- Оптика и спектроско-U 1982, Т.52, № 5, с.852-857.

19. Храмцовский И.А., Пшеницын В.И. Роль удельного давле- * I в формировании оптических свойств поверхностного слоя при шровании кварцевого стекла. - ОШ, 1986, № 12, с.26-28.

20. Храмцовский И.А., Пшеницын В.И., Степанов В.А.,

1бал В.А., Мошкаров Ю.Г. Исследование оптических характери-iK и состава поверхностного слоя микропористого стекла. -шка и химия стекла, 1988, T.I4, № 2, с.240-245.

21. Пшеницын В.И., Мишин A.B. Применение эллипсометрии и ¡-спектроскопии для изучения поверхностных слоев стекол, !61-276. - В кн. физика и химия силикатов. Под ред. М.М. :ьца, Л.,изд.Наука, 1987, с.276.

22. Алексеев С.А., Колосов А.М., Пшеницын В.И., Храмцовский И.А. Определение глубины трещиноватого слоя полированной поверхности кварцевого стекла методом ИК-эллипсометрии. Стекло и керамика, 1992, № 8, с.6-9.

23. Храмцовский И.А., Пшеницын В.И., Мишин A.B. и др. Исследование поверхностных слоев свинцовосиликатного стекла методом эллипсометрил. - физика и химия стекла, 1987, Т.13, № I, с.104—III.

24. Дюмин А.Н., Кудрявцев И.В., Лебедев В.М., Мишин A.B. Петрова И.М., Пшеницын В.И., Тер-Нзрсесянц В.Е. Особенности формирования приповерхностного слоя фторсодержащих-стекол. -Физика и химия стекла, 1991, T.I7, № 2, с.307-315.

25. Храмцовский И.А., Мишин A.B., Пшеницын В.И. Использование методов эллипсометрии и ВКБ для определения оптического профиля волноводных слоев.-Письма в ЖТФ, 1987, Т.13,

В.20, с.1230-1235.

26. Антонов В.А., Пшеницын В.И. Структуры поверхностного слоя с глубокими порами и их отражательные свойства. - Оптик и спектроскопия, 1988, Т.64, В.5, с.972-975.

27. Антонов В.А., Пшеницын В.И., Оптические свойства поверхностей с глубокими порами. - Оптика и спектроскопия, 1989, Т.67, В.З, с.677-684.

28. Антонов В.А., Пшеницын В.И. Эффективная диэлектрическая проницаемость гетерогенной системы. - Оптика и спектроскопия, 1981, Т.50, В.З, с.362-369.

29. Громова М.Н., Пшеницын В.И., Широкшина З.В. Влияние химической обработки на структуру и оптические свойства поверхностного слоя боросиликатного стекла. - физика и химия стекла, 1990, T.I6, В2, с.316-319.

30. Пшеницын В.И., Лобанов А.Б., Яковук O.A., Черезова Л.А., Михайлов М.Д., Бигильдинская М.Г. Способ просветления оптического стекла. Авторское свидетельство СССР № 1725542, 1991.