Эмитирующие тонкопленочные структуры Al-Al2O3 и Be-BeO в условиях ионно-электронной бомбардировки тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

НИКИФОРОВ Дмитрий Константинович

ЭМИТИРУЮЩИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ А1-А1203 И Ве-ВеО В УСЛОВИЯХ ИОННО-ЭЛЕКТРОННОЙ БОМБАРДИРОВКИ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физ ико-м атемзтич ескнх наук

Москва

- 2006

Работа вьшолнена в Калужском государственном педагогическом университете имени К.Э. Циолковского

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Коржавый Алексей Пантелеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Есаулов Николай Петрович

кандидат физико-математических наук, доцент Белова Ирина Константиновна

Ведущая организация: Московский физико-технический институт

(государственный университет)

Защита состоится уУОДИргуД _2006 г, в ^ ч 00 мил

на заседании диссертационного совета Д212.133.02 при Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) по адресу: 109028, г. Москва, Б. Вузовский переулок, 3/12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПИЭМ.

Автореферат разослал «25!» 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. физ.-мзт. наук, профессор Ю.И. Сезонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время широкое распространение получили газоразрядные лазеры, важнейшим элементом которых является эмиттер электронов, необходимых для поддержания разряда, — холодный катод [1 ]. Газоразрядные, в частности, Не-Ке лазеры находят широкое применение в различных областях науки, техники, промышленности как основа лазерных систем с большим функциональным спектром применения.

Одно из важнейших требований, предъявляемым к катодам газовых лазеров — способность сохранять рабочие параметры при контакте эмити-руюших поверхностей с газовой средой. Это обеспечивают защитные свойства тонкой окиеной пленки. Особенно широко используются в этом плане тонкие пленки АЬ01 и ВеО, для которых характерно сочетание высоких температуры плавления, теплопроводности и диэлектрических параметров. В то же время необходимо отметить, что подобные пленки не только выполняют конструктивную «защитную» функцию, но и являются активными элементами электронных структур.

К периоду формирования цели и задач настоящей диссертационной работы были созданы высокоэффективные холодные катоды на основе оксидов металлов [1], однако природа механизмов, обеспечивающих ин-жекцию н эмиссию носителей заряда, и возможности управления ими оставались недостаточно выясненными. В большинстве исследований не учитывалась роль структуры металл-оксид металла в формировании эмиссионных свойств, практически отсутствовали сведения о физических свойствах тонко пленочных структур на основе ВеО.

Целью настоящей работы явилось комплексное исследование механизмов формирования мнжешнонно-эмиссиоиных токов в тонкопленочных структурах металл - оксид металла АГ-АЬОз и Ве-ВеО и физико-технических свойств макетов холодных катодов на их основе.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1. Провести анализ возможностей применения тонкопленочных структур металл - оксид металла в качестве основы холодных катодов газоразрядных устройств.

2. Провести компьютерное моделирование процессов инжекции и эмиссии носителей заряда в тонкопленочных структурах А^АДОэ и Ве-ВеО.

3. Провести компьютерное моделирование процессов модификации поверхности н объема тонкопленочных структур А1-АЬОз и Ве-ВеО под действием ионно-элехтронной бомбардировки.

4. Провести экспериментальное исследование физических характеристик тонкопленочных структур А1-А1гОз и Ве-ВеО при их использовании

в качестве холодных катодов Не-№ лазеров, работающих в режиме аномального тлеющего разряда.

Нзучрая новизна работы состоит в том, что впервые проведены комплексные исследования механизмов формирования инжекционно-эмис-сиопных токов в тонкопленочных структурах А1-А1203 и Ве-ВеО, процессов модификации их поверхности и объема под действием ионно-элек-тронной бомбардировки. Предложены зонные диаграммы изученных структур для анион-дефектного диэлектрика и в условиях сильных электрических полей. Изучены инжскционные токи ТОГО, Пула-Френкеля, Фаулера-Нордгейма в зависимости от приложенного электрического поля, толщины диэлектрического слоя, глубины залегания и концентрации ловушек носителей заряда. Исследованы физические процессы, инициируемые ионио-электронной бомбардировкой; селективное распыление поверхности оксида металла, дефектообразование, ионное и электронное внедрения в объем диэлектрического слоя.

Практическая ценность работы заключается в том, что проведенные автором аналитические и экспериментальные исследования могут быть использованы для научно-обоснованного создания высокоэффективных холодных катодов на основе наноструктур, содержащих в качестве важнейшего функционального элемента диэлектрическую пленку. Предложены физические механизмы управления процессами инжекции и эмиссии электронов в исследованных структурах. Разработана методика электрон-но-флуктуациопной диагностики дефектности тонких металлических пленок. Результаты экспериментального исследования макетов холодных катодов на основе структур А1-АЬ03 и Ве-ВеО показали, что их долговечность выше, чем у известных аналогов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Наличие анионных дефектов в диэлектрике приводит к существенному понижению потенциальных барьеров на границе металл-диэлектрик в структурах А1-А1203 и Ве-ВеО и усилению процессов инжекции электронов через нее.

2. Наличие глубоких центров - ловушек носителей заряда в диэлектрическом слое структур А1-А1203 и Ве-ВеО приводит к возникновению пространственного заряда и формированию инжекционных токов, ограниченных им (ТОГО).

3.В результате малой толщины диэлектрического слоя (не более 50 нм) инжекция электронов в структурах А1-А1203 и Ве-ВеО обеспечивается активационным механизмом Пула-Френкеля и туннельным механизмом Фаулера-Нордгейма. Изменение толщины диэлектрического слоя и его дефектности (типа и концентрации ловушек) позволяет варьировать их вклады в результирующие инжекционно-эмиссионные токи.

4. В условиях ионно-электроиной бомбардировки поверхности структур А1-А!203 и Ве-ВеО глубина внедрения ионов Не сравнима с толщиной

слоя, что приводит к легированию диэлектрического слоя структуры и изменению его электрофизических характеристик.

5. Макеты цилиндрических холодных катодов, созданных на основе исследованных тоихопленочных структур А1-Л1203 и Ве-ВеО, обладают долговечностью выше 3*10* ч, что превышает соответствующую характеристику известных аналогов.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на 16 научных конференциях, в том числе на всероссийских конференциях «Математика в современном мире» (Калуга, 2001, 2004), Международной конференции по материаловедению и физике конденсированного состояния (Кишинев, Молдова, 2001), всероссийских конференциях «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо-и машиностроении» (Москва, Калуга, 2001, 2004, 2005), международных конференциях по физике электронных материалов (Калуга, 2002, 2005), Международной конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2003), Международной конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и бизнесе» (Тирасполь, Молдова, 2003), XVI Международном совещании «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, Украина, 2006), Межвузовской научной школе молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в индустрии наносистем, материалов и живых систем» (Москва, 2006), и др. Результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах в Калужском государственном педагогическом университете имени К.Э.Циолковского. По материалам диссертации опубликовано 23 работы. Список основных публикаций по теме диссертации приведен в конце автореферата.

Личный в клал автора. Автору принадлежит конкретизация решаемых задач, определение методов и подходов к их решению, обработка и обобщение полученных результатов.

Структурой объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения (общих выводов), списка литературы из 233 наименований. Она содержит 191 машинописную страницу, включая 51 рисунок и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, раскрывается её научная новизна и практическая значимость, обосновываются основные положения, выносимые на защиту, изложено её содержание по главам.

В главе 1 проведен литературный анализ использования пленочных структур металл-оксид металла как основы холодных катодов газовых лазеров, для возбуждения которых применяется тлеющий газовый разряд.

Показано, что использование оксидно-пленочных холодных катодов в Не-Ие лазерах позволяет обеспечить надежность и долговечность, уменьшить габариты и массу лазерных датчиков. Их основными преимуществами являются низкий порог эмиссии, высокая плотность эмиссиоиного тока, стабильность работы, низкий уровень шумов, возможность работы в широком диапазоне вакуумных условий. Однако в режиме аномального тлеющего разряда оксидно-пленочные холодные катоды начинают интенсивно распыляться, и долговечность их резко падает. На их работоспособность влияют не только род газа и его давление, но и состояние рабочей поверхности материала катода, его эмиссионные и защитные свойства. Дефектность оксидной пленки существенно ограничивает долговечность газоразрядного лазера: в условиях газового разряда протекание эмиссионного тока сквозь оксидную пленку осуществляется через объемные дефекты (сквозные поры), что ведет к избирательному разрушению незащищенных оксидной пленкой участков эмитирующей металлической подложки. Соответственно, стартовым механизмом деградации оксидно-пленочных холодных катодов является избирательная ионная бомбардировка объемных дефектов оксидного покрытия, а далее происходит постеленное разрастание и слияние соседних дефектов - пор, ведущее к лавинообразному разрушению катода.

Показано, что оптимальность и долговременная стабильность физико-технических параметров Не-Ые лазеров может быть обеспечена цилиндрическими металлическими катодами, на поверхности которых сформировано оксидное покрытие нанометровых толщин. Катодный металлический слой толщиной 1...3 мкм, получаемый вакуумным напылением, повторяет рельеф полированной подложки и является практически зеркальным. В оксидных тонких пленках толщиной 10...50 нм, выращенных на этих слоях, практически отсутствуют дефекты, в том числе и макропоры. Важнейшим требованием к таким тонкопленочным структурам является низкая дефектность, прежде всего металлической пленкимюдложки, на которую наносится оксидный слой. Для ее оценки перспективен неразрушающий метод контроля, основанный на изучении электронных 1^-шумов, обусловленных процессами генерации, рекомбинации и миграции дефектов в твердом теле [2].

Анализ литературных данных показал, что оксиды алюминия и бериллия являются оптимальными материалами для тонкопленочных холодных катодов за счет сочетания высоких температуры плавления, теплопроводности и диэлектрических параметров. Рассмотрены имеющиеся данные о процессах прохождения электрического тока через пленки А1г03 и ВсО, ошечено, что в исследуемых оксидах металлов имеются собственные дефекты — глубоколежащие кислородные вакансии.

Сделан вывод, что при использовании тонкопленочных холодных катодов могут осуществляться принципиально иные физические механиз-

мы эмиссии электронов и деградации оксидных покрытий, нежели в толстопленочных холодных катодах. Во-первых, при переходе к тонким пленкам в структуре металл-диэлектрик формируются новые закономерности, которые не проявляются в массивных образцах: в диэлектрике возникают управляемые инжекщгоиные и эмиссионные токи. Во-вторых, приложение внешнего электрического поля соответствующей полярности (способствующего инжекции электронов из металла в диэлектрик) к тонкому диэлектрическому слою приводит к многочисленным физическим эффектам, обусловленным сильным электрическим полем. Однако исследования физических процессов, обеспечивающих эмиссионные свойства высокоэффективных холодных катодов на основе оксидов металлов, и возможности управления ими до настоящего времени, за редким исключением, не проводились, что сводит выбор оптимальных составов и материалов к эмпирическому поиску. В конце главы определены объекты исследования и цель настоящей работы.

В главе 2 проведено компьютерное моделирование процессов монополярной инжекции и эмиссии носителей заряда в структурах металл-оксид металла. Все расчеты проводились на основе системы компьютерной математики Maple Р. Для моделирования физических процессов, проходящих в тонкопленочных (наноразмерных) структурах металл-оксид металла были использованы следующие параметры:

— работа выхода ефт = 4,28 эВ дня А1 и 3,92 эВ для Be;

- электронное сродство ха= 4,444 эВ для А1203 и 4,48 эВ для ВеО;

- ширина запрещенной зоны Ег = 9,4 эВ для А1203 и 10,6 эВ для ВеО;

— дюлекфмчеекзя проницаемость б = 5,0 для А1?Оэ и 6,3 дляБсО.

На рис. 1 приведена построенная энергетическая диаграмма структуры металл-оксид металла (AI-A12Oj и Ве-ВеО) в равновесном состоянии (параметры см. выше). Высота потенциального барьера <рй (без учета сил электростатического изображения) для инжекции электронов из металла в зону проводимости диэлектрика составляет 4,7 и 5,3 эВ для структур AI-АЬОз и Ве-ВеО. С учетом того, что реальные диэлектрики содержат собственные структурные дефекты - кислородные вакансии, была построена энергетическая диаграмма структуры металл—дефектный оксид металла (А^-А12Оэ и Ве-ВеО) в равновесном состоянии (рис. I). В этом случае величина (рв существенно понижается - до 1,23 и 1,90 эВ для структур А1-А1г03 и Ве-ВеО.

С учетом сил электростатического изображения и в приложенном электрическом поле потенциальная энергия электрона внутри барьера уменьшается (эффект Шоттки). На рис. 2 представлена построенная зонная диаграмма тонкопленочной структуры металл — оксид металла (для анион-дефектного диэлектрика) во внешнем электрическом поле.

Л

5 г

«в» м Д

5ГЕ5

м Л

Рис. 1. Зонная диаграмма тонкогше-иочиой структуры металл-оксид металла для бездефектного (а) и анион-дефектного диэлектрика (б) (параметры см. выше в тексте)

м д\

Рис. 2, Зонная диаграмма тонкопленочной структуры металл-оксид металла для анион-дефектного диэлектрика в электрическом поле

На границе диэлектрик-вакуум (газ) будет наблюдаться аналогичный эффект понижения потенциального барьера за счет внешнего электрического поля. В полях порядка Ю' В/м понижение потенциального барьера на внешней поверхности диэлектрика А^Оз и ВеО составит —1,2 эВ.

В диэлектрических пленках инжектированные носители могут захватываться ловушками и создавать неподвижный объемный заряд — возникают инжекииониые токи, ограниченные пространственным зарядом (ТОГО) [3]. Проведено компьютерное моделирование ВАХ ТОГО в системе металл-диэлектрик-вакуум. Дня выбора варианта решения был проведен анализ литературных данных о концентрациях Л^, и глубине залегания Е, электронных ловушек в диэлектриках А1203 и ВеО. Задача решалась для реального диэлектрика, содержащего свободные электроны и моноэнергетические ловушки, залегающие в запрещенной зоне выше уровня Ферми.

Для этого механизма отклонение от закона Ома начинается, когда концентрация инжектированных свободных электронов становится срав-

нимой с равновесной концентрацией «о» при напряжении Ух »

Е^еб

.Для

пленок А1гО} и ВеО толщиной 10...50 нм используемые значения рабочего напряжения У»УЛ- При этом все ловушка в диэлектрике заполнены электронами, и инжектируемые носители участвуют в формировании инжек-шюииого ТОПЗа, определяемого модифицированным законом Чайльда [3]

90еоер.уг

где 9 = л/п(,п, и п — неравновесные концентрации захваченных ловушками и свободных электронов.

На основании конкретных значений физических параметров диэлектриков А1г03 и ВеО были построены модели ТОЮ и рассчитаны зависимости инжекционного тока от приложенного напряжения и толщины диэлектрического слоя, Инжекционные ТОПЗ в структурах А1- А1203 существенно выше, чем в Ве-ВеО, прежде всего из-за меньшей глубины залегания ловушек. В целом инжекционные ТОПЗ в исследуемых структурах демонстрируют существенную зависимость как от глубины залегания ловушек, так и от их концентрации.

В сильных электрических полях энергия активации ловушек уменьшается, и возникают условия для термоэлектронной ионизации Пула-Френкеля [4]. В этом случае инжекционные токи определяются формулой

j = aoгek°T^. (2)

На рис. 3 приведены результаты компьютерного моделирования ин-жекционных токов Пула-Френкеля в структурах А1-А1203 и Ве-ВеО. Рабочий диапазон напряжений офаничен величиной У]1т £ ——^— и в случае Ве-структур вдвое больше, чем для А1-струк1ур (основную роль в

Рис. 3,. Зависимости плотности инжекционного тока Пула-Френкеля в диэлектрическом слое структур А1-А1г03 (а) и Ве-ВеО (б) от приложенного напряжения для толщины слоя ей 5 (I), 25 (2) и 50 нм (3) (£, — 2,46 и 3,8 эВ вА1201иВе0,ЛГ,= 10,8м"3)

При одинаковых значениях толщины диэлектрического слоя и приложенного напряжения инжекционный ток Пула-Френкеля в структуре А1-А]203 больше, чем в Ве-ВеО, из-за меньшей величины Е,. Из этих данных

следует, что икжекционными токами Пула-Френкеля можно управлять, меняя положение мелких ловушек внутри запрещенной зоны, например, используя специальное легирование диэлектрического слоя.

В исследуемых структурах металл-оксид металла с тонким диэлектрическим слоем достаточно велика вероятность туннелирования электронов через него [5]. В теории автоэлектронной эмиссии Фаулера-Норд-гейма, построенной в рамках полуклассического ВКБ-метода, форма потенциального барьера зависит от соотношения между приложенным электрическим полем и высотой потенциального барьера [б]. В исследуемых структурах рабочее напряжение «перехода» составляет несколько вольт.

С учетом сил электрического изображения плотность тока Фаулера-Нордгейма автоэлектронной эмиссии имеет вид [б]:

еЭ £2

' ' (3)

где &(у) — табулированная функция Нордгейма (у - ^ учиты-

вав

вающая эффект Шоттки.

Проведено моделирование туннельных токов Фаулера-Нордгейма для потенциальных барьеров металл-диэлектрик тонкопленочных структур Л |-А120з и Ве-ВеО в зависимости от высоты потенциального барьера, приложенного электрического поля и толщшгы диэлектрического слоя. Диапазон рабочих' напряжений рассчитывали с учетом, что аргумент функции Нордгейма £ 1 (условие полного снятия потенциального барьера эффектом Шоттки). Как видно из рис. 4, при относительно небольших внешних полях туннельные токи Фаулера-Нордгейма имеют большие значения в структурах А1-А12Оз, чем в Ве-ВеО, из-за меньшей высоты потенциального барьера. Наличие анионных вакансий в дефектных диэлектриках существенно увеличивает предельные значения туннельных токов.

В принципе для выхода из структуры металл-диэлектрик туннели-руюшим электронам необходимо преодолеть оба потенциальных барьера -на границе металл-диэлектрик и диэлектрик-вакуум. Однако барьер для электронов на границе диэлектрик-вакуум исчезает уже при приложении напряжения порядка 5...6 В к тонкопленочным структурам А1-АЬО} и Ве-ВеО.

Как показывает сравнительный анализ данных компьютерного моделирования, доминирующими механизмами формирования инжекшюнно-эмиссионных токов в тонкопленочных структурах А1—А12Оз и Ве-ВеО являются активационный механизм Пула-Френкеля и туннельный механизм Фаулера-Нордгейма, причем соотношение между ними определяется как свойствами диэлектрика (глубина залегания и концентрация электроактивных дефектов - ловушек), так и величиной приложенного тюля.

80 100 У(В>

Рис. 4. Зависимости плотности туннельного тока Фаулера-Нордгейма через границу металл-диэлектрик в структуре А^А^Оз (а) и Ве-ВеО (б) от приложенного напряжения для толщины слоя <1: 5 (1), 25 (2) и 50 нм (3) (ц>а = 1Д5 и 1,90 эВ в А1-А1203 и Ве-ВеО)

В главе 3 проведено компьютерное моделирование физических процессов в структурах металл-оксид металла, инициируемых ионно-алектронной бомбардировкой. Все расчеты проводились на основе системы компьютерной математики Мар!е 9.

Коэффициент распыления 5 поверхности диэлектрических слоев исследуемых структур в зависимости от начальной энергии Ел бомбардирующих ионов определялся в рамках модели Зигмунда [3]:

5 =

(0

.—„ —-(4)

л2 (М,+М,)2 Щ где М, и М! — атомные массы ионов и атомов мишени, Е& — энергия падающих ионов, Е, - энергия сублимации атомов мишени, а - безразмерный параметр, определяемый соотношением МШг.

При Ею= 100 эВ 5 = 0,60 и 0,31 для ионов Не и Ме в Л1203, а для ВеО - 0,59 и 0,23, соответственно. Толщина слоя, из которого в вакуум выходит основное количество распыленных атомов, составляет 1...2 нм, что значительно меньше глубины проникновения бомбардирующих ионов.

При ионной бомбардировке бинарных оксидов металлов ожидается преимущественное распыление одного из компонентов (более легкого), обусловленное их различиями в атомной массе и поверхностной энергии связи [8]. Можно полагата, что поверхностный слой в структуре А1-А12Оэ будет обедняться кислородом, что ведет к увеличению концентрации анионных вакансий. В случае структуры Ве-ВеО можно предположить обогащение поверхностно го слоя кислородом и залечивание анионных вакансий, что ведет к ухудшению эмиссионных характеристик.

Проведено компьютерное моделирование ионной имплантации в объем диэлектрика структуры металл-оксид металла. Пробег иона в твердом теле определялся формулой [8]

£,0 2a.{zfn+zf2)m М(+М,

т

м,

-¿о >

(5)

где Ен 2, и Л/, - энергия, атомный номер и атомная масса бомбардирующего иона, и М,~ концентрация, атомный номер и атомная масса вещества «мишени», а = 2,88- 10м Дж/м2.

При Ею = 100 эВ глубины проникновения Я = 12,24 и 3,76 нм для Не в АЬ03 и ВеО, 0,99 и 0,38 нм для N6 в АДОз и ВеО, соответственно. Таким образом, ионы гелия проникают на глубину, сопоставимую с толщиной пленки.

При малых дозах ионов профиль распределения концентрации внедренных ионов описывается гауссовым распределением:

3Ni(Mi

3 (Mt+Mt)z(x-R^ 4A/fW¡Hp

sRp

(6)

где Rp — проекция пробега частицы на нормаль к поверхности, определяющая глубину внедрения иона.

Как видно id расчетных зависимостей распределения имплантированных ионов по глубине диэлектрических слоев АЬОэ и ВеО (рис. 5), с ростом начальной энергии бомбардирующих ионов практически вся толщина слоя оказывается легированной ионами Не — осуществляется процесс, ведущий к модификации зонной диаграммы исследуемых структур. При Ет > 150 эВ и толщине слоя диэлектрика 5 25 нм можно ожидать и деградации границы раздела металл - оксид металла.

»

X (ни}

Рис. 5. Распределение по глубине диэлектрической пленки А12Оз (а) и ВеО (б) имплантированных ионов Не энергии Ею' 50 (1), 100 (2), 150 эВ (3)

Кроме имплантации ускоренных ионов, существует вероятность возникновения под действием ионной бомбардировки точечных структурных дефектов [8]. Расчеты показывают, что средняя глубина залегания дефектов меньше, чем средний проективный пробег бомбардирующих ионов Яр, а в случае легких ионов (типа Не и N6) распределения дефектов и внедренных ионов сходны по форме и их максимумы почти совпадают.

Что касается влияния электронной бомбардировки на исследуемые структуры, то при энергии электронов 100 эВ глубина их проникновения в А1203 и ВеО составляет 9... 12 км, то есть также сравнима с толщиной диэлектрического слоя. Однако с физической точки зрения это не ухудшает эмиссионных свойств структур.

В гл^ве 4 рассмотрены вопросы получения и исследования физико-технических параметров тонкопленочных холодных катодов на основе структур А1—АЬОз и Ве-ВеО. Металлографические, рентгено- и электронно-спектральные исследования проводились в НИЦ новых технологий и материалов «АТОМ». Степень дефектности металлических покрытий контролировалась методом электронно-флуктуационной диагностики (его отработка проведена на тонких пленках хрома), оксидных пленок - адсорбционным анализом и электрофизическими измерениями.

Для оптимизации тонкопленочных цилиндрических холодных катодов были проведены эксперименты по изучению физико-технических параметров структур металл-оксид металла на секционных макетах разрядных трубок из стекла (длиной - 100 мм, внутренним диаметром - 30 мм), заполненных Не-Ые смесью. При создании макетов для лучшей адгезии структур ¡¡а цилиндрические стеклянные подложки напыляли металлический подслой (Си для А1-АЬ03 и Л1 для Ве—ВеО}. Далее наносили металлическую пленку (А1, Ве) термическим испарением в высоком вакууме. Пленки оксидов (А1203 и ВеО) создавали как термическим окислением, так и реактивным распылением в кислороде (70... 1000 Па) при 520...670 К.

Было исследовано распределение разрядного тока по длине макета при различных формах дна катода. Использование плоского дна приводит к неоднородному распределению тока в системе и перегрузке края катода (рис. 6), тогда как два других варианта конструкции оказывают существенно меньшее влияние. Было измерено также распределение катодного потенциала в макете катода системы металл-оксид металла. При заданном диаметре катода величина оптимального рабочего тока определяет эффективную длину катода.

Для приближения условий эксперимента к реальным условиям эксплуатации холодных катодов использовался также моноблочный макет газоразрядного лазерного датчика из плавленого кварца (рис.7). Металлическое покрытие толщиной 0,5...1,0 мкм наносили на внутреннюю поверхность цилиндрической катодной полости с использованием самоцснтри-

рующегося протяженного испарителя, на нем прецизионными технологиями наращивали оксидную пленку толщиной 5... 10 нм.

Ниярщццй

Рис. 6. Распределение разрядного тока по секциям по длине цилиндрического катода е макете холодного катода в зависимости от формы дна: I - диск, 2 - конус, 3 - полость

РИС. 7. КОНСТРУКЦИЯ МОНОбЛОЧЕЮГО макета холодного катода: 1 — анод, 2 и 3 — кварцевые пластины с газоразрядным каналом, 4 — канал для откачки и герметизации макета, 5 - холодный катод

Для макетов холодных катодов на основе А1-структур напряжение зажигания £/, составляло 880...920 В при подложках из А1-сплава и 925...960 В — при подложках га плавленого кварца. Длительное воздействие разряда приводило к снижению {У, для структур первого типа и повышению (на 5...10 В) - для структур второго типа. Последнее может быть связано с тем, что оксиды имеют неоднородную шероховатую поверхность, и происходит селективное распыление эмитирующих участков (где напряженность поля выше).

Как показали электронно-микроскопические исследования тонкопленочных структур Ве—ВеО, нанесенных на подслой А1 в полости кварцевого моноблока, результатом долговременной работы в условиях ионной бомбардировки является повышение однородности поверхности диэлектрика (рис.8).

Рис. 8. Микрофотографии (х5-10 ) поверхности оксидного слоя холодного катода системы Ве-ВеО до начала эксплуатации (а) и после эксплуатации (~10* ч) в условиях ионной бомбардировки (6)

Результаты исследования тонкопленочных холодных катодов на основе структур AJ-Al^Oj и Ве-ВеО показали, что при давлении газовой He-Ne смеси 250...400 Па и плотности тока 10 А/м2 их долговечность составляет свыше 3-Ю4 ч, что выше, чем у известных аналогов [1].

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Построены зонные диаграммы тонкопленочных структур At-AljOj и Ве-ВеО для бездефектного и анион-дефектного диэлектрика и в сильных электрических полей. Показано, что в этих условиях происходит существенная модификация зонной диаграммы, что ведет к изменению условий активации и туннелнрования носителей заряда.

2. Проведено компьютерное моделирование ннжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом, в тонкопленочных струюурах Al-AbOj и Ве-ВеО. Показано, что при наличии глубоколежащих ловушек в диэлектрике инжекшгонные ТОПЗ описываются модифицированным законом Чайльда, а изменение глубины залегания ловушек приводит к существенному изменению ВАХ.

3. Проведено компьютерное моделирование инжекционных токов Пула-Френкеля в тонкопленочных структурах AI-AI2O3 и Ве-ВеО. Показано, что рабочий диапазон напряжений для данного механизма иижек-ции в BeO (0...200 В) вдвое больше, чем для А120з, а уменьшение глубины залегания ловушек приводит к значительному возрастанию ннжекционных токов.

4. Проведено компьютерное моделирование туннельных токов Фаулера— Нордгейма в тонкопленочных структурах AI-AI3O3 и Во-ВсО. Показано, что потенциальный барьер на границе металл-диэлектрик имеет треугольную форму, и осуществляется туннельная эмиссия электронов в зону проводимости диэлектрика. В малых полях токи Фаулера-Норд-гейма имеют ббльшие значения в структурах AI-AI2O3, чем в Ве-ВеО, ю-за меньшей высоты потенциального барьера. Второй потенциальный барьер для электронов (на границе диэлектрик-вакуум) исчезает при напряжении 5...б В.

5. Проведено компьютерное моделирование физических процессов модификации поверхности и объема тонкопленочных структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО под действием ионно-электронной бомбардировки. Показано, что ионы Не проникают в объем диэлектрического слоя на глубину, сопоставимую с его толщиной — осуществляется процесс ионной имплантации оксида металла. В результате, при энергии бомбардирующих ионов Не = 150 эВ и толщине слоя диэлектрика не более 25 нм возни тает опасность деградации границы раздела металл — оксид металла.

6. Отработаны технологии получения тонкоплеиочиых структур А1-А12оз и Ве-ВеО с применением самоцентрирующихся протяженных

испарителей в вакуумируемых замкнутых объемах, созданы макеты цилиндрических холодных катодов на их основе, проведены исследования структурных и физико-технических параметров. Показано, что величина оптимального рабочего тока определяет эффективную длину катода. Обнаружено, что длительное воздействие тлеющего разряда приводит к увеличению напряжения зажигания (на 5... 10 В), что связали с улучшением морфологии рабочей поверхности катода.

7. Результаты исследования макетов холодных катодов на основе структур А1~А1г03 и Ве-ВеО показали, что при давлении газовой He-Ne смеси 250...400 Па и плотности тока 10 А/м2 их долговечность составляет свыше 3-104 ч, что выше, чем у известных аналогов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

!. Коржавый А.П., Никифоров Д.К. Математическое моделирование \ff шума в твердом теле со структурными дефектами // Математика и механика в современном мире: Материалы Всеросс. конф,- Калуга, 2001. — С,190-201,

2. Бондаренко Г.Г., Дерюгина Е.О., Коржавый А.П., Никифоров Д.К., Яранцев Н.В. Некоторые проблемы создания многослойных структур, эксплуатируемых в условиях воздействия ионной бомбардировки // Межфазная релаксация в полиматериалах: Материалы Межд. научно-техн. конф. - Москва, 2001. - С.244-246.

3. Дерюгина Е.О., Коржавый A.I1., Никифоров Д.К. Экологически чистые технологии создания холодных источников электронов // Профес-сивныс технологии, конструкции и системы в нриборо- и машиностроении: Труды Всеросс. научно-техн. конф. — Москва, 2001, —CJ283-286.

4. Mosina E.V., Nikiforov D.K., Chistyakov G.A. Features of Multilayered Structure Properties Observed in Glow Discharge // Physics of Electronic Materials: Intern. Conf. Proceeds. - Kaluga, 2002. - P.372-373.

5. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Физические основы электро-флуктуационной диагностики дефектности металлических пленок //Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: Материалы межд. научно-практ. конф. - Москва, 2003, —С. 321-322.

6. Дерюгина Е.О., Никифоров Д.К., Чистяков Г. А. Некоторые электрофизические параметры холодных сэндвич-катодов отпаянных лазеров //Фундаментальные проблемы радиолектронного приборостроения: Материалы межд. научно-практ. конф. — Москва, 2003, —С.212-215.

7. Никифоров Д.К., - Коржавый А.П. Моделирование низкочастогных электронных шумов в металлах как стохастических процессов // Математика в современном мире: Материалы 2-й Росс, научно-практ. конф,- Калуга, 2004.-CJ12-217. г

8. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Экологически безопасные тонкопленочные материалы для холодных катодов// Прогрессивные технологии, конструкции и системы в лриборо- и машиностроении: Материалы Всеросс. научно-техн. конф. — Москва, 2004. — С.216-217,

9. Nikiforov D.K., Korzhavyi А.Р. Features ofPhysical Properties of Al-based Hardening Surfaces in Glow Discharge of Inert Gases // Physics of Electronic Materials: 2nd Intern. Conf. Proceeds. - Kaluga, 2005. - P.216-219.

10. Дерюгина E.O, Никифоров Д.К., Чистяков Г.А. Физико-химические свойства материала холодного катода в обеспечении ресурса He-Ne лазерах // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в при-боро- и машиностроении: Материалы Всеросс. научно-техн. конф. -Москва, 2005. - С.88-91.

11. Никифоров Д,К., Коржавый А.П., Марин В.П., Чистяков Г.А. Новые технологии для повышения надежности элементов лазерных систем экологического мониторинга // Наукоемкие технологии. 2006. Т. 7, № 4-5. ~С. 64-66.

12. Бондаренко Г.Г., Никифоров Д.К., Стрельченко С.С., Чистяков Г.А. Особенности разрушения тонко пленочных покрытий холодных катодов в газовом разряде // Радиационная физика твердого тела: Труды XVI Межд. совет., Севастополь, Украина. - Москва: НИИПМТ, 2006. - С.327-330.

13. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Моделирование процессов ннжекцин и эмиссии электронов в эмитирующих наноструктурах Ве-ВеО И Электронный журнал «Исследовано в России». 2006. Т.9. — С.875-881. http://2humal.ape.re!3rn.ru/articlss,,2006/092.pdf

14. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Физические процессы в эмитирующих наноструктурах металл - оксид металла // Вестник Калужского университета. 2006. № 2. - С.9-16.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коржавый А.П., Марин В.П., Сигов А.С. Некоторые аспекты создания технологий и конструкций изделий квантовой электроники // Наукоемкие технологии. 2002. Том 3, № 4. С. 20-31.

2. V ал damme L.K.J. Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of electronic devices // IEEE Trans. Electron Devices. 1994. Vot.41, #11. P. 2176-2187.

3. Ламперт M., Марк П, Инжекционные токи в твердых телах. — М.: Мир, 1973.-435 с.

4. Као К., Хуанг В. Перенос электронов в твердых телах. — М.: Мир, 1984.-326 с.

5. Туннельные явления в твердых телах / Ред. Э. Бурштейн, С. Лундк-влст, - М.: Мир, 1973. - 367 с.

6. Модинос Л. Авто-, термо- и вторично-электронная эмиссионная спектроскопия. - М.: Наука, 1990. - 320 с.

7. Технология тонких пленок (справочник) / Ред. Л. Майселл, Р. Глэнг. -М.: Сов. радио, 1977. - Т.1. - 664 с,-Том 2.-768 с.

8. Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г,Д. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1995.-495 с.

Изд. лицензия № 040307 от 03.04.97. Подписано в печать 20.10.06. Формат 60^90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Ка 73.

Издательство КГГТУ им. К.Э.Циолковского. 248023 Калуга, ул. Разина, 26.

Отпечатано АП «Полиграфия». 248600 Калуга, ул. Тульская, 13А. Лицензия ПЛД № 42-29 от 23.12.99.

Введение.

Глава 1. Тонкопленочные структуры как основа холодных катодов газовых лазеров.

1.1. Холодные катоды в газовых лазерах.

1.2. Конструкционные особенности холодных катодов моноблочных He-Ne лазерных датчиков.

1.3. Особенности структуры и физических свойств поверхности холодного катода.

1.3.1. Проводимость оксидной пленки холодных катодов в газовом разряде.

1.3.2. Дефектообразование в оксидных пленках на поверхности холодных катодов.

1.4. Физические причины разрушения холодных катодов в аномальном тлеющем разряде.

1.4.1. Катодное распыление.

1.4.2. Роль объемных дефектов в процессах разрушения оксидных пленок в тлеющем разряде.

1.5. Анализ методов получения тонкопленочных структур для холодных катодов и методов их диагностики.

1.5.1. Физико-технологические основы получения пленочных холодных катодов моноблочных He-Ne лазерных датчиков.

1.5.2. Применение пленок нитридов металлов для создания холодных катодов.

1.5.3. Исследование дефектности металлических пленок методом электронно-флуктуационной диагностики.

1.6. Физические свойства тонкопленочных структур на основе оксидов алюминия и бериллия.

1.7. Свойства материалов, использованных для создания эффективных эмиттеров - тонкопленочных холодных катодов.

Выводы к главе 1 и постановка цели и задач исследований.

Глава 2. Моделирование процессов инжекции и эмиссии носителей заряда в структурах металл-оксид металла.

2.1. Построение энергетических диаграмм тонкопленочных структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО.

2.2. Формирование инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом, в диэлектрическом слое тонкопленочных структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО.

2.3. Формирование инжекционных токов по механизму Пула-Френкеля в диэлектрическом слое тонкопленочных структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО.

2.4. Формирование туннельных токов в тонкопленочных структурах AI-AI2O3 и

Ве-ВеО.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Моделирование физических процессов в структурах металл-оксид металла, инициируемых ионно-электронной бомбардировкой. nilv «/Jivivi^uiinvxi vvmuvoiui• я поверхности и объема оксида металла в структурах А1-А

5ствием ионно-электронной бомбардировки. ие вторичных ионно-электронной и электронной эмисы ща металла в структурах А1-А120з и Ве-ВеО.

В различных областях науки, техники, промышленности широко востребованы устройства электронной техники - вакуумные СВЧ-приборы, фотоэлектронные умножители и газоразрядные лазеры, важнейшим элементом которых является эмиттер электронов - холодный катод [1-3]. В последние годы газоразрядные, в частности, гелий-неоновые лазеры интенсивно используются для создания лазерных систем с большим функциональным спектром применения (хранение информации, средства навигации и локации, печатающие и сканирующие устройства и т.п.).

Одно из важнейших требований, предъявляемым к катодам газовых лазеров - способность сохранять рабочие параметры при соприкосновении его эми-тируюших поверхностей с газовой средой. Этому способствуют защитные свойства тонкой окисной эмиссионной пленки [4]. Особенно широко используются в этом плане тонкие пленки AI2O3 и ВеО.

Сочетание высоких температуры плавления, теплопроводности и диэлектрических параметров, характерные для оксидов алюминия и бериллия, по-прежнему оставляет их оптимальными материалами, несмотря на все перспективы использования нитрида алюминия [5, 6].

В то же время необходимо отметить, что подобные пленки не только выполняют конструктивную «защитную» функцию, а зачастую являются активными элементами электронных структур. В качестве примера можно привести тонкопленочные гетероструктуры Al203-Si [7], многослойные наноструктуры

ТагОг-А^Оз [8] и ЗгТЮз-СеОг-АЬОз [9], металлические одноэлектронные транзисторы на Al(Nb)-Al203-Al(Nb) [10, 11], оптические элементы на основе ВеО для лазерных систем средней ИК-области спектра [12], детекторы СВЧ-излучения на основе ВеО для термостимулированных экзоэмиссионных дозиметров [13, 14]. Особый интерес представляют обладающие уникальными физическими свойствами неуглеродные нанотрубки - предсказанные на основе ВеО [15] и синтезированные на базе А120з [16].

Несомненно, что в случае эмитирующей структуры металл - оксид металла также необходимо рассматривать диэлектрическую пленку оксида как важнейший функциональный элемент, формирующий эмиссионные свойства.

Во-первых, при переходе к тонким пленкам в структуре металл-диэлектрик формируются новые закономерности, которые не проявляются в массивных образцах: в диэлектрике возникают управляемые инжекционные и эмиссионные токи [17-19].

Во-вторых, приложение внешнего электрического поля соответствующей полярности (способствующего инжекции электронов из металла в диэлектрик) к тонкому диэлектрическому слою приводит к многочисленным физическим эффектам, обусловленным «сильным электрическим полем» [17-19].

Однако исследования в этих направлениях тонкопленочных эмитирующих структур металл - оксид металла как основы холодных катодов до настоящего времени, за редким исключением, не проводились, что сводит выбор оптимальных составов и материалов к эмпирическому поиску.

Целью настоящей работы явилось комплексное исследование механизмов формирования инжекционно-эмиссионных токов в тонкопленочных структурах металл - оксид металла А1-А1203 и Ве-ВеО и физико-технических свойств макетов холодных катодов на их основе.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1. Провести анализ возможностей применения тонкопленочных структур металл - оксид металла в качестве основы холодных катодов газоразрядных устройств.

2. Провести компьютерное моделирование процессов инжекции и эмиссии носителей заряда в тонкопленочных структурах AI-AI2O3 и Ве-ВеО;

3. Провести компьютерное моделирование процессов модификации поверхности и объема тонкопленочных структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО под действием ионно-электронной бомбардировки;

4. Провести экспериментальное исследование физических характеристик тонкопленочных структур А1-А120з и Ве-ВеО при их использовании в качестве холодных катодов He-Ne лазеров, работающих в режиме аномального тлеющего разряда.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведены комплексные исследования механизмов формирования инжекционно-эмиссионных токов в тонкопленочных структурах AI-AI2O3 и Ве-ВеО, процессов модификации их поверхности и объема под действием ионно-элек-тронной бомбардировки. Предложены зонные диаграммы изученных структур для анион-дефектного диэлектрика и в условиях сильных электрических полей. Изучены инжекционные токи ТОГО, Пула-Френкеля, Фаулера-Нордгейма в зависимости от приложенного электрического поля, толщины диэлектрического слоя, глубины залегания и концентрации ловушек носителей заряда. Исследованы физические процессы, инициируемые ионно-электронной бомбардировкой: селективное распыление поверхности оксида металла, дефектообразование, ионное и электронное внедрения в объем диэлектрического слоя.

Практическая ценность работы заключается в том, что проведенные автором аналитические и экспериментальные исследования могут быть использованы для научно-обоснованного создания высокоэффективных холодных катодов на основе наноструктур, содержащих в качестве важнейшего функционального элемента диэлектрическую пленку. Предложены физические механизмы управления процессами инжекции и эмиссии электронов в исследованных структурах. Разработана методика электронно-флуктуационной диагностики дефектности тонких металлических пленок. Результаты экспериментального исследования макетов холодных катодов на основе структур А1-А120з и Ве-ВеО показали, что их долговечность выше, чем у известных аналогов. Основные научные положения, выносимые на защиту: 1. Наличие анионных дефектов в диэлектрике приводит к существенному понижению потенциальных барьеров на границе металл-диэлектрик в структурах А1-А120з и Ве-ВеО и усилению процессов инжекции электронов через нее.

2. Наличие глубоких центров - ловушек носителей заряда в диэлектрическом слое структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО приводит к возникновению пространственного заряда и формированию инжекционных токов, ограниченных им (ТОПЗ).

3. В результате малой толщины диэлектрического слоя (не более 50 нм) инжекция электронов в структурах А1-А120з и Ве-ВеО обеспечивается актива-ционным механизмом Пула-Френкеля и туннельным механизмом Фаулера-Нордгейма. Изменение толщины диэлектрического слоя и его дефектности (типа и концентрации ловушек) позволяет варьировать их вклады в результирующие инжекционно-эмиссионные токи.

4. В условиях ионно-электронной бомбардировки поверхности структур А1-А1203 и Ве-ВеО глубина внедрения ионов Не сравнима с толщиной слоя, что приводит к легированию диэлектрического слоя структуры и изменению его электрофизических характеристик.

5. Макеты цилиндрических холодных катодов, созданных на основе исследованных тонкопленочных структур AI-AI2O3 и Ве-ВеО, обладают долговечностью выше 3-104 ч, что превышает соответствующую характеристику известных аналогов.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на 16 научных конференциях, в том числе на всероссийских конференциях «Математика в современном мире» (Калуга, 2001, 2004), Международной конференции по материаловедению и физике конденсированного состояния (Кишинев, Молдова, 2001), всероссийских конференциях «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» (Москва, Калуга, 2001, 2004, 2005, 2006), международных конференциях по физике электронных материалов (Калуга, 2002, 2005), Международной конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2003), Международной конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и бизнесе» (Тирасполь, Молдова, 2003), XVI Международном совещании «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, Украина, 2006), Межвузовской научной школе молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в индустрии наносистем, материалов и живых систем» (Москва, 2006), и др. Результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах в Калужском государственном педагогическом университете имени К.Э.Циолковского. По материалам диссертации опубликовано 23 работы.

Личный вклад автора. Автору принадлежит конкретизация решаемых задач, определение методов и подходов к их решению, обработка и обобщение полученных результатов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Коржавый А.П., Никифоров Д.К. Математическое моделирование 1 If шума в твердом теле со структурными дефектами // Математика и механика в современном мире: Материалы Всеросс. конф - Калуга, 2001. - С.190-201.

2. Бондаренко Г.Г., Дерюгина Е.О., Коржавый А.П., Никифоров Д.К., Яранцев Н.В. Некоторые проблемы создания многослойных структур, эксплуатируемых в условиях воздействия ионной бомбардировки // Межфазная релаксация в полиматериалах: Материалы Межд. научно-техн. конф. - Москва, 2001.-С.244-246.

3. Дерюгина Е.О., Коржавый А.П., Никифоров Д.К. Экологически чистые технологии создания холодных источников электронов // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Труды Все-росс. научно-техн. конф. - Москва, 2001. - С.283-286.

4. Mosina E.V., Nikiforov D.K., Chistyakov G.A. Features of Multilayered Structure Properties Observed in Glow Discharge // Physics of Electronic Materials: Intern. Conf. Proceeds. - Kaluga, Russia, 2002. - P.372-373.

5. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Физические основы электро-флуктуационной диагностики дефектности металлических пленок //Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: Материалы межд. научно-практ. конф. - Москва, 2003. - С. 321-322.

6. Дерюгина Е.О., Никифоров Д.К., Чистяков Г.А. Некоторые электрофизические параметры холодных сэндвич-катодов отпаянных лазеров //Фундаментальные проблемы радиолектронного приборостроения: Материалы межд. научно-практ. конф.-Москва, 2003.-С.212-215.

7. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Моделирование низкочастотных электронных шумов в металлах как стохастических процессов // Математика в современном мире: Материалы 2-й Росс, научно-практ. конф.- Калуга, 2004. -С.212-217.

8. Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Экологически безопасные тонкопленочные материалы для холодных катодов// Прогрессивные техно-логии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всеросс. научно-техн. конф. - Калуга, 2004. - С. 216-217.

9. Nikiforov D.K., Korzhavyi А.Р. Features of Physical Properties of Al-based Hardening Surfaces in Glow Discharge of Inert Gases // Physics of Electronic Materials: 2nd Intern. Conf. Proceeds. - Kaluga, Russia, 2005. - P.216-219.

Ю.Дерюгина E.O, Никифоров Д.К., Чистяков Г.А. Физико-химические свойства материала холодного катода в обеспечении ресурса He-Ne лазерах // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всеросс. научно-техн. конф.-Москва, 2005. - С.88-91.

П.Никифоров Д.К., Коржавый А.П., Марин В.П., Чистяков Г.А. Новые технологии для повышения надежности элементов лазерных систем экологического мониторинга // Наукоемкие технологии. 2006. Т. 7, № 4-5. - С. 64-66.

12.Бондаренко Г.Г., Никифоров Д.К., Стрельченко С.С., Чистяков Г.А. Особенности разрушения тонкопленочных покрытий холодных катодов в газовом разряде // Радиационная физика твердого тела: Труды XVI Межд. совещ., Севастополь, Украина. - Москва: НИИПМТ, 2006. - С.327-330.

П.Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Моделирование процессов инжекции и эмиссии электронов в эмитирующих наноструктурах Ве-ВеО // Электронный журнал «Исследовано в России», 092,2006 г, С.875-881. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/092.pdf

Н.Никифоров Д.К., Коржавый А.П. Физические процессы в эмитирующих наноструктурах металл - оксид металла // Вестник Калужского университета. 2006. №2. С.9-16.

Краткое содержание работы.

В главе 1 проведен литературный анализ использования тонкопленочных структур как основы холодных катодов газовых лазеров, для возбуждения которых применяется тлеющий газовый разряд. Показано, что долговременная стабильность параметров He-Ne лазеров обеспечивается использованием цилиндрических металлических катодов, на поверхности которых сформировано оксидное покрытие толщиной 10.30 нм. Анализ литературных данных показал, что оксиды алюминия и бериллия являются оптимальными материалами для этих целей за счет сочетания высоких температуры плавления, теплопроводности и диэлектрических параметров. Рассмотрены имеющие данные о процессах прохождения электрического тока через пленки AI2O3 и ВеО, отмечено, что в исследуемых оксидах металлов имеются собственные дефекты - глубоко-лежащие кислородные вакансии.

В главе 2 проведено компьютерное моделирование процессов монополярной инжекции и эмиссии носителей заряда в структурах металл-оксид металла на основе системы компьютерной математики Maple 9. Построены энергетические диаграммы структур металл-оксид металла (А1-А120з и Ве-ВеО) для бездефектного и анион-дефектного диэлектрика в равновесном состоянии и в сильных электрических полях. Проведено компьютерное моделирование инжекционных ТОПЗ, токов Пула-Френкеля и Фаулера-Нордгейма в системе металл-диэлектрик-вакуум. Задача решалась для реального диэлектрика, содержащего свободные электроны и моноэнергетические ловушки. Определены диапазоны функционирования механизмов и возможности управления ими.

В главе 3 проведено компьютерное моделирование физических процессов в структурах металл-оксид металла, инициируемых ионно-электронной бомбардировкой, на основе системы компьютерной математики Maple 9. Проведено компьютерное моделирование коэффициентов распыления поверхности диэлектрических слоев исследуемых структур в рамках модели Зигмунда, ионной имплантации в объем диэлектрика структуры металл-оксид металла (глубины проникновения и профиля распределения), дефектообразования. Оценены возможности модификации поверхности и объема структур под действием ионно-электронной бомбардировки.

В главе 4 рассмотрено вопросы получения и исследования физико-технических параметров тонкопленочных холодных катодов на основе структур А1-А120з и Ве-ВеО. Проведены эксперименты на секционных макетах разрядных трубок из стекла и моноблочных макетах газоразрядного лазерного датчика из плавленого кварца. Исследовано распределение разрядного тока по длине макета при различных формах дна катода, распределение катодного потенциала, напряжение зажигания. Показано, что результатом долговременной работы в условиях ионно-электронной бомбардировки является повышение однородности поверхности диэлектрика, а долговечность тонкопленочных холодных катодов на основе исследованных структур выше, чем у известных аналогов.

7. Результаты исследования макетов холодных катодов на основе структур А1-А1203 и Ве-ВеО показали, что при давлении газовой He-Ne смеси 250.400 Па и плотности тока 10 А/м2 их долговечность составляет свыше 3-Ю4 ч, что выше, чем у известных аналогов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе проведены комплексные физические исследования эмитирующих тонкопленочных структур А1-АЬ20з и Ве-ВеО, функционирующих в условиях ионно-электронной бомбардировки.

1. Ненакаливаемые катоды. / Под ред. М.И. Елинсона. М., 1974.

2. Коржавый А.П., Марин В.П., Сигов А.С. Некоторые аспекты создания технологий и конструкций изделий квантовой электроники // Наукоемкие технологии. 2002. Том 3, № 4. С. 20-31.

3. Семенова В.Б., Коржавый А.П. Методы разработки и конструктивные особенности электродных систем современных газовых лазеров // Обзоры по электронной технике. Сер. Лазерная техника и оптоэлектроника. 1982. Вып. 3(900). 72 с.

4. Киселев А.Б. Металлооксидные катоды электронных приборов. М.: Изд-во МФТИ, 2002. - 240 с.

5. Добрынин А., Казаков Н.П., Найда Г.А., Поддененский Е.Н., Райдин Е.Р., Соколов Е.В. Нитрид алюминия в электронной технике //Зарубежная электроника. 1989. № 4. С. 44-84.

6. Шулаков А.С., Брайко А.П., Букин С.В., Дрозд В.Е. Свойства межфазовой границы Al203/Si //Физика твердого тела. 2004. Том 46, вып. 10. С. 18681872.

7. Ежовский Ю.К., Клусевич А.И. Диэлектрические многослойные наноструктуры оксидов тантала и алюминия // Физика твердого тела. 2003. Том 45, вып. 11. С. 2099-2103.

8. Прудан A.M., Гольман Е.К., Козырев А.Б., Кютт Р.Н., Логинов В.Е. Свойства титаната стронция в многослойной структуре 8гТЮз/Се02/А120з // Физика твердого тела. 1997. Том 39, вып. 6. С. 1024-1029.

9. Абрамов И.И., Новик Е.Г. Характеристики металлических одноэлектрон-ных транзисторов на различных материалах // Физика и техника полупроводников. 2000. Том 34, вып. 8. С. 1014-1019.

10. Абрамов И.И., Игнатенко С.А., Новик Е.Г. Характеристики многоостров-ковых одноэлектронных цепочек в зависимости от различных факторов // Физика и техника полупроводников. 2003. Том 37, вып. 10. С. 1231-1234.

11. Makarenko S., Sekirin I. Control of reflectance spectrum of BeO ceramics surface // Intern. Symp. Molecular Spectroscopy Abstr. Columbus, Ohio, USA. 1997.-P. RG103.

12. Кийко B.C., Макурин Ю.Н., Балакирев В.Ф. Состав и свойства промышленной керамики из оксида бериллия // Химическая технология. 2004. № 1. С. 7-9.

13. Сорокин П.Б., Федоров А.С., Чернозатонский JI.A. Структура и свойства нанотрубок ВеО // Физика твердого тела. 2006. Том 48, вып. 2. С. 373-376.

14. Технология тонких пленок (справочник). / Ред. Л.Майселл, Р.Глэнг М.: Сов. Радио, 1977. -Т.1. 664 е.; Том 2. 768 с.

15. Као К., Хуанг В. Перенос электронов в твердых телах. М.: Мир, 1984. -326 с.

16. Туннельные явления в твердых телах / Ред. Э.Бурштейн, С.Лундквист. -М.: Мир, 1973. 367 с.

17. Беннет В. Газовые лазеры. М., 1964. - 119 с.

18. Хивенс О.С. Оптические квантовые генераторы //Успехи физич. наук. 1963. Том. 81, вып. 3. С. 148-173.

19. Кочмарек Ф. Введение в физику лазеров. М.: Мир, 1981. - 248 с.

20. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М., 1971.

21. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М., 1961.

22. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. - 592 с.

23. Лисовский В.А., Яковин С.Д. Характеристики катодного слоя тлеющего разряда низкого давления в аргоне и азоте //Письма в ЖТФ. 2000. Том 26, вып. 19. С. 88-94.

24. Азаров А.В., Очкин В.Н. О роли коэффициента эмиссии в нормальном тлеющем разряде //Препринт ФИАН № 36. М., 2003. - 30 с.

25. Добрецов А.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. М.: Наука, 1966.-564 с.

26. Привалов В.Е., Фридрихов С.А. Кольцевой газовый лазер // Успехи фи-зич. наук. 1969. Том. 97, вып. 3. С.377.

27. Померанцев Н.М., Скроцкий Г.В. Физические основы квантовой гиро-скопии // Успехи физич. наук. 1970. Том. 100, вып. 3. С.361.

28. Fein Е., Salisbury W. Integrated construction of low-cost gas lasers // Applied Optics. 1977. V.16, №8. P. 2308-2314.

29. Коржавый А.П., Кристя В.И. Физические процессы в прикатодной области тлеющего разряда и прогнозирование долговечности катодных материалов для отпаянных приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы. 1988. Вып.7(1403).-40 с.

30. Савельев A.M., Соловьева Т.И. Состояние лазерной гироскопии за рубежом//Зарубежная радиоэлектроника. 1981. №8. С. 77-92.

31. Бычков Н.А. Научно-методическое обеспечение управления качеством холодных катодов на этапе разработки и организации производства // Наукоемкие технологии. 2004. №1. С. 29-34.

32. Korzhavyi А.Р. Advanced metallic materials for vacuum devices // Journal of Advanced Materials. 1994. Vol.l(l). P. 13-15.

33. Chance D.A., Brusio V., Crawford V.S., Macinnes R.D. Cathodes for He-Ne lasers // IBM J. Res. Develop. 1979. Vol.23, №2. P.l 19-127.

34. Ford C.M. Европейский патент 0212463. Gas discharge device // 1986.

35. Ramsey K.J. Патент США 4 595.377. Cold cathode fabrication for ring laser gyroscope// 1986.

36. Коржавый А.П. Материалы с высокой устойчивостью к распылению на основе легких металлов для холодных источников электронов // Наукоемкие технологии. 2001. Т.2, №4. С.29-32.

37. Актон Д.Р., Свифт Д.Д. Газоразрядные лампы с холодным катодом. М.: Энергия, 1965.-480 с.

38. Москалев Б.И. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1972. - 526 с.

39. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Брыкайло И.Н. Коаксиальный полый катод для гелий-неоновых лазеров // Вестник Киевского университета. Физика. 1983. Вып. 24. С. 85-89.

40. Боярчиков О.А., Соболев В.Д., Шипалов А.С. Выбор оптимальной длины полого цилиндрического разряда // Электронная техника. Сер. Газоразрядные приборы. 1971. Вып. 3(23). С. 18-21.

41. Кучеренко Е.Т., Зыкова Е.В., Макосевская JI.H. Исследование тлеющего разряда с секционированными полыми катодами // Украинский физич. журнал. 1972. Т.17, №12. С. 2063-2065.

42. Ткаченко В.М., Тютюнник В.Б. исследование параметров плазмы в разряде с цилиндрическим полым катодом в гелии // Журнал технической физики. 1976. Т.46. С. 1449-1458.

43. Велик В.А., Коржавый А.П., Лазарева Л.В. Особенности конструкций холодных катодов миниатюрных газовых лазеров // Электронная техника. Сер. Материалы. 1977. Вып.4. С. 29-35.

44. Кучеренко Е.Т. Получение окисных пленок алюминия переменной толщины в плазме газового разряда // Вакуумные технологии и оборудование. Харьков, 2001. С. 279-282.

45. Кучеренко Е.Т., Зыкова Е.В. Исследование холодных катодов на основе диэлектрических пленок // Вестник Киевского университета. Физика. 1986. Вып.27. С. 73.

46. Кучеренко Е.Т., Зыкова Е.В., Тищенко В.Г. Холодный алюминиевый катод для гелий-неонового лазера // Вюник Кшвского ушверситету. 1971. №12. С. 122.

47. Ананьин B.C., Беляев В.А., Покосовский Л.Н. Поведение окисных пленок алюминия в тлеющем разряде // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1972. Вып.2. С. 54-62.

48. Суховский В.Н., Коржавый А.П., Кочурихин В.Е. Нитриды переходных металлов-перспективные матералы для долговечных пленочных катодов // Электронная техника. Сер. Материалы. 1989. Вып.6. С. 70-71.

49. Прасицкий В.В. Современные катоды для отпаянных приборов // Электронная промышленность. 1996. №3. С. 91-92.

50. Бондаренко Г.Г., Лищук Н.В. Химические и электрохимические способы повышения долговечности холодных катодов // Физика и химия обработки материалов. 1998. №3. С. 96-98.

51. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Айвазов В.Я. Исследование тлеющего разряда с холодным катодом, покрытым диэлектрическими пленками // Радиотехника и электроника. 1979. Т.24, №7. С. 1461-1466.

52. Мирзоева С.Д., Звонецкий В.И., Шишков А.В. Влияние активных добавок на эмиссионные свойства композиционных пленочных эмиттеров // Электронная техника. Сер. Материалы. 1980. Вып. 3. С. 67-69.

53. Крютченко О.Н., Маннанов А.В., Носов А.А. Механизмы проводимости оксидного покрытия холодных катодов газоразрядных приборов // Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1994. №6. С. 93-99.

54. Крютченко О.Н., Маннанов А.В., Носов А.А. Механизм деградации поверхности холодного катода в гелий-неоновых лазерах // Радиотехника и электроника. 1996. T.l 1, №8. С. 990-994.

55. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П. Ионно-плазменное напыление алюминиевых и бериллиевых покрытий на внутренние поверхности полых цилиндрических катодов // Металлы. 1995. №5. С. 167-171.

56. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Кристя В.И., Сигов Д.Н. Влияние рельефа поверхности на ионное распыление материалов катодов газоразрядных лазеров // Металлы. 1993. № 3. С. 97-100.

57. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Кристя В.И., и др. Теоретическое рассмотрение физического распыления материала катода гелий-неонового лазера // Металлы. 1996. № 5. С. 54-60.

58. Аитов Р.Д., Коржавый А.П., Кристя В.И. Влияние зарядки поверхности на коэффициент вторичной электронной эмиссии композиционных катодов//Радиотехника и электроника. 1995. Вып. 11. С. 1692-1695.

59. Дерюгина Е.О., Пролейко Э.П. Метод создания катодов для датчиков лазерных гироскопов // Наукоемкие технологии. 2002. № 5. С. 6-18.

60. Szapizo В., Rocca J.J., Prabhuzam Т. Electron yield of glow discharge cathode materials under helium ion bombardment // Appl. Phys. Lett. 1988. Vol. 53, #5. P. 358-360.

61. Helm H., Experimental measurements of the current balance at the cathode of a cylindrical hollow cathode glow disharge // Beitz. Plasma Phys. 1979. Vol.19, #4. P. 233-257.

62. Ивлев A.M., Коржавый А.П., Москвина А.И. Долговечность алюминиевых катодов при малых давлениях газа // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1979. Вып. 8. С. 67-72.

63. Аитов Д.Д., Коржавый А.П., Кристя В.И. Эмиссионные свойства холодных катодов с оксидной пленкой на поверхности для отпаянных газоразрядных приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы. 1991. Вып. 5(1612). 47 с.

64. Коржавый А.П., Файфер С.И. Новые методы получения полых цилиндрических катодов // Электронная промышленность. 1980. Вып. 3(87). С. 1517.

65. Бондаренко Г.Г., Бажин А.И., Коржавый А.П. Определение потенциала поверхности диэлектрического слоя на мишени, бомбардируемой ионным пучком // Журн. техн. физики. 1998. Т.68, № 9. с. 126-128.

66. Дефекты и физические свойства многокомпонентных электронных материалов // Никифоров К.Г., Коржавый А.П., Горбачев В.В. и др. / Ред. К.Г.Никифоров. Калуга: Изд-во КГПУ, 1999. - 215 с.

67. Бондаренко Г.Г., Жданов С.М., Коржавый А.П., Тихонов А.Н. Поведение металлических композиций на основе меди и алюминия в условиях длительной ионно-электронной бомбардировки // Перспективные материалы. 1999. №3. с. 29-39.

68. Барышев В.Г., Бычков Н.А., Коржавый А.П. Технические аспекты миниатюризации холодных источников электронов // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: сб. трудов Всеросс. научно-технич. конф. М., 2000. С. 123-124.

69. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П. Влияние ионной бомбардировки на работоспособность металлических материалов катодов газовых лазеров // Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах: матер. 2-ой Межд. конф. Томск, 2000. С. 23-25.

70. Коржавый А.П. Материалы с высокой устойчивостью к распылению на основе легких металлов для холодных источников электронов // Наукоемкие технологии. 2001. №4. С. 29-32.

71. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Степанов В.А., Чиркин М.В. Оптимизация конструкции катодного узла малогабаритных гелий-неоновых лазеров // Лазерная техника и оптоэлектроника. 1993. Вып. 1-2(68-69). С. 8083.

72. Петров Н.Н., Аброян И.А. Диагностика поверхности с помощью ионных пучков. Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. - 159 с.

73. Шульман А.Р., Фридрихов С.А. Вторично-эмиссионные методы исследования твердого тела. М.: Наука, 1977. - 552 с.

74. Войцеховский А.В. Фотоэлектрические МДП-структуры из узкозонных полупроводников. Томск: Радио и связь, 1990. - 327 с.

75. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Носов А.А. Особенности взаимодействия плазмы газового разряда с поверхностью холодного катода // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 7, № 1. С. 1716-1718.

76. Лазарев В.Б., Красов В.Г., Шаплыгин И.С. Электропроводность окисных систем и пленочных структур. М.: Наука, 1979. - 168 с.

77. Ананьин B.C. Исследование физических свойств холодных катодов и разработка технологии изготовления, обеспечивающей долговечность гелий-неоновых лазеров. Дисс. на соискание учен. ст. канд.техн.н. Рязань, 1978.212 с.

78. Коржавый А.П., Файфер С.И., Бажин А.И. Исследование некоторых свойств холодных катодов // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1974. Вып.7. С. 3-9.

79. Васильковская Е.А. Пленочные катоды типа «Сэндвич» //Обзоры по электронной технике. Сер.8. Электроника СВЧ. 1970. Вып. 7(277). 46 с.

80. Крютченко О.Н., Степанов В.А., Чижиков А.Е. Некоторые особенности изготовления холодных катодов из MgO // Электронная техника. Сер. Материалы. 1982. Вып. 12. С. 7-11.

81. Аитов Р.Д., Коржавый А.П., Кристя В.И. Эмиссионные свойства холодных катодов с оксидной пленкой на поверхности для отпаянных газоразрядных приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы. 1991. Вып. 5(1612).-47 с.

82. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Носов А.А., Чиркин М.В. Исследование динамического потенциала поверхности холодного катода в тлеющем разряде // Электронные приборы: межвуз. сб. научн. трудов. Рязань: РРТИ, 1992. С. 23-26.

83. Коржавый А.П., Кристя В.И., Суховский В.Н. Расчет толщины пленки, получаемой на внутренней стороне цилиндра // Взаимодействие ионов с поверхностью: тез. докл. X Всес. конф. М., 1991. Т. 1. С. 185-186.

84. Авдошин В.П., Василенко Ю.А., Кочурихин В.Е. Исследование пористости пленок нитрида алюминия на металле // Журнал физич. химии. 1984. Т.58, №8. С. 1501-1505.

85. Hall L.N. Lifetimes of cold cathodes for helium-neon gas lasers // J. Appl. Phys. 1988. Vol.64, #5. P. 2631-2637.

86. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой // Ред. Р.Бериш М.: Мир, 1984,336 с.

87. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой // Ред. Р.Бериш М.: Мир, 1986,488 с.

88. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. - 344 с.

89. Шульга В.И. Угловые зависимости и механизмы распыления (машинное моделирование)//Поверхность. 1982. № 3. С. 38-41.

90. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.: Наука, 1980.-416 с.

91. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. -М.: Наука, 1967.-506 с.

92. Коржавый А.П., Кристя В.И., Прасицкий В.В. Модель катодного распыления в смеси газов // Диагностика поверхности ионными пучками: тез. докл. V Всес. совещания-семинара. Донецк, 1988. С. 204.

93. Коржавый А.П., Пролейко Э.П., Файфер С.И. Холодные катоды для ГРП // Электронная промышленность. 1973. №4. С. 23.

94. Мартыненко Т.Н. Распыление пористых материалов // Журн. техн. физики. 1968. Т. 38, № 4. С. 759-760.

95. Морозов В.В., Тесаков B.C., Шлюко В.Я. Катодное распыление пористого гексаборида лантана // Журн. техн. физики. 1977. Т. 47, № 12. С. 25262529.

96. Дозован А.А. Распыление пористых тел с порами сферической формы ускоренными ионами // Диагностика поверхности ионными пучками: тез. докл. V Всес. совещания-семинара. Донецк, 1988. С. 118-119.

97. Диглинский А.Г., Измайлов A.M., Кучинский В.В., Сухомлинов B.C. Нарушение изотропности движения атомов металла в плазме // Журн. техн. физики. 1987. Т. 57, № 9. С. 1741-1745.

98. Коржавый А.П., Кристя В.И., Лищук Н.В., Прасицкий В.В. Распределение распыляемых атомов в объеме тлеющего разряда // Вторичная ионно-фотонная эмиссия: тез. докл. V Всес. семинара. Харьков, 1986. Ч. 2. С. 78-79.

99. Раджабов Т.Д., Искандерова З.А. Взаимодействие газовых ионов с постоянно возобновляемыми поверхностями // Физические явления при бомбардировке твердого тела атомными частицами: матер. Всес. конф. -Ташкент, 1974. Кн.2. С. 13-17.

100. Азаров А.А., Пожарский В.А., Шипалов А.С. К вопросу жестчения газа в приборах тлеющего разряда // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1986. № 4. С. 42-44.

101. Коржавый А.П., Рожков A.M., Прозоров А.Н. Некоторые вопросы ионно-электронной эмиссии твердых тел и разработки холодных катодов квантовых приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы. 1986. Вып. 4(1194). С. 35.

102. Голяев Ю.Д., Дроздов М.С., Коржавый А.П. Расширение областей применения зеемановского лазерного гироскопа ЗЛК-16-1 // Технология ги-роскопии и навигации: матер. Межд. конф. Петербург, 2000. С. 13-24.

103. Валахов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука, 1987. - 160 с.

104. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Айвазов В.Я. Исследование тлеющего разряда с холодными катодами, покрытыми диэлектрическими пленками // Радиотехника и электроника. 1979. Т.24, №7. С. 1464-1466.

105. Takeishi Y. Ejection of electrons from barium oxide by noble gas ions // J. Phys. Soc. Jap. 1987. Vol.17, #2. P. 326-341.

106. Бондаренко Г.Г., Бонк О.Г., Кристя В.И. Влияние переосажденных атомов на динамику распределения их потока вдоль поверхности полого катода в тлеющем разряде // Известия РАН. Сер. Физическая. 2000. Т. 64, №4. С. 752-755.

107. Бонк О.Г., Кристя В.И. Моделирование переосаждения распыленного вещества на мишень по ступенчатым поверхностным рельефам, распыляемую в плазме тлеющего разряда // Поверхность. 2001. № 5. С. 40-44.

108. Бондаренко Г.Г., Бонк О.Г., Кристя В.И., Прасицкий В.В. Расчет переосажденного вещества на сетчатый холодный катод в тлеющем разряде // Металлы. 2001. №3. С. 83-84.

109. Vandamme L.K.J. Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of electronic devices // IEEE Trans. Electron Devices. 1994. Vol.41, #11. P. 21762187.

110. Ван дер Зил А. Шум. Источники. Описание. Измерение. М.: Сов. Радио, 1973.-176 с.

111. Бендат Дж., Пирсол А. Измерения и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974.-463 с.

112. Морозов А.И., Сигов А.С. Взаимодействие дефектов и 1 If шум в металлах // Физика твердого тела. 1992. Т. 34, № 2. С. 457-460.

113. Bertotti G., Celasco М., Fiorillo F., Mazetti P. Application of the current noise technique to the investigation on dislocations in metals during plastic deformation // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50, # 11. P. 6948-6955.

114. Ralls K.S., Buhrman R.A. Microscopic study of 1 If noise in metal nanobridges // Phys. Rev. B. 1991. Vol. 44, # 11. P. 5800-5817.

115. Hooge F.N., Kedzia J., Vandamme L.K.J. Boundary scattering and 1 If noise // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50, # 12. P. 8087-8089.

116. Verbruggen A.H., Koch R.H., Umbach C.P. Correlation between 1/f noise and grain boundaries in thin Au films // Phys. Rev. B. 1987. V.35, # 11. P. 58645867.

117. Koch R.H., Lloyd J.R., Cronin J. 1 If noise and grain-boundary diffusion in A1 and A1 alloys // Phys. Rev. Lett. 1985. Vol. 55, #22. P. 2487-2490.

118. Коган Ш.М. Низкочастотный токовый шум // Успехи физич. наук. 1985. Т. 145, №2. С. 285-328.

119. Weissman М.В. 1 If noise other slow, nonexponential kinetics in condensed matter//Rev. Mod. Phys. 1988. Vol. 60, #2. P. 537-571.

120. Brophy J.J. Low-frequency variance noise // J. Appl. Phys. 1970. Vol. 41, #7. P. 39-43.

121. Greenstein L.J., Brophy J. J. Influence of lower cutoff frequency on measured variance of l//noise // J. Appl. Phys. 1969. Vol.40, # 2. P. 211-214.

122. Hooge F.N., Hoppenbrouwers A.M.F. Contact noise // Physica. 1969. Vol. 45. P. 386-393.

123. Hooge F.N. l//noise modeling // Physica B. 1990. Vol. 162. P. 343-347.

124. Hooge F.N., Kleinpenning T.G.M, Vandamme L.K.J. Experimental studies of \/f noise // Rep. Prog. Phys. 1981. Vol. 44. P. 481-484.

125. Eberhard J.W., Horn P.M. Excess (1 If) noise in metals // Phys. Rev. B. 1978. Vol. 18, #12. P. 6681-6693.

126. Black R.D., Snow W.M., Weissman M.B. Nonscalar 1 If conductivity fluctuations in carbon, gold and chrome films // Phys. Rev. B. 1982. Vol.25, #4. P. 2955-2958.

127. Voss R.F., Clarke J. Flicker {\IJ) noise: Equilibrium temperature and resistance fluctuations // Phys. Rev. B. 1976. Vol. 13. P. 556-576.

128. Black R.D., Weissman M.B., Fliegel F.M. I If noise in metal films lacks spatial correlation // Phys Rev. B. 1981. Vol. 24, # 12. P. 7454-7456.

129. Карпов Ю.С. Низкочастотные шумы плоскостных транзисторов // Изв. ЛЭТИ. 1963. Вып. 51. С. 32-44.

130. Pelz J., Clarke J. Dependence of 1 If noise on defects induced in copper films by electron irradiation // Phys. Rev. Let. 1985. Vol. 55, #7. P. 738-741.

131. Fleetwood D.M., Giordano N. Effect of strain on the 1 If noise of metal films // Phys. Rev. B. 1983. Vol. 28, #6. P. 3625-3627.

132. Fleetwood D.M., Giordano N. Experimental study of excess low-frequency noise in tin // Phys. Rev. B. 1982. Vol. 25, #2. P. 1427-1430.

133. Van de Voorde P., Iddings C.K., Love W.F. Structure in the flicker-noise power spectrum of w-InSb // Phys. Rev. B. 1979. Vol. 19. P. 4121-4124.

134. Vandamme L.KJ. IIf noise in homogeneous single crystals of III-V comipounds // Phys. Let. 1974. Vol. A49. P. 233234.

135. Vandamme L.K.J., Kedzia J. Concentration, mobility and 1/f noise of electrons and holes in thin bismuth films // Thin Sol. Films. 1980. Vol. 65, #3. P. 283292.

136. Calloyanides M.A. Microcycle spectral estimates of 1 If noise in semiconductors // J. Appl. Phys. 1974. Vol. 45, #1. P. 307-316.

137. Андреев В. H., Захарченя Б. П., Капшин Ю.С., Носкин В. А. и др. Высокочастные характеристики и электронный шум в V02 // ЖЭТФ. 1980. Т. 79. С. 1353-1358.

138. Fleetwood D.M., Giordano N. Resistivity dependence of 1 If noise in metal films // Phys. Rev. B. 1983. Vol. 27, #2. P. 667-671.

139. Scofield J.H., Darling D.H., Webb W.W. Exclusion of temperature fluctuations as the source of 1 If noise in metal films // Phys. Rev. B. 1981. Vol. 24, # 12. P. 7450-7453.

140. Clarke J., Hsiang T. Low-frequency noise in tin and lead films at the superconducting transition // Phys. Rev. В. 1976. Vol. 13, # 11. P. 4790-4800.

141. Williams J.L., Stone I.L. Current noise in thin discontinuous films // J. Phys. C. 1972. Vol. 5,# 16. P. 2105-2116.

142. Dilmi Т., Chovet A., Viktorovich P. Influence of a magnetic field on \lf noise in ambipolar semiconductors: Evidence of its surface origin // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50, #8. P. 5348-5351.

143. Voss R.F. 1/f noise and percolation in impurity bands in inversion layers // J. Phys. C. 1978. Vol. 11, # 23. P. L923-L926.

144. Eberhard J.W., Horn P.M. Temperature Dependence of 1 //Noise in Silver and CopperTemperature Dependence of 1 //Noise in Silver and Copper // Phys. Rev. B. 1977. Vol. 39. P. 643-646.

145. Dutta P., Horn P.M. Low-requency fluctuations in solids: 1 If noise // Rev. Mod. Phys. 1981. Vol. 53, #3. P. 497-515.

146. Fleetwood D.M., Beutler D.E., Masden J.T., Giordano N. Role of temperature in sample-to-sample comparisons of the 1 If noise of metal films // J. Appl. Phys. 1987. Vol. 61, #12. P.5308-5313.

147. Жигальский Г.П. Шум вида 1 If и нелинейные эффекты в тонких металлических пленках. // Успехи физич. наук. 1997. Т. 167, № 6. С.623-646.

148. Beck H.G.E., Spruit W.P. Mf noise in the variance of Johnson noise // J. Appl. Phys. 1978. Vol. 49, # 6. P.3384-3385.

149. Hooge F.N. Discussion of recent experiments on 1// noise // Physica B. 1972. Vol. 60, # l.P. 130-144.

150. Scofield J.H., Mantese J.V., Webb W.W. Temperature dependence of noise processes in metals//Phys. Rev. B. 1986. Vol. 34, # 2. P. 723-731.

151. Stephany J.F. Origin of \lf noise in metallic conductors and semiconductors // Phys. Rev. 1992. Vol. 46, # 19. P. 12175-12180.

152. Бочков Г.Н., Кузовлев Ю.Е. Новое в исследованиях 1 If шума // Успехи физич. наук. 1983. Т. 141, № 1. С. 157-177.

153. Weissman М.В. 1 If noise other slow, nonexponential kinetics in condensed matter // Rev. Mod. Phys. 1988. Vol. 60, #2. P. 537-571.

154. Zimmerman N.M., Scofield J.H., Mantese J.V., Webb W.W. Volume versus surface origin of 1//noise in metals // Phys. Rev. 1986. Vol. 34, # 2. P. 773777.

155. Voss R.F., Clarke J. \lf noise from system in thermal equilibrium // Phys. Rev. Let. 1976. Vol. 36,#l.P. 42.

156. Orlov V.B., Yakimov A.V., Fluctuations in hot charge carriers mobility and 1/f noise in semiconductors // Physica B. 1989. Vol. 154, # 2. P. 175-180.

157. Fleetwood D.M., Giordano N. Direct link between Mf noise and defects in metal films//Phys. Rev. B. 1985. Vol. 31, # 2. P. 1157-1160.

158. Dilmi Т., Chovet A., Viktorovich P. Influence of a magnetic field on 1 If noise in ambipolar semiconductors: Evidence of its surface origin // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50, #8. P. 5348-5351.

159. Zimmerman N.M., Webb W.W. Microscopic scatterer displacements generate the \/f resistance noise of H in Pd // Phys. Rev. Lett. 1988. Vol. 61, # 7. P. 889892.

160. Johnson W.C. Study of Electronic Transport and Breakdown in thin insulating films // Princeton Univ. Techn. Rep. 1978. # 7. 21 p.

161. Specht M., Stadele M., Jakschik S., Schroder U. Transport mechanisms in atomic-layer-deposited A1203 dielectrics //Applied Phys. Lett. 2004. Vol. 84, #3. P.3076-3078.

162. Шулаков A.C., Брайко А.П., Букин C.B., Дрозд В.Е. Рентгеноспектраль-ный анализ межфазовой границы тонкой пленки А120з, синтезированной на кремнии методом молекулярного наслаивания //Физика твердого тела. 2004. Том 46, вып. 6. С. 1111-1114.

163. Brewer J.C., Walters R.J., Bell L.D., Farmer D.B., Gordon R.G., Atwater H.A. Determination of Energy Barrier Profiles for High-k Dielectric Materials Utilizing Bias-dependent Internal Photoemission //Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 85. P. 4133-4135.

164. Hickmott T.W. Polarization and Fowler-Nordheim Tunneling in Anodized Al-A1203-Au Diodes / J. Appl. Phys. 2000. Vol. 87, # 11. P. 7903-7912.

165. Hickmott T.W. Voltage-dependent dielectric breakdown and voltage-controlled negative resistance in anodized AI-AI2O3-A11 /J. Appl. Phys. 2000. Vol. 88, #5. P. 2805-2812.

166. Lee M.B., Hahm S.H., Lee J.H., Song Y.H, Emission behavior of nm-thick AI2O3 film-based planar cold cathodes for electronic cooling //Applied Phys. Lett. 2005. Vol. 86, # 12. P. 3511-3513.

167. Mazur U., Wang X.D., Hipps K.W. Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy of Infused A1-A1203-M-Au Junctions. // Anal. Chem. 1992. Vol. 64. P. 18451850.

168. Kim J.S., Hoshi Т., Sawada K., Ishida M. Planar MIS Type Field Emitter Fabricated on Epitaxial Al/Al203/Si(l 11) Structure // Vacuum Microelectronics: 16th Intern. Conf. Proceeds. Osaka, Japan. 2003. P. 2-38.

169. Mahdjoub A., Bouredoucen H., Djelloul. PL characterization of Al/A1203/InP MIS Structures Passivated by Anodic Oxidation //Semicond. Phys. Quant. Optics & Optoel. 2004. Vol. 7, # 4. P. 436-440.

170. Simmons J.G., Unterkofler G.H., Allen W.W. Temperature characteristics of BeO tunneling structures // Appl. Phys. Lett. 1963. Vol. 2, # 4. P. 78-80.

171. Григорьев И.С., Мелихов Е.З. Физические величины: Справочник. М.: ЭАИ, 1991.- 1232 с.

172. Лазарев В.Б., Соболев В.В., Шаплыгин И.С. Химические и физические свойства простых окислов металлов. М.: Наука, 1983. - 239 с.

173. Физико-химические свойства окислов / Ред. Г.В. Самсонов. М.: Металлургия, 1978.-472 с.

174. Беляев Р.А. Окись бериллия. М.: Атомиздат, 1980. - 224 с.

175. Химическая энциклопедия, том 1. / Ред. И.Л. Кнунянц. М., Сов. Энц.: 1988.-623 с.

176. Самсонов А.В., Кореньков А.Ю., Габис И.Е., Курдюмов А.А. Лимитирующая роль десорбции в транспорте водорода через напыленную пленку бериллия // Журнал технич. физики. 1998. Том 68, № 1. С. 128-130.

177. Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Бондарь И.А., Удалов Ю.П. Диаграммы состояния силикатных систем. Л.: Наука, 1970.

178. Кислов А.Н., Мазуренко В.Г., Корзов К.Н., Кортов B.C. Динамика решетки кристаллов корунда с вакансиями в различных зарядовых состояниях // Физика твердого тела. 2003. Том 45, вып. 9. С. 1696-1699.

179. Зацепин Д.А., Черкашенко В.М., Кумаев Э.З., Шамин С.Н., Федоренко

180. B.В., Скориков Н.А., Пластинин С.В., Гаврилов Н.В., Медведев А.И., Чо-лах С.О. Рентгеноэмиссионное исследование электронной структуры на-нокристаллического А120з // Физика твердого тела. 2004. Том 46, вып. 11.1. C. 2064-2068.

181. Breval Е., Aghajanian М.К., Biel J.P., Antolin S. Structure of A1N/A1 and AI2O3/AI composites obtained by direct A1 oxidation //J. Amer. Cer. Soc. 1993. Vol. 76, #7. P. 1865-1868.

182. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н. Структура и свойства покрытия из А120з и А1 осажденных микродуговым оксидированием на подложку из графита // Журнал технической физики. 2004. Том 74, вып. 8. С. 109-112.

183. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н., Иванов Ю.Ф., Кобзев А.П., Кульментьева О.П., Ильяшенко М.И. Получение и исследование структуры и свойств плазменно-детонационных покрытий из А120з // Письма в ЖТФ. 2000. Том 26, вып. 21. С. 53-60.

184. Горбунов С.В., Зацепин А.Ф., Пустоваров В.А., Чолах С.О., Яковлев В.Ю. Электронные возбуждения и дефекты в наноструктурном А120з // Физика твердого тела. 2005. Том 47, вып. 4. С. 708-712.

185. Кортов B.C., Мильман И.И., Никифоров С.В. Особенности кинетики тер-мостимулированной люминесценценции кристаллов а-А120з с дефектами // Физика твердого тела. 1997. Том 39, вып. 9. С. 1538-1544.

186. Кортов B.C., Мильман И.И., Никифоров С.В., Пеленев В.Е. Механизм люминесценции F-центров в анион-дефектных монокристаллах оксида алюминия // Физика твердого тела. 2003. Том 45, вып. 7. С. 1202-1208.

187. Кортов B.C., Мильман И.И., Никифоров С.В., Моисейкин Е.В., Овчинников М.М. Фототрансферная термолюминесценценция в анион-дефектных кристаллах а-А1203 // Физика твердого тела. 2004. Том 46, вып. 12. С. 2143-2147.

188. Вайнштейн И.А., Вохминцев А.С., Кортов B.C. Особенности температурного тушения фотолюминесценции 3.0 eV в монокристаллах а-А120з // Письма в ЖТФ. 2006. Том 32, вып. 2. С. 21-27.

189. Пустоваров В.А., Иванов В.Ю., Кирм М., Кружалов А.В., Коротаев А.В., Циммерер Г. Релаксация электронных возбуждений в оксиде бериллия: время-разрешенная ВУФ-спектроскопия // Физика твердого тела. 2001. Том 43, вып. 7. С. 1189-1195.

190. Горбунов С.В., Яковлев В.Ю. Возбуждение люминесценции автолокали-зованных экситонов при рекомбинации френкелевских дефектов в ВеО // Физика твердого тела. 2005. Том 47, вып. 4. С. 603-607.

191. Горбунов С.В., Баутин К.В., Яковлев В.Ю., Кружалов А.В. Метастабиль-ное оптическое поглощение релаксированных электронных возбуждений в кристаллах BeO-Zn // Физика твердого тела. 1999. Том 41, вып. 4. С. 601-605.

192. Баутин К.В., Горбунов С.В., Яковлев В.Ю., Кружалов А.В. Метастабиль-ное оптическое поглощение возбужденных ^-центров в кристаллах ВеО // Физика твердого тела. 2000. Том 42, вып. 4. С. 652-654.

193. Белых Т.А., Огородников И.Н., Поротников А.В., Нешов Ф.Г. Кружалов А.В. Изменение свойств монокристаллов ВеО и LiB3Os при облученииионами гелия //Физика и химия обработки материалов. 1997. № 6. С. 2732.

194. Czerski К., Schiwietz G., Roth М., Staufenbiel F., Grande P., Bhattacharyya S.R. Non-equilibrium emission of secondary ions from BeO films sputtered by swift gold ions // Nuclear Instr. Meth. in Phys. Res. B. Vol. 225, # 1-2. P. 7277.

195. Адирович Э.В. Эмиссионные токи в твердых телах и диэлектрическая электроника // Микроэлектроника. Вып. 3. / Ред. Ф.В. Лукин. М., 1969. -С. 393-412.

196. Кравченко А.Ф. Физические основы функциональной электроники. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000. - 444 с.

197. Гуртов В.А. Электронные процессы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. Петрозаводск: Изд-во ПГУ, 1984. - 68 с.

198. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. М.: Мир, 1973.-435 с.

199. Соболев В.В., Смирнов С.В., Соболев В.Вал. Вероятность оптических переходов в кристалле А120з в области 9-30 eV // Физика твердого тела. 2001. Том 43, вып. 11. С. 1980-1983.

200. Кортов B.C., Мильман И.И., Никифоров С.В., Моисейкин Е.В. Механизм формирования нелинейности дозового выхода термостимулированной люминесценции анион-дефектных кристаллов а-А120з // Физика твердого тела. 2006. Том 48, вып. 3. С. 421-426.

201. Simmons J.G. Tunneling in metal-insulator-metal structure // J. Phys. Chem. Sol. 1971. Vol. 32. P. 2581-3.

202. Тагиев Б.Г., Касумов У.Ф., Мусаева H.H., Джаббаров Р.Б. Анализ механизмов переноса заряда в монокристаллах Ca4Ga2S7: Eu3+, определяющих форму вольт-амперных характеристик // Физика твердого тела. 2003. Том. 45, вып. 3. С. 403-408.

203. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники. М.: Сов. Радио, 1971.-376 с.

204. Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. Автоэлектронная эмиссия. М.: ГИФМЛ, 1958.-272 с.

205. Фишер Р., Нойман X. Автоэлектронная эмиссия полупроводников. М.: Наука, 1971.-215 с.

206. Модинос А. Авто-, термо- и вторично-электронная спектроскопия. М.: Наука, 1990.-320 с.

207. Simmons J.G. Low-Voltage Current-Voltage Relationship of Tunnel Junctions //J. Appl. Phys. 1963. Vol. 34, # 1. P. 238-239.

208. Simmons J.G. Generalized Formula for the Electric Tunnel Effect between Similar Electrodes Separated by a Thin Insulating Film //J. Appl. Phys. 1963. Vol. 34, #6. P. 1793-1803.

209. Франц В. Пробой диэлектриков. М.: ИЛ, 1961. - 207 с.

210. Гуртов В.А., Райерус П.А., Малиненко В.П. Физика окисных пленок. -Петрозаводск: Изд-во ПГУ, 1988. 88 с.

211. Afanas'ev V.V., Stesmans A. Electron Energy Barriers between (100) Si and Ultrathin Stacks of Si02, A1203 and Zr02 Insulators //Appl. Phys. Lett. 2001. Vol. 78, # 20. P. 3073-3075.

212. Новиков Ю.Н. Эффект Пула-Френкеля с учетом многофононной ионизации глубоких центров в аморфном нитриде кремния // Физика твердого тела. 2005. Том 47, вып. 12. С. 2142-2145.

213. Зенгуил Э. Физика поверхности. М.: Мир, 1990. - 536 с.

214. Велик В.А., Коржавый А.П., Лазарева Л.В. Особенности конструкций холодных катодов миниатюрных газовых лазеров // Электронная техника. Сер. Материалы. 1977. Вып.4. С.29-35.

215. Бронштейн И.М., Фрайман Б.С. Вторичная электронная эмиссия. М.: Наука, 1969. - 407 с.

216. Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1995. -495 с.

217. Термодинамические свойства неорганических веществ / Ред. А.П. Зефиров. М.: Атомиздат, 1965. - 460 с.

218. Bunnik B.S., Carin de Hoog, Haddeman E.F.C., Thijsse B.J. Molecular dynamics study of Cu deposition on Mo and the effects of low-energy ion irradiation // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. B. 2002. Vol. 187. P. 57-65.

219. Бохан А.П., Бохан П.А., Закревский Дм.Э. Эмиссия электронов в условиях легирования поверхности катода быстрыми частицами рабочего газа // Журнал технич. физики. 2005. Том 75, вып.9. С. 126-128.

220. Патент № 2175804 РФ. Газовый лазер на тлеющем разряде / Коржавый А.П., Фомичев А.А., Чистяков Г.А.

221. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Чистяков Г.А. Поведение композиционных холодных катодов на основе алюминия в тлеющем разряде // Металлы. 2005. № 3. С. 90-94.

222. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Лалаян Ю.Г. Экологически нормированная технология получения источников электронов из бериллия // Радиационная физика твердого тела: Труды XI межд. совещ. Севастополь, Украина, 2001. -М.: НИИ ПМТ, 2001. С. 317-321.

223. Koehler J.S. Vacancies and Interstitials in Metals. Amsterdam: North-Holland, 1970.-182 p.

224. Martin J.B. Electrical Resistivity Due to Structural Defects // Philos. Mag. 1971. Vol. 24. P. 555-566.

225. Дамаск А., Дине Дж. Точечные дефекты в металлах. Москва: Мир, 1966. -291с.

226. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники. М.: Высш. школа, 1986. - 367 с.