Фотостимулированная диффузия в тонкослойных светочувствительных структурах полупроводник-металл. тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Академ in наук УхраУнн

п f Q л т 1нститут ф1зикн нап1впр0в1дник!в

« ! и yí]

г- - ~ - ,

^ Wo

Спец1ал1зована вчена рада Д 01.16.25.01

На правах рукопису

1НДУТНИЙ 1ван Захарович

фотостимульована дифу31я в тонкошарових св1тлочутл ивих структурах НАП1ВПРОВ1ДНИК — МЕТАЛ

01.04.10 — фЬика нашвпровщниюв та д!електршив

Автореферат дисертаци на здобуття ученого ступеня доктора ф!зико-математичних наук

КиТв 1993

Дисертацшю £ рукопкс

Робота виконана в Iпетиту™ ф1зики нашвпровщншив АН УкраГни.

Офщшш опоненти: член-кореспондент АН Украши,

доктор ф1зико-математичних наук, професор ШЕЙНКМАН Мойсей Йвович,

доктор ф1зико-математичних наук КУВШИНСЬКИИ Микола Георпйович,

доктор ф1зико-математичних наук, професор КУРИК Михайло Васильовнч.

Пров1дна оргашзащя: 1нститут проблем реестрацп шфор-маци АН Украши, м. Ки1в.

Захист вадбудеться 24 грудня 1993 р. о 14 год. 15 хв. на заепданш спещал1зовано1 ради Д 01.16.25.01 при 1нститут1 ф1зики нашвпровщшшв АН Украши за адресою:

252650 МСП КиТв 28, проспект Науки, 45.

3 дисертащею можна ознайомитнея в Глблютещ 1нсти-туту ф1зики нашвпров1дниюв АН Украши.

Автореферат решеланий-листопада 1993 р.

Учений секретар спешал1зоваио1 ради

1ЩЕНКО С. С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуэлыпсть теми. Ргвень сучасно! технологи у зношхй мг-р: вганачаеться устхвт в розробги ргзномангтних реесгруючих середовищ. Розвиток М1кроелектрон1ки пов'язаний э удосконаленням резкст1В для лхтограф!?, информатики - э розвитком оптичного запасу хнформэцп, оптотехтшш -стгареипяы голографхчних оптичних елементхв, ихн оформи та 111. ЩдЕицення вимог до характеристик реестру гсчих середоЕищ, а та ко ж розширення областей !х звстосувш-ня стимулюс дослвдження фхзиших лвщ та об'скт1В, яга можуть протеста до створення нових, кмиурентоздбтнж рссструятп;х сере-довиц.

В основ! розробки вдлого класу свхтло^тливих середовиц ле-кить В1дкряте в 1нститут1 фхзики напхвпровхдтшв АН У1фа1ни яви-ще "фотограф1ВД01 чутливостх системи тонких сярхв напхвпров1даи-ка та металу" Л/. Суть явища полягае в тому, що при опром1не1Ш1 контакту деяких металхв та неметалхв /для цього один чи обидва шари побшн! бути достятньо тонкими/ в М1сцях експонування спос-тер1гаеться дифузхя металу в сумхкнкй неметал1одиЯ пар, утворюоть-ся прок1Ш1Й шар з високою концентрацхею металу, при цьому товщн-ни вих1дких шархв зкенауоться. Промхжний шар характеризуется властивостями, що суттвво В1др1зня!сться В1Д властивостей виххдних гх'ьионентхв, що I с основою створення реестругочих середовищ. Зок-рема, р1зниця оптичних властивостей лег о вам ого 1 нелеговпного ша-рз"в дозволяе одергкувати фотографов зобраяэння, гологрдаи, здхйс-нпвати дискретний запис хнформацп. Швидкхсть розчинення немзталхч-нмх шар!в у в1дп0вхдних травильних розчин.ах зменщуеться на декхлька порядкхв у результат фотолегування. Використовуючи цю властивхсть, можна формувати рельсах зображення, видаляючи один хз виххдних компонент1В, чи створити маску для наступного травления пхдкяад-ки /лхтографхя/. Стимульована дифузгя металу в структурах напгвпро-вхдник-метал спостерхгаоться не лише при опромшеннх евхтлом, але й електронними та хонними потоками.

Як неметалгчнх шари в таких структурах мояуть бути використа- . нх халькогенхднх склоеиднх напхвпровхдники ДСН/, галогенхди мхдх, ерхбла, важких кеталхв. НаЯбхлып активнх метали з точки зору фото-стицульовеног взаемодгх з цими речовинами - це ерхбло та М1дь, хо-ча вказше яэице при знавдо бхльших експозицгях слостер1галось х для 1нших кетэлхв //л , Му, ,3/1 /. 3 прикладно! точки зору найб!льш перспективними вияеились структура ХСН-уА/, котрх харак-

теризуоться найбхльш високою чутливхстю по.«!;:; структур напхшро-вхдник-метал, надзвичайно високою роздхлыюа здотихств, технсло-гхш1стю нанесения.

На основ1 знайдеяого ефекту створен! високороздгльнх сере-довища, так а ваш свхтло*утлив1 струкгури нашвпровхдкик-метал /ССРШ/. Вказан1 струкгури виявились перспекгиззними як неорганхч-Н1 резисти в електроннхй технологи, середовица для голографа, запису хнфорг.:ацп, оптотехнхии, та хн., цо стимул квал о защкзв-ленхеть д0сл1дниив богатьох крагн до вивчзшш ССНМ.

До почата вдех роботи був виконспй знаодиЛ об'с!.'- дослхд-женъ, цо стосувались феноменологхчшк особливостей яег^п фото -стнмульованох дкфузп .та перспектив практичного з астосувемня ССНМ. Однок фхзична природа явща залишалась нез'ясовэнои,бага-то закономерностей дифузп >леталу та супутнхх процесхв у таких тшколлхвкових структурах не були вивченх. Запропснованх модель-Н1 у явления про механхзм явгсца спирались, як правило, на обнажений набхр експердаентальних даних та були недостатньо обгрунто-ванх. В той ¡ке час галузь застосування ССНМ розсирялась х вхд-сутнхеть даних про фхзичну природу, мехшпзм фотсстимульсван'/х процесхв у цих структурах стрицувало розробку сЕхтлочутливкх середовыц з необххдними влаетивостями. Не були детально розроб-Л8)п фхзико-техпхш1 осноьи застосування ССНМ, ¡цо не дозволяло реалхзувати вс1 мокливост! таких серадовищ.

¿Еотостицуяьована мхграцхя атомхв кеталу е ССНМ с допорого-вос дищузхею, коли енергхя дхвчого Ешрошнквшня недостатня для прукного вибивання атомхв. При цьому вхдбувЕетьск збудання е^егароннох П1дсистеми, яке потал реал1эусться у перемщеинх ко-*алу. Тсцу акхуальшеть вивчзння мзхш1заду фотостигзульовеюх дк-щузи, крдо лрака-ичнох знащ^юсм, хлопа чисться теша лгуютим хшеросоы, як скйадова час «но бхл ы; оагш:ьно1 сунд^.'.оатальио! ироолеыи - ф1зики «ц'лььоено^гетй'.юго родхацГ^ного ьпхпцу па сел-кооаровх струкгури »а дшгшки в 'Твердое тхлах.

Метой хпв"1 роботи було вивщаал фотостицульозаних ирсцесхв в тонкошарових евхтлочутливнх структурах кал1ьпров1дник-у.охзл, розробка високороэдхльиих середоввщ та ф1зико-техн1чик основ хх практиадого застосування.

Як об'ект дослхдження вкбраи халькогенхдк миш'яку /А$г3} , /, галоген1ди I Р£7г , Си В:, Си С£\ АуВ* /, метали -Л у та Си . Основна увага в щй роботх звернена до модельно! стру каури А$г53-Ау •

г

Для досягнення поставлено! мети необх!дно було розв'язати слгдуюч! ОСНОВН1 завдання:

- дослхдити феноменологхад! характеристики фотостицульова-нях процесхв в структурах ХСН-Лд , зокремо, вивчити профхль розподЬу концентрацх! металу в аСН та його зм!ни в прочее! вкс-понування, визначити локал!зяип фотоактивних областей;

- провести дослхдкення електриадих та оптетнях властивостей фотолеговвних шархв ХСН, та на 1х основ! побудувати зонну схецу гетеропереходу лзговгнкЯ-нелеговыиЯ ХСН;

- вивчити особливост! взаемод!! дом!шкових атом! в <Ла з атомами матриц1 аморфного ХСН;

- дослхдити фотоелектрют! процеси в структурах ХСН-,-^ та !х взаемозв'язок з фотатимульовеним иасопереносом. Побудувати модель процесу фотолегування у таких структурах;

- вивчити особливост! та встановити мехш!эми фотостицульо* -венох дифузп в ССНМ на основ! тшкристаллик иар!в галогенов;

- розробити неуков! основи Застосувань ССНМ як рееструючих середовщ для запису !нформаци, голограф!!» неорТЕНхадого резис-ту та Ы. та реалхзувати хх у виглядх конкретних технологIних процес!в.

Наукова новизна робота поляг ее в одержанн! нових результат!» експериментальних та теоретик их дослхджень фотостицульоветих про-цесхв в ССНМ, що дозволило з'ясувати механ!зми фотостимульовано! ди|уз11 в таких структурах.

. На захист виносяться так! положения:

1. При експонуванн1 свхтлочутливох струетури фор-мусться пром1Ший леговений швр з розпод!лом концентрац!! Ау близысим до прямомутного /склад Мз^Лр^ / ! крутим передам фронтом. Шар Л^зАрг^ е твердим електролхтсм з переважно !сн-ною пров!ДН1стга та знзодою рухливхстю хонхв Ау* . Осв!тлення пром1»ного шару викликае невелике збЬъшення електроннох складо-во1 провхдност1 /кратагсть 1/, що не коже зебезпечити, внаслх-док незначного зб1лыгення коефхцхента сильно! дифузН, спостере-вуване в структур! Аа. фотостимульоване збхльшення пото1у срхбла.

2. Фотосткмульована дифуз1Я в структур!

пов'язжа в основному з фотозбудженням меж розд1лу в татйй структур!. ВствноБлена кореляцхя фотоелектричних процесхв на цих межах з фотостимульованим потоком сргбла.

3. Контакт Ар с по сутх контактом металу з твердим електролхтом, опромгнення якого викликае розрядку подв1Йного електричнсго шару фотогенерованими носхями. Це прояЕляеться у виникненн! фото-ЕРС та зростаннх пото1у ср1бла 13 металхчного шару в легований Л$г$3 .

4. Область зм1НН01 концентрацп на мела -уЬ. в вархзонною структурою. Освхтлення ташн структури викликае генерацхю фото-ЕРС, зв'язану з роздхленням нерхвновеетих носив кваз1ела ктричнш полем ввр1зонно! структури, кон та ютим вигкнок зон, неоднор1дним поглинанням та суттевою розницею рухливостей електронхв та д1рок /ЕРС Дембера/ та релаксаЦ1Йним потоком

Опупнхсть взаемозв'язаних потойв нерхвноважних електронних

Б. Фотолегування л^ ^ срхолом викликае змхну густини станхв валентих електронхв, особливо значну поблизу вершини валентно! зони, о токок эм1ну ефективного числа валентних електронхв та ефективнох д!електричнох стало!. Результати оптичних дос-л!джень в област1 м!язонних електронних переходхв та коливаль-: их спектр!в молекулярних фрагмент!в вкязувть на утво-

рення координаЦ1Йних зв'язкхв срхбла з схркоо в матригц ,

з використання.. електронхв не-од1лених пар схрки.

6. Особливостями процесу фотолегування в ССНМ на основх по-л!кристалхчних шархв с:

- кореляц!я спектр!в поглшання гслогешдхв та спектр1в св1тло*фгтливостг е1дпов!дких структур, в тому числх i в област1 екситонного поглинання;

- > творения металевих кластеров у результат! фотодифузН б структурах НиС'Ме .

Механхзм фотолегування е таких структурах, на вхдмхну в1д структур ХСН-Лд. , включав стадхю коагуляцн металу.

7. Технологх? гастоеування ССНМ як неорганхвдих резистхЕ та середовищ для виробництва голографхчних оптичних елементхв.

Прхоритетнхсть результат!в. 0сновн1 результата, по яких сфсрмульованх науков1 положения, що винесен1 не захист, одержан! вперше. Пр!оритет прикпадних результатов пхдгверджуеться авторсь-кими евхдоцтвами на винаходи.

Результати дослхджень фотостикульованих I они их, електронних

10н1в

нос1!в та 10нхв в структур! ХСН-

процес1в у тонкошарових св1тло1утливих структурах, а також роз-робок високорозд!льних середовищ та технологхй !х застосування, викладенх в цхй робот:, моюта роз: шдати як основу нового паукового непрям

Практична ц!ннхсть роботй полягав в такому:

1. Розроблена методика втаирювань та створена програма роз-рахунку оптшних констант тонких шпвок на слабопоглинаггай пгдк-

лелнх.

2. Зопропонований неорганхчний резист э промгжним шаром йо-диду металу, який перешкоджае утворенню вуал1 пхд час вакуумного нанесення Ау . Розроблент основи технолог!! виробництва Л1мб!в, м!крошкал, хнших металхзованих дрхбномасштабьих зображень, одер-кання оригхналхв оптичних сигнплограм, розмхтки пхдкладки оптич-ного диска, формувпння свхтлопоглинавчог матриц! для екранхв кольорових кхнескоп!в пхдвицено! роздхльчо! эдатаостх.

3. Виконано комплекс теоретичних та експериментальних дослхд-жень процес1В запису голографхчних дифрахцхйних граток на структурах ХСН- Лр . Встановлен1 фактори, як! визначаоть форму продля штриха гратки.

4. Проведена оптимхзацхя техпроцесу виготовлення голограф!ч-них граток. Запропоновано розчинники дль п1сляекспозиц1йно1 оброб-ки, ям зебезпеч/югь висоиу як1сть поверх« гратки.

Основн! методики дослгджень. Специфхка поставлених заедань вимогала використання широкого кола е::сперимент8льних методов. Серед них:

- методи оптичнох та растровох елзктронно1 м{кроскопп;

- анал1з проф1лю розподхду домхшок за допомогою вторинно-хон-Н01 мас-спектрометрп;

- визначення складу плхвок за допомогою електронно-зондового рентгеноемхсхйного аналхзу;

- вивчэння оптичних властивостей тонких шивок за допомогою вим!рювання спектрхв пропускания та вхдбивання в УФ, видим!й, та 1Ч-областях спектру, елхпсометри;

- дослхдження ¿лектрофхзиадих парпметргв свхтлочутливих структур, та IX складових;

- дослхдження фотоелектричних властивостей ССНМ;

- вим1рювання фотографчних характеристик ССНМ.

Апробм^я роботи. Мятерхали дисертаци опубл!кованх в 73 ро-

ботах, в т.ч. однхй колективнхй монографи, 9 авторсышх свхдоцт-вах. Основнх реэультати, викладен1 в 52 публхкацхях, приведение у ЙНЦ1 автореферату, та доповгдалися на 18 конференциях: 3-й, 5-й Всесоювних конференциях по безсрхбних та незвичайнях фотографхчних процесах /Вильнюс, 1980, Черноголовка, 1988/, 2-й Мхкнероднхй кон-ферегаЦ? по модельних досл1дженнях фотографхчних процесхв та нових фоторегхструвчих системах /Варна, 1980/, Менделсевськхй конферен-цИ /Томськ, 1984/, 2-Я Всесопзн!й кснференц!! по формування оптич-ного зображення та методах його обробки /Кишшхв, 1985/, Мхяна-родшй конферещ11 "Некристал1ЧН1 нап1впровхдкики-89" /Ужгород, 1989/, 5 (.Нгаароднхй конферемШ по лазерах з перестройкою чзстоти /1р1утськ, 1939/, 2-й ВсесогвнхЯ конферэгаШ по радипцхйкхй $хзэдх та х!мп неоргрнхчних матер1ал1в /Рига, 1989/, 2-й та 3-Я Есесоязних нарадах-семхнарах "Застосування халькогенхдних скловвдних нашвпро-в1дник1в в оптоелектронхцх" /КишиI в, 1939, 1991/, Всесохшпй на-радх по фоторезистах /Звенигород, 1990/, Всесоюзному нэуково-тех-н1чно^ семхнарх "Структурах перетворешш та релакееЦ1Йнх явкца в некристалхчних твердих тхлах" /Львхв-Дрогобич, 1990/, Всесоюзнхй конферснци "Оптичне зображення та ресструшх середоЕкца" Денхк"-рад, 1990/, Ееесовзн1Й конферанцп по фхзицх напхвпровхдннкхй /Ки-13, 1990/, Бсесотному секшер1-нярад1 "Питания прикладнох голог-рзфн" /ТбЬпех, 1989/, 2-й Всссоюэнхй шфренцН по фхзяц! сг-юпид-к?вс тссрд;к ттл /Ркгэ-Лелупе, 1991/, 5-я Украхнськхй яокйзрянцхт "Ф1зика та технология тонких гшвок складних нап1впровхдникхв" /Ужгород, 1992/, Мхкнароднхй коиференцп по фотоххмы /Кихв, 1992/,. 16 конгресх МхнмродноТ оптичнох ком1С1г /Будапешт, 1993/, 2-й Ук-рахнгьк{й конференцй "Матерхалознавство I ф1зика напхвпров1ДНико-бих фаз змхнного складу" /Нхжин, 1993/.

Особистий внесок автора. Диеертацхя написана по результатах досл1дкень, виконаних як особксто автором, так г спхльно з ыгро-вакими ним науковими спхвробхтниками та аспхрантами.

Автор брпв безпосередню участь в розробц1 нових етепери-ментальних методик, теоретичн!й обробцх та хнтерлретацй' одержа-них результат1в, рознит^ модельних уявлень про природу та меха-н1зми фотостимульованих процесхв в тонкошарових св1тлочутливих структурах, розробц! високороздьчьних рееструючих середовиц та тех-нологхй 1х застосування, впровадженн1 результатхв у виробництво.

Дocлiдxeннл 1Ч-спектр1В фотолегованих шяр!В викону-

вались П1Д кертшицтвом автора разил 13 спгвробгтшшами 1нституту проблем реестр зци хнформаци АН Украгни, результата оцублхкован! в спхльнхй робот1.

В дисертсцн узогэльнено деяга матерхали кандндатсысих ди-сертоД1йних: робхт В.Л.Дснькэ, С.О.Костюкевича та О.В.Стронсыгого, викснанмх П1д изр1в!1ицтвом та при безпосередтй участх автора. Зв-гальна постановка та обгрунтування эаадань дослхдизнь, одержан! бисновки налеяать бсзпосередньо автору донох роботи.

Структура та об'ем дисертвц!'. Дисертоц1П складаеться !з вс-тупу» семи розд1Л1в, внсновкхв та додатцу. Вша М1стить 356 сто-р1Нок, в тому числх 89 1лкстрпЦ1Й, 7 таблиць та список лхтератури 13 312 назв.

Корогкнй ЗМ1СТ роботи

У вступ! приведена загальна характеристика роботи, обгрунто-Еяна актуальность теми, сформульована мета х викладено осноенх результат« та положения, яга вшосяться на захист.

В першому розд1лт даеться короткий огляд робгт по дослхджен-ню феноменологхадгас закономхрностей явгаца фотолегувшня п структурах ХСН-Ду, зокрема спектрально-!, температурю? залеиюстх свхтло-ЧутливосТ1 таких структур, мнетики фотостицульованого переносу срхбла. В1дмхчено, що спектр св1тло^тливост1 / / таких ССНМ то -релюе 31 спектром поглшання нащвпровхдника, хоча довгохвильовий край св1тлочутливост1 дещо змхщений в бхк довгих хвиль. Температур-не залеяшсть $ описуеться активацхйним законом, причину енерг!я активаци свхтлочутливостх знэчно менша енергхх активац11 термхч-но! дифуз11. Для -Яу термхчна дифузхя хврактеризуеться енер-г!ею активацН 0,8 еВ, а фотостимульована - 0,1+0,04 еВ. Щнетика як темноЕОго, так х фотостимульованого зменшення товщини металевого шару в ССНМ у бхльшост1 еипядк!в описуеться сигмогдною кривою, характерною для твердофазких реакий. Для структур ХСН-^< в к!нети-Ц1 спостерхгаеться тривалий перход парабол1Шо! залежносм М1Ж тов-щиною розчиненого Лу та експозицхею.

Оригхнальнх результата були отркмонх при дослхдженнх розпод1-лу концентрацII метаду в експонованхй структур! Л-Лу за до-помогою вторинно-1онно1 мас-спектрометрп'. ПошвроЕе травления екс-понованого зразка эдЭДснювалось потоком хонхв Аъ . Розподхл кон-

центр ацп Яр в до<уиджен!й структур! близький до прямокутного, Р1вень концентраци вхдповхдае атомному Е.исту срхбла в 32% /так званий рхвень оптимельно! кснцентрвц!!, склад Л^ ^¡Я^ /. Передней фронт кснцентрацхйного профилю вузь кий, при тоещинг ле-гованого промхжного шару 200 им вш скяадае близью 60 нм. Одеряип результат» непогено узгоджуютьсл з результатами хнших авт0р1в, пкх Еикористовували методики оберненого розсхяння хон1В та рентге-нхвсько! фотоелектронно! спектроскопы. Зроблено висновок, що експоновена структура по сутх с тришаровою структу-

рой Лз^Яа з пром1кнш леговеиод паром,

Аналхз кЬхетйчних эалекностей в початковоыу /хндукцШюглу/ перг ОД1 дозволив зробити висновок, що зростсння швидкосм процесу на протязх початкового перхоту зумовлене розшщкяшям реаипйно! зоия /збхльЕеиням об' е-ту фоголеговшого шару/ та зб1льшшяи кхлькостх св1тлово1 еиергп, поглкнуто! в легованому иор1.

Шнетика термостимульовто! Д1ф/зII в структурах ХСН вивчалась на приклад! Лу • Встачовлено пераболхчиа заяе«-

нхсть м!к кхлькхстю роз'пшеного ср!бла та часом, ьизначзниЯ коеф!-цхент дифузП Яд . В дослхдкентау Ькервои температур /255-370 К/ коефхцхент диЗуэП екеяоненгйалшо залеаить гад сбертно! тскпора-тури, енаргхя акгивгнЩ 0,9 еВ.

Другий роздхл присвячзнкй дослхджент.и електричНИл: влзсткесс-тей ХСН / Я5', та Я$2 ^ А фотолеговошк ерхблсм. Но почата Р03д1лу коротко розглпнутх осоиливост! струкхури схловидних халько-генхдхв миш'шу, !х в1дмхнностх вхд кристшпчних бнологхв, особ-ливостх эокнох структури ХСН, влесш дефекта та характеристики елекгропровхдност1. Вхдмхчено, цо вплив фотолегування на слектрич-нх Еластивостх ХШ вивчався х ршхшо, але попередн! вимхржвдаш обмеяува.—>сь лиш невеликими концентрацхями, порхвнян'о з оптимэль-ним рхвнем, причоцу однорхднхсть розподхлу Ау не контролювалаоь.

Для проведения електршгпк та оптичнкх Бямхрювань була розроб-лена методика одеркашя однср1дио фотолегованнх ср!блом до задано! кощентрацп шар/в ХСН. Методика включала контрольовше експо-нування напилено! структура ХСН -Ар , а та кок контроль розпод!лу Ар за допомогою ел!псометрп та 1нтерференцхйного вюпрювання швидкост1 розчшення легованого шару.

Вимрювання електропрор1дност1 / (3 / на постхйнсму CTpyi.fi оптимально легованих шархв ^¡^Л^ здхйснюешюсь на плпнер-них комхрках з оборотими та необоролпми контактами. Встановле-но, що о зм1шаним шхно-електроншм провхдником,

основними носхями струму с хони . Електронна складова

Провхдност1 / (За / при К1мната1й температур! стоновить приблизно десяту частику вхд 10НН01 пров1дност1. Температуряа залежнхсть як електроннох, так х 1онно! складових пров1Дност1 описусться актива-Ц1Йним затонем. Парачетри еле ктропровхдност1 А^ прп

гамнатнхй температур! подан1 в таблицу 1.

Освхтлення зразкхв 1кте^ральнш св1Тлом лампи розжарення /штенсившсть ~ 20 мВт/см / приводить до збхльоення електроннох складово! пров1дностх на 30-40%, при цьому 1дана проввдисть не змшввалась.

Провэден1 також вищрввшня коефвдентп дифузи ерхбла 3) в шарах за допомогов доелдаення ганетики спаду ьнгра-

ЦХЙН01 поляризацхх зразка. Одержан! значзнкя $ /табл. 1/ св!д-чать про значну рухли'исть хонхв в оптимально легованому -шар!. Чиселып оцхнки покаэуоть, що навхть неЕвликкй градхент концентра-ЦХ1 чи слабке електричне поле забезпеиупгь знаадх потоки ср1б-ла через леговяний шар.

Табл. 1. Параметр» електропров1дност1 шавок А$гАухл та коефхцхент дифузп ерхбла при 300 К. £<г, - енергп активщН провхдност1 та II електроннох складово?, - число 10НН0Г0

переносу.

<3 /Ом"1™"1/ ^ /Ом"1 см"1/ Ет /еВ/ Ев Ш I,- 3>1<з£ы 3,6-Ю"4 б,3-Ю-5 0,44 0,83 0,83 3.8-10"9

Щоб дослхдити зэлегшеть електриших властивостей ХСН вхд концентр оц1х Лр, проведен1 вим1ри на зразках з р1зшм атомним вестом ср1бла: в хнтервал1 0-32% для ^ та 0-10^ для А$г£е3 . Вста-новлено, що при фотолег-уваннх проР1дн1сть рхзко зростав з! зб1ль-шенням пмхету Ау в ХСН, а енергхя активацп зменщ/еться /рие. 1/. Для А<>2$, при вмхетх Лу понвд 20% з'являзться 10нна складова пров1ДНОст1, котра стае переважавчою при С^^ 29$. Дослхдження зна1$г термо-ЕРС показало, що основними елеКтронниии нос1Ями струму в фотолегованолу /щонайменш в 1нтервал1 0-20% вмхстуЛ^ /

е Д1рки.

Рхэка змхно пров1дност1 Д$г81 при фотолегуванщ вданачаеться дейлькома причинами. По-перио, внаслхдок 101пзац1х дом1Ш1ювих атом:в срхбла поручаться ргв-новага власних дефектов /3) -стан1в/, що веде до зсуду рхшл $ермх до валентно-! зони. Кр!м того, напилен! гаивки масть значку шщентрйцхю об1рваннх зв'яэ-кхв С1рки, якх грагяъ роль гли-боких пасюк для д1рок. Тага об1рван1 зв'язки схрки форцуеть ковалентнх зв'язки з срхблом, цо приводить до пхдвищення рух-ливостх дхрок. Як показано в 3 главх,^ фсрцуе такой координации! зв'язки з 6" за участи електрогпв неподхленкх пг.р схрки. Це приводить до збхльшен-ня густини електронних стон!в у вершин! валентно: зони, бхльшому пзрекриттю орбхтолей неподхлених пар та винишенкю дхрково! провад-ност1 по поширени* станах, а не стрибках по локализовали*, як в нелегованоцу .

Щ процеси суттевх до вм!сту ср1бла, порхшяного з концентра-ц1сю дефектов у- шар!. При подалыаоку збхльшеннх концентроцП Лу. зменг-шня енерг11 активацп провхдностх буде йти паралельно змен-пюнню иирини заборонено! зони /сплавления/.

В трзтьому розяхл! розглянутх результат досл1Яйень оптиших влостивостей фотолегованих ср!блом шархв Л$2 ^ та Л$г. Ви-м!рившшя виконан! в шярошлу спектральному штервалх, цо вклшас область м!азашого поглдаання /0,2-1,2 мш/ та область коливаль-шк персход!в /20-1000 мкм/. Розроблена методика розрахунку оптич-них констант тонких поглинаючих плхвок /покезник заломлення п та поглинання к: /, нанесених на слабопоглинакш п!дкладки, з ви-хористанням результат! в вжаривань пропускания Т , вхдбившня при нормальному пад!нн! з боку д0сл!джува101 плхвки /¿. та идкладки /?' . Для спрощення розрахунгав та зменшення машинного часу оптю.и-

Ркс. 1. Залежнхсть енергхх актива-цы проввдност! Яз^ /1,2/ та /3/ в!д вмету Ау . 1,3 -елеетронна складова провхдност!, 2 - хонна.

до значного збгльпоннл

зшнюзться в1дпов1дно i

зецп цхльовкх функцШ використовувались залежносм виду (1 якх бхльш плато I тгросго залежать В1д (I та К •

В результат! фотолегування сргблом оптишх властивост1 ХСН суттсво змхнюоться. На рис. 2 показан! залежност1 Д1ЙСН01 /£,=Пг-Кг/ та уявно! / £^=27гк1 частин комплексно! дхелектрнчнох проникно-стх та А52$зЛр1Ч . Видно, цо фотолегування приводить

^ в краю м1азоннюс переходхв,

дисперем . Збхльшення концентраш Ар в фотолегованих шарах ХСН викли-кас зсув краю оптичного поглдаан-ня в доБгохвяльову область. Як для А$ц$з , так I Лзг3е} ширина заборонено! зони монотонно змен-щуеться 13 зб1льпенням шхсту срхб-ла. Змхнюоться 1 1нтегральнх характеристики смути мхнзониого поглшан-ня, як1 визначають дисперс!ю С1 в обласи прозоростх - параметр« од-ноосциляторнох модель та оптиодо Д1електри»«а стало.

Змхни оптивдих спектры ХСН в результат! фотолегування пов'яза'и 13 змхнами густини електронних ста-Н1в у валентнхй зон1 /зона провхд-ностх, як показано в рядх дослхд-гкнь, майяв не змхнюоться I густи-на електронних стаи в Л£ в облас-Т1 дна зони провхдност! з достат-

I 3 4 5 киг,еВ

Ркс. 2. Спектральна залегай сть С1 та ¿г пл 13101 Я$г53 /1, 1/, Лэ^зЛ^ /2,2/; тов-щини шавок 45 та 48 им ввдпо-

ньою тотнхСтю моге бути описана сходинкотдобною залеашстю/, Для фотолегованих иархв Лзг53 пря-мих вшхрювгйьэп допомогою рентген 1всько! чи у льтр аф! оле то во! фото-електрошо! спектроскопы виконано не було, тому ми розрахували гус-тину електронних стпнхв /1^- у валентнхй зонх нелегованих та фотолегованих шархв , використовуючи спектри ¿'2 :

при Лаг^. , при ьи/^ед,.

де СцС2 - стал:, /гиг - енергхя фотона, - ширина заборонено! зони в иодел1 Пенна, в новому складку вхдповхдаз положению максимума £г . На рис. 3 подан! одержан! розподIли /IV для А$г$з та Лзг$3Л^> Фотолегувашя приводить до суттево! зм!ни густи-

ни елактронних станIв в облает! вершин валентно: зони, яка для вхдповхдов непод1летм пара!.! валент» них р -електронхв атемхп с1ркп. Цх да;а пхдтвердиукггься результатами розрахушйв ефективного числа валент-них електрон!в, яю в доелвдяуван-о-ыу спзкгральному хпюрвалх /до 6,2еВ/ зрестое шд '1,85 на ыолегу.чу до 10 для Л 5г Лу^ , о такоа зонами .ефзкгишо! Д1електричнох проник-

лив0ст1.

3;.;ши густшк елоктрскних ста'хв У валсп'лиЯ зон! у'гмропшш

зв'язгав огск1в ерхбла з 'ма-хрицсв Л$г » ш.° приводить також до знхн коливвльних спенгрхв. Тому буяи ья-конан! детальнх досл!даення спектр! в вхдбквйння та погл!иешш фотолегоЁаНих срГбЛоа шср1в Л$г53 Б 1нфра<«рвон1Й областх спектра /20-100 мкм/. Нз ркс. 4 показан! спектри пропустил шар}в /крива 1/, та Л^л^

/3/. Для иелегованого шару найбхльш шж!тна оскоша сцуга - 312 да , яка вхдпозхдае асиметричюму / у, / ноливанню пхрагЛдальнсГ молвили Ль . 1з зб1."ьшенням вы1«у Лу спостерхгпггься розширен-ня та зеув основно! смути до 345 сы~ для • Плече

на високочастотному крилх смути поглшання, а тикок структуре в низькочастс1Н1Й облаетх пов'язан! з деякш ишетом в напилених шорах Л5ЛЯ} молефлярних фрагмент! в Л^Ъ в1дловхдао ¿Г,/. По результатах вимгршання Б1дби^ання та пропускания розрахован! оптичн! стал! досл1джувжих шар1В в 1Ч-област! спектра. Густина фононних станхч пропорцхйна ¿¿ и/2 , I в налому випадку фотоле-гування не приводить до зм1ни хнтегральнох !нтенеисност!, тобто площ1 п!д кривою залежност! и>г В1Д частот«. Ц! результата евхдчать про те, що при фотолегувенн! к{льистьмоле1улярнюс фрагменте не зм1нюе*ься, але силова постЭДна розтягу Я) - У

Рис. 3. Густина електронних ст8(ав Нг та плхвок А$гХ} /1/ та

/2/. Ввдцк енергп £ ^ проводиться гад вершит валентно! зони Л¡2 •

зв'яз^ збхльщуетьсл.

Результата хнтерпретупгьсп з використанням гхпотези Каст-иеро про зв'язки одаоввлект-них метай в в матриц ХСН. Атом Ад утворюв один кормальний ковалентний зв'язок з схркою х до трьох координацхйних з використсншм елсетрс'пз непо-Д1лених пар /як S , так i р / otomîb схрки. Збереяэння таль-косм ytsS3/2, П1рам1д ихдч-ть про те, що ковалентнх зв'язки утворюоться лишз з дефектним:: " атомами S ■ , тобто в яик обхр-ванх зв'язки As-à' або зв'яз-ки J-i? . Кокний атом cipim моте сфор:луватс до двох координацхйних зв'язкхв, що приваде до збхльшення ефективного числа валентакх електронхв на 6 на кожну AszS3 молетулу. Ця хнтерпретацхя гальмсно проаналхзована з використанням моделх Пенна i непогано узгодауеться з одержанный результатами як оптдаиих, так i електриодих вклхрювань.

Четвертой роздтл присвячений вивчэнню особливостей процесу фотолегуваншт, пов'язаних si структурою тонкопл1вково1 системи, зок-рема визначзнню pybiitmrc сил, що стицулюоть дифузхл металу, ïx ло-калхзацх? в свхтлочутлив1Й структурт та властивостей фотоактивних областей.

Як показано в першому та другому роздхлах, г/1сля зэкхнчзння 1ндукц1йного nepiofly структура As^-Aa стае по сутх триларовою Jls2S} - 3 Д°Б0Л* Резкими мужами мхж шарами. Для визнп-

чэння фотоактивних областей такох структури виксризтовувались зразки s плш8рно-сендвхчн1й конф1гурацхх /рис. S, вставка/, що дозволяло експонувати окрем1 Д1лянчи розрхзу такох стру.стури, еьрпнуючи !ншх. Опромхнення контакту Лу "У^^.л^шкяикяа потхк ср1бла з метя левого шару, вмхст Лу Схля контакту п!двгсцуеться понад 32&, i срхбло дифундус в легованому rnapi на значн! ехдстянх. Я>що експо-

' ■ ■_j_i_i-1_i-•—

50 ¡50 25 О 35С 450 V, сп4

Рис. 4.

иуввти межу роздхлу леговшого та нелегованого ^ . то будуть споотер1гатись БС1 складов! пото1^ срхбла при фотолегу-ванн1: рух фронту дифузи /переххд через грвницю леговший-не-легований Л^ /, дифузхя в леговеному шарх та потхк хз мета левого шару. Опром!негат лише леговшого шару не викликае

фотостимульоввного потопу в :

таый структур!, тобто фото-актитими областями е межх розд1лу•

Подхбш результата були отримш1 х на зразках в сенд-вхчнхй конф1гурацп, де було показано, що в област1 м1ж-зонних переход! в Л$г визначальнон стадхеи всього процесу с опромхнення мекх логований^нелегований ХСН.

Ц! г.исновки привели до необххдност! детального вип-чепня властивостеП фотоактиЕ--струму короткого замикояня 1<р /1/ них областей. Фотостгоульова-та пото1у ср1блп ^ /2/ при оп- ний потхк срхбла, пкий спосте-роипшннг мек1 под1лу Лд - Л¿¡ЪЛ*/™ Р^ггетьсл при опромшенн! ксн-/3/- край ъотш\тт - тагау » сул-

роводяуеться генерасдвю фото-ЕРС /д :сят1си мВ при !нтенсивностх опромшеннн десятки и Вт/см / з позитишкм потенциалом на осв!тленому срхбнку електродх. Парис.5 показан! спзктралыгё залоасост! фото-го »у короткого зшпкешя та $отостк.у'льовоиого потещ ерхбла. Помхета хорокя кореляця мха ци-1Ш доело асложностями» що сехдчмъ про еош-ммв'язок фотиелзшрич-зппс ироцосхс тс фотоств^льоваю! ди-руон ср!бла через цв граиицм.

Досл!дшшя св1тлоцутливоои та $отоелек'гричних ьластиьостей областх леговЕНИЙ-нелегованкЯ проведем на сендвшшх

зрадкох. При фотоелэкгричннх вюирайоанях внкористоеувались биы!-рсвальн! ком1рки ЪЛ/ьч 3 «апхвпрозорими

парами хггоЕыюго як електродами. Це дозволяло вик-

я&чцти фото-ЕРС, обумовлзну несшетричнхстю Ейм!рюввльио1 шмркн,

Рис. 5. Спектральна залежн!сть

та гольванпиу ЕРС. Шнетина фото-FPC та ко! Kouiprai при опромг-неннх св1тлом хз оЗлпстх wiiracmmx переходов ij мад поля-ризагийниЯ характер. Знак вхдповхдас лозотишому потенцхалу но освхтленоцу електродх, тобто напрял руху иерхшоЕагних дхрок, генерованих у фотоактивнхй облает! - у бхк леговишго тару. На ряс. 6 кружками показана спектральна звлегшсть фотов:гдгу!у гетеропереходу Asz5jSifcfASzSr Там гв суд1лыюп кривою показано спектр свхтлочутлпвост1 /фотостимульованого noToiy Лу. / та ко! к структурн, зареестровЕНлЯзо доясмогоя вшарЕвачня гмхкн пропускает зраэка в обляст1 Mi/кзоншпс переход!з. Ломхтна хороша зсо—

реляцхя цих двох спектр!в, цо св!дчить тагах про взаемозв'я-зок фотоелектриших процосхз на гетеропереход! лзговзшй-да-леговшиЯ J?sz S3 та фотссти-

Wyj!b0E2H0I ДКфуЗП Лр . За-гальном особливхстю цього ззаз-мозв'язку, яка покладена-в основу фотоэлектроне! ;,:сдел1 про-цесу фотолегува;шя в структурах ХС\\-Лу, е те, що непрям руху позитивно зарлджзних HepiaioBas-них носй'з /фотогенерованих дхрок/ протилекний фотоста^ь "-Bali ому noToiy срхбла.

В п'ято^ роздхлх розгл.т-

Н!«т ПрОЦ°СХВ У Т.*ТС'-'Т.'— СТ"

руктурпх ХСН-,#г.' В гтерггтй т»?е?шт рсздтгу дсси.ся УзроттзЯ сгялд

роб!т. "10 СТ>ГУ"ГТ?СЯ у Я? ЛИП» Про СЕГХЦ*

в таких структурах. В!ди!ч»нр, по рояглянут! кодеН сяграигься, як правило, на сбмегене коло експерга«нтряьн:ас данное та носять xtpas-тер непостатньо обгрмг. лваних Нпотеч, бхлъш!стъ in якис супврзчсть бхльт ni3HiM екепериментальнкм результатам.

Зппропоновона фотоелектричяа ».*одель фотолегузажя стосусться в перш/ чергу nponoeiB на фотозктиЕН'гх области в егепоновгнхй, по cyTi, тришаров1Й структур! JlSj, ^"/¿^ Sjjifi ч ty • l^pi" того, вра-

hw.tB

Рис. 6. Спектральна залегзисть потоку Л^ /суцхльна крива/ та фото-EPG /icpyjmi/ Б я$г -

A^cra/irrypi.

хотеться ввдомий експериментальню! факт, що срхбло мхгруе в ыатрицх ХСН у вигляд! хонхв Лу •

Межа А^ ~ с по сут1 контактом металу з твердим

електрол1том,на я кому 1снуе подв1Йний заряджениЯ електричний шяр, який виникае внаслхдок теплового переходу хонгв Ау з металево-го кару. В р1вноввз1 дрейфов«:* потхк хотив, обумовленкй полем подв1йного шару, практшно повн1стю компеноуе дифузхйний. При опромхненн1 контакту вхдбуваеться фотогенерацхя елеетронних носив та зменшення, внаслхдок цього, поля подв1йного шару. Це проявляеться у виникнеши фото-ЕРС та зростаннх потоку ср1бло хз металевого шару в легований ХСН. Бхльш складе« процеси В1Д-буваюгсься в областх амйшох концентраци на межх роздхлу легова-ний-челеговЕНий . «Лонна структура Ц1с! областх, побудова-

на з використанням концентрац1Йних звлежностей та , подана на рис. 7. Як вцдно 1з рис. 7 , фронт диЗузи е вврхзонною

структурою» в облает! яко! на

30

1.0

нер1вноважн1 Д1рки /що е основ-ними електронними носхкми в ш-. ' { тервалх концентрацхй Яу С-20 ат.%/

АД/^ч < д!с "кваз 1електричне"поле, нап-

I

■ Л. I

—

£ дю "квазхелектричне поле, нап-I с равлене в б1к легованого шару.

! Це поле приз водить до генергцп

I фото-ЕРС:

-------Ег

£ де -зм!на пирини забороне-" но! зони в облеси концентрацп, в межах яко! ведеться 1нтегруван-Рис. 7. Зонна схема гетероперехо- ня, 5 -пров1ДН1сть;^5^ -фотону - . пров1днхсть /елекгронна складова/.

Чисельнх оцхнки показують, що поле 9, зумовлене фото-ЕРС, може викликати значний потхк 10-кхв Ар. Таким чином, фхзичнсю причиною, яка викликае перемщення 10нхв срхбла, е електричне поле, що генеруеться потоком у б!к легованого шару иер1ЕН0важних Д1рок в областх зм1НН01 концентра-цп Ау .

За допомогою запропонованог фотоелоктрично! моделх вдесться описати вех феноменологхщх особлиьост1 явица фотостго^/льовснох ди$уэп. Зокремв спвктральний ро?под!л сЕлтлочутливост! згхдао з /1/

буде вкзначатись в основному спектром фотопровгдностх в сблаетх змйшо! концентрацп, що вхдповхдас результатам енсперкменталь-икс дослхджень. IIotik j =/и, д£ хснхв Лу пролорцШнй пола

tE'Wx*

де -протякнгсть област1 змхннох гащентрсцп, Ci -рухли-в1сть та концентрацin icnis Ао . 1з експерженту вхдомо, цо is збхльтеннш товщши лэгоеоного ¡пару 6 протянисть фронту легу-вшня збхльщуеться, в першому наилг.кеннх пропорщйно {?■ . Це дао / ~jr , що приводить до порйбол1чно1 ягнетакн фото-егувгння.

Температурно залек:псть фотостнчульовсного noTovy шкз-начасться температурнют зплеякостяии Ct , /liy та б ,

яК1 масть активацхЯнкЯ характер. Додаэти э'начэння енерНЗ акти-вацхх (jt та a(jp i вхднхмаючи енерг1Ю актигацхт б", одержмо, щс. енергхл активах фотсспеульохдаого пото1у срхбла в Sj, тобто свхтлок/тливосгх nicf структур» , обметена хнтервалом 0,350,05 еБ, ¡¡то непсгк'о узгодеуеться з екеперимзнтальншя данями

Пргаофтакй роэподхл концентргцп визначветася pis кою зелек-HICTO коефхцхемта д?г|узх1 „fj? в в!д Лого кокцентрэдтг.

Шостпй роздхд ПриСВЯЧениЛ' ьивчешя особливостей фоТОСКЗИу-льовенох дкЗузх! в (XJffl на основх полххристзлхч-ппс иархз галсге-Н1Д1В. Цей клее сштлочутливих структур значно мени вивчзннй, Hist структури на ochobi ХСН.

На початку рсздхлу винладено результата вимрювшня ог.гичних констант галоген1дхв сбинцю / PcJ: /, Mifli / Си I'd , Савг /, cpi6-ла iJlyt3i t/lpJi в област1 мхкзонних переходов. На краю поглкнак-ня галогенхд1в вхдглК-ен! екситоннх сь^ги, Еизнзчен1 ix параметри та температурна залежн!сть.

Спектри СВ1ТЛ0Ч/ТЛИЕ0СТ1 структур Ни¿'-ГЫ непогано коре-лгють ni спектрами поглкнання вхдповвд-шх гaлoгeнiдiв. На рис. 8 показана тяка кореляцхя в облает! екситонних ci^yr для структур» Cu6i~Ay - Положения мэксимушь сЕ1тлочутл".!Вост1 збхгпнгься з положениям екситонних смут поглиняння, фэряа смуг с б о-- спек.рхв описуеться криеши Фойгта, ггрогп нашвакрина смуг св^лоч/тливос-■ri май же в три рази перевиве наптЕШирину смуг поглкнання.

Кшетика фотолегуваннл в структурах Ца/'Мс , на вхдмхну Е1д структур ХСН -Ад , в б^ылос-х випадив не мае шдукцШюго nepioxiy. Часто спостер!гяеться степенева залешхеть В1Д експозюш

з показником степени, блпзьким до одангаи.

Найбхлып детально в Ц1Й робот! дослгдкено структура РЦЗ^-Си . В результат! фотостульова-ного введения ыда в РПг утворюоться мхдн1 класте-ри нанометрових po3MipiB, що проявляемся в оптич-них спеетрах фотолегова-них шархв у виглядх широких смут в областх про-зороси PiJz /рис. 9/. Дотальний анал1з cneicrpiB Рис. 8. Спекгри св!тло<утливост! S констант таких_ ,

/крива 1/ та уявнох часткни кадке- шаР1В ЗЙЛ0П0М0Г0В К0Дел1 но! дхелекгрично! пршикност1"^/2/ ефекгивного середовща доз-структурп Cußl -Ла . волив визначити параметра

' цих кластер1в /розмхр, фор-

ма, пересаЕнв ор1снтсцхя/, ix залегнхсть вхд кхлькост! розчиненох мад!, а токож змши в процесх збер!ганнп таких сэр!в.

Залропсновен! модел1 механ1зм!в фотостимульованог дифузн в струкху-рах: Hat-Mi . Ibiiniai Hat , як! ЕХОДПТЬ до складу цих структур, с СЕхтлочутлквими i здатн! до фотолхзу П1д впливом освхтлення. Електронна стадхя цих гтроцесхв /фотолхэу i фото-' легувпння/ е однаковоп i полягае в генерацх! електрдано-дхркових пар чи безпосередньо, чи через збудяення i дисгаххацхю екситона. Потхм електро-ни звхоплвэться на дефектах /наприк-лад,М1ЖЕузлових катхоках/, а дхрки дифундувгь до контакту з метолевим шаром, де генерупгься дошшков1 mijk-вузловх хони Л^ чи Си . Наступив

Кш.еВ

Ряс. 9. Спектральна залеж-Hictb £. для фотолегованих

Си mapiB P£Jt : 1-об*емний BMicT Си =0,046; 2-0,09; 3-0,12; 4-0.

стадхя - перемицення цих iohib /nifl ftie» електростетиодого притягання та градхенту юнцентрацп/ в гипвху

галогенхдо та коарулшпя по схемх типу Герн1-Мот?о. Формуввтш íoiscTepiB металу в1дбуваеться перевашо на дефегиних мхсцях кристалу: границ nx кристал1т1в, дислокацхях, чим эумовлена пере-ваша ор1внтацхя кластерхв.

На ochobí одеряаних результата запропоновсна конкурент о-здатна свхтло^тлива структура без эпстосувшня срхбла )Cit /, котра по о во IX характеристиках /велшша свгтлочутливост!, роздано здатнхсть/ наблияасться до характеристик структур ХСН-Ау.

В сьомому роздхлх розглянутх ochobhí характеристики ССНМ як рееструючих середовищ, основи технологи' ix одеряання та гпсял-експозЩ1Йно1 об робки.

На початку роздхлу коротко описанх ochobhí технолоГ1Ш1 про-цеси формувяшя та пхсляекспозщхйно! сбробки свхтлоцутливкх структур ХСН-Jlg. Визшаден1 результата досладжэнь фотограф1Чнпх характеристик неорганхздих резистхв на ochobí цих структур. Показано, цо зп розд1льноы эдатнхсто, контр nc thíctd, шириною спектрально! облпст1 свхтло^тливостх ССНИ перевсжооть оргмтт резисти.

Розглянутх галуз1 застосування свхтлочутливих структур ХСН-^», зокрема для запису Г'формацг, як неорганходий резист в мхкроелект-ponini, середовищ6 для голографп. Бхльш детально вигаадзно осно-. ви технолог1чних процес1В, котрх EnpoBfl,rx:eiii в виробництво. Так, У результат! оптилхэий! параметрхв неорганхчного резисту ХСН-^ та процесхв його обробки розроблена технология фор'<увшнл метале-вих зобракзнь з мшливльнкми розмхрши елементхв 0,5 мил. Технология впроваджена у вгфобництво лхмбхв, мхкрошкал. Показана перс-neicTHBHicTb застосування технолог:! для виробшщтва оригхналхв оптиших сигналограм та розмхтки пхдкладки оптичного диска. Зап-ропонована також технологхя формування свхтлопоглинапчо! матрицх для екрпнхв кольорових KÍnecKonis тдвкщено! роздхльнох эдатаостх о використанням "вибухово!" лггографп на структурах ХСН-Л^. Друга половина роздхлу присвячзна технологи ифобннцтва гологра-ф1чних оптичних елемент1в, яка роэглядссться на прнклад1 гологра-фхчмих ди5ракц1йних граток. Еикондао комплекс досладяень процес!в, що визнечаоть форм; 1ання'профхлю штриха при запису голографхчних дифракцхйнда граток на структура/ ХСН-Лу. Проведено розрахунок розподхлу актшхшого випроьйнювання в структур! при експонуваннх та виконано математичне моделювання процесу формування рельефу. Встановлено, що ochobhí фактори, hkí визначакггь форму профмиштриха гратки, е товщини niapiB св1тлочутливо| структури, величина

експозицп, умови запису та обробки.

Проведена опткшэяцгя техпроцесу виготовлення голографхчних дифракц1Йних граток, зокрема параметров, якх визначають форму проф1л» штриха та величину дифранцйно! ефективностх, пхд1бран1 розчнкники для пхсляекспозицхйного травления, що забезпе^ють необххдну ямсть поверхн1 граток. Виконано комплекс дослхджень характеристик одерканих граток, як! близькх до розрахункових па-ракетрхв. Показ ыи переваги неоргашвдого резисту при запису граток порхвняно з оргапчним.

ЗАГАЛЬН! ВШНОВКИ

1. Виконано комплекс дослхдаень феноменолог1ших характеристик ССНМ, зокрема розподглу концентрац!! дифундуючого металу, га-нетики фотолегування, залежностей св1тло*утливост1 структур ввд довжини хвил1 та товщини шар! в та хн. Показано, що експонован! структур и Я$2$} -Лу характеризуются розподхлом концентрецп Лу , близьким до прямокушого, з оптимальним вмхстом ср1бла 32%.

2. Дослхджено змхни електричшх властивостей халькогендав миш»я1у в результат! фотолегування срхблом. Показано, що при зб1ль-шеш« вмхсту Л^ провадисть $3 та суттево зб!льшуеть-ся, а II енерг!я активах^! монотонно змениуеться. В !нтервал1 атомного вм1му Лу 0-29% осношими носхями струму в фотолегованому

<У, е д!рки, при 20/Ь з'яслпеться шша складова провадност!, понод 29% - основними носхями е 1они Ау .

Вганачен! дрейфова рухливхсть та коеф!ц!снт дифуз!! Лу в шар! Арф > дослужено вплив освхтлення на електро- та

масопотоки в цьому шар1.

3. Виконан1 дослхдження оптичних властивостей фотолегованих ср1блом шархв Аь$з у широ^й спектральн!й облает!. Еизначэна . зы!на оптиодо! ширини заборонено! зони в звлежност! В1Д вм!сту Ау Показано, що диспермя показника заломлення в облостх прозорост! описуеться одноосциляторною моделлю, параметри яко! змпноэться в результат! фотолегування. Суттево змхнюеться також мхжэонна сцуга поглинання, поглинання значно зб!лыцуеться в облает!, яка в!дпов1-дав переходам !з верхньох частини валентно! зони.

3 використонням екепериментальних результата Еим{ркп«:ня уявно! чостини дхелоетрнчяох прсникност! ' в облпст1 мхжэопних переход!в розраховаи змхни густини електронних стшив у верши-Н1 валентно! эони, ефектнвного числа валентпих елоктронхв та ефеп-тнеяо! д!електрично! проникност!. Виконпно онал1з результат! вимхрювачь дисперсп показнши золсмлсшшзадопомогою модел1 Пенна.

4. ДослхджН1 14 -спегари фотолеговших шархв 3$ • Естаювлоно зсув с?дуги валентаих коливвнь молв!улярних один:иь

в результат! легування, а такояс збереження хнтегрально! 1нтенсишост1 смути поглинання. Одержан! результата сптиших дос-Л1дяэнь фотолеговших шархв дозволили зробити висновок, що Лу зв*язуеться в матриц! 3 атомами схрки, формувта коорди-

НЕЦХЙН1 зв'яэки з використанняг.! елоетронхв непод!лошсс пар халь-когену.

5. Вперта одержано комплоте екепериментальних результатов, як! дозволили достояло поюо обгрунтувати шхсн!зм фотсстульо- . сшох ди1-узхх в структурах ХСН-^г . Зокрзма, впзночзн! неЯб!лт>з фотоактпЕи облестх в сзН'лочутливих структурой, дссл1д:лпо !х спектральн! та фотоелектричи! характеристики. Показано юоомозв'я-зок фотоелектричних процес!в то фотости^льовсно! дифуз II, зда-ропонована модель стимульовпних ЕИпрон!нюванням електрсга1о-!оаних процемв У таких структурах.

6. Дослхдяен1 процеси фотостшульовано! дифуз!х в структурах На С -Не. . ВстгловлеН1 законошрност! цих процесхв, !х особливос-

тх порхвнпно 31 структурами на основ! амор$них шар!в ХСН. Меха-н!зм фотолегування в структурах На(-Ме вклвчое отап збудеемня електрокно! системи /електронну стад!и фотол!зу/, котрий супровод->уеться дифузхегс металу в!д межх м!ж шарами та Пого козгуляЦ1сп. Зппропшовяча високороздхльнз ССНМ на оенопх мхдЬ

7. Розроблен! оси о ей технологи зесхосув&чня струз^ур ХСН-^ як неорган!чюго резксту в оптиадМ та лвзерн!П л!тограф!!. Проведена опттцэацхя техпроцееу виробництва гологрсфхчштх сптшяих елементхв з використанням ССНМ.

Цитовонп лхтература:

1. Костылям М.Т., Михайловская Е.В., Ромпиенко П.Ф. Об эффекте фотографической «увствительноети тонких полупроводниковых слоев, находящихся на кетвллкчзских подложках // Фкз. тверд, тела. - 1966 - Т. 8,N 2. - С. 571-572.

OcHocHf результата дисергаШ опубл!кован1 в роботах:

1. Фотостицулированные взаимодействия в структурах металл-полупроводник /И.З.Шдуишй, М.Т.Костшкй, О.П.Кпсярум, В.И.Минько, Е.В.Михайловская, П.Ф.Ромлискко. - Кдои: "Наук, думка", 1992. - 240 с.

2. Костдада М.Т., Индутный И.З. Оптические постоянные двуйодисто-го свинца но край поглощения // Укр фиэ. яурн. - 1976. - Т. 21.

А/11. - С. 1(338-1843.

3. Костышин М.Т., йндутаый И.З. Край собственного поглощения пленок PSJt // Укр. физ. жури. - 1977. - Т. 22, N L-. - С. 471-475.

4. Костышин М.Т., ИидутыИ И.З. Спектральная зависимость оптичэс-ких постоянных в области зкеитонного поглощения хлористой меди //Укр. фяз. «урн. - 1977. Т. 22, /V 8. - С. 1367-1370.

5. Ностышнн М.Т., Ипдутньй И.З. О раэрошении структуры полос поглощения с помощью действительной части комплексной длзлектричас-кой постоянной // Опт. и спектр. - 1977. - Т. 43, N 3. - С. 453457.

6. Костышин М.Т., вдутый И.З., Стронский A.B. Спектральное распределена светочувствительности системы Сив г ~А& в области зкеитонного поглощения Cußl // Укр. Физ. «урн. - 1978. - Т. 23,

N 4. - С. 688-689.

7. Костышин М.Т., Индутаый И.З. Зависимость сил осцилляторов экси-тонных полос Си U и Си В г от температуры // Докл. АН УССР, Сер. А. - 19?8. -HQ. - С. 726-729.

8. Роль диффузии' возбужденных состояний в Формировании светочувствительности системы AgBl "Ад / М.Т.Костышин, А.В.Стронский, И.З.ИЦцутный, В.П.Завада // Укр. физ. «урн. - 1978. - Т. 23, МЬ. - С. 844-848.

9. Костышин Н.Т., Индутный И.З., Стронский A.B. Форма спектра светочувствительности системы [¿¿С£-Ла в области зкеитонного

поглощения хлористой меди // Укр. физ. аурн. - 1979, - Т. 24, N 6. - С. 862-863.

10. Костшин М.Т., йндутнкй И.З. Исследование Формы экситонных полос поглощения с помощью npt-..зводноЯ от действительной части диэлектрической постоянной // Укр. $из. яурн. - 1979. -

Т. 24, N 11. - С. 1652-1657.

11. Коеткаин М.Т., СтронскнЯ A.B., 1'чдутаыЯ И.З. О квантовом выходе фотохимических превращений в системе Cti Ci в области экситонного поглощения Си СЛ // *урн. прикл. спектр. - 1980. -Т. 33, AM. - С. 173-175.

12. Костышин М.Т., Индутный И.З., Стронсний A.B. О корреляции спектров светочувствительности систем со спзктроы поглоз1ения Си Hai // Опт. и спектр. - 1981. — Т. £2, N 2,-С. 321-325.

13. Костниин ••¡.Т., ЛндутньЛ И.З., СолотскнГ! И.В. Оптические свойства г.родуктов 'Ьатохдаических превращений в системах PéJz~ Си и P$Jz-JÏû Ц Укр. фкз. аурн. - 1582. - Т. 27,А'8. - С. 12331234. '

14. Особенности записи гологряфических дифракциоиньос решеток на светочувствительных системах полупроводник-металл /М.Т.Костышин, П.$.Романенко» И.З.Инду тньй и др.// 'ундемент. основы оптич. памяти и среды . - 1983. - Еып. 14. - С. 05-94.

15. Запись гоаографачаских дифракционных решеток на светочувствительной системе полупроводник-металл на основе G& Sez

/ М.Т.Koctuehh, П.О.Ромйненко, И.З.'/лдутныЙ и др. // Ке'чтовня электроника. - 1934. - Вып. 26. - С. 88-95.

16. Костьшин М.Т., СопинскяЯ Н.В., Индутный И.З. Влияние окисления поверхности металла на кинетику фотохимических реакций на границе раздело слоистой структур« РёЛ'Си // Фундамент, основы оптич. памяти и среды - 1S87. - Вда. 18. - С. 123-127.

17. Дснько В.А., Индутный И.З., Минько В.И. Ионный перенос в тонких слоях продуктов фотостю/улироБшшого взашодействия сульфиде мкгьяка и серебра // Тез. докл. 5-Л Веесоюэ. конф. "Бессеробря-ные и необычные фотог. процессы", Суздаль, дек. 1988. - Черноголовка, 1983. - с. 69.

18. БапЗсо 7.À., Indutny I.Z., dnko 7.1. Ionic transport in uorpbo-u8 AsjSj files, photodoped with silver //Материалы конф. "Некристаллические полупроводники-89". - Ужгород, 1989. - С. 234236.

19. Данько В.А., Индутный И.З., Минько В.И. Процессы фотостимули-ровишого переноса о тонкопленочной структуре Лу A$z í>3 Aftt // Тез. дохл. 7-й Всесот. конф. по радиац. физике и химии нооргпнич. материалов. - Рига, 1989. - С. 486- 487.

20. Фотосткмулированные процессы в светочувствительны* системах ХСП-Л?^/В.А.Данько, И.З.Индутный, О.П.Касярум и др. - Киев.

1989. - 26 с. - Препр. АН УССР, fti-т полупроводников ; Л/0 -84.

21. йчдушый И.З., Ром вне н ко П.Ф., Сопинский Н.В. О форме профиля штрихов голографических дифракционных решеток, изготовленных не светочувствительной системе At^H^-As^-Aa // Квантовая электроника. - 1989. - Вып. 37. - С. 68-73.

22. Возможности ноорганичесних резистов на осново слоев хплькоге-нидных полупроводников /И.З.йздушьй, С.А.Коствневич. П.Ф.Ро-мпненко и др. // Тез. докл. Всесого. совещ. по фоторезистам, Звенигород, март 1990. - Черноголовка, 1S90. - с. 71.

23. Данько В.А., Индутный И.З., Минько В.И. Особенности фотосткцу-лировгошого переноса серебра в тонкопленошой системе З3 //Автометрия. - 1990. - N 6. - С. 67-71. ^

24. Фотоэлектронные процессы на границах раздела и механизм переносе ионов в тонкослойной структуре AszS3 ~Ay /В.А.Данько, И.З.Кндуттй, А.А.Кудрявцев, В.И.Минько //Тез. докл. 12-й Всесого. конф. по физике полупроводников. - Киев. - 1990. - часть 2. -С. 61-62.

25. Индутный И.З., Сопинский Н.В., Стецун А.И. Оптические исследования слоев , фотолегировенных медью //Укр. физ. жури. -

1990. - Т. 35,/1/2. - С. 1791-1796.

26. Vhotodoping in the ApjSj-Ag thin-íil» structure/ V.A.Danko, I.Z.Indutny, A.A.Kudryavteev and V.I.Uinko// Phys. Stat. Sol. (•).-X99I.-Vol.12^, N1.-P.255-2^2.

27. Данько В.А., Индутный И.З., Минько В.И. Ионный перенос в íoto-легированных серебром пленках A$¿ Sj //фундамент, основы оп-тич. памяти и среды. - 1990. - Вып. 21. - С. 96-102.

28. Об эффективности гологра^ичэских дифракционных решеток полученных на основе системы Л$х33~Лу /И.З.Индутный, М.Т.Костышин, П.Ф.Ромвненко, А.В.Стропский // Успехи науч. фотог. - 1990. -Вот. 26. - С. 5-8.

29. Индутный И.З., Коломиец В.В., Кудрявцев A.A. Оптическое поглощение и але ктропро води ость тонких слоев Л у, Ье3 , фотолегиро-впнннх серебром //Тундпмент. основы оптич. памяти и среды

- 1990. - Вкл. 21. - С. 102-108.

30. Влитие отжига нп характеристики проводимости и диМузионного мяссоперенося в пленках , фотолегировшных серебром /В.А.Дпнько, И.З.ИндутныЯ, В.Р.Куликовский, В.И.Мкнько// Фи-эикп и химия стекло. - 1991. Т. 17,/VI. - С. 148-153.

31. Запись иизкочястотнш рельефно—базовых голографичзских дифракционных решеток на слоях триселенидя мьяпьяка /П.Ф.Романенко, И.И.Робур, А.В.Стронский, И.З.ИндутныЯ // Укр. фиэ. журн. -1991. - Т. 36,/VI. - С. 1028-1031.

32. Recording of holographic dlMraction gratings on lighteeneitive seaiconductor-aetal system/ I.Z.Indutny, M.T.Koetiehin, Р.У. Bo-nanenko, A.V.Stronekii// J. Infora. Receding Kater.--X99I.-Vol. 19, N3.-P.251-260.

33. Электрические и оптические своЯства тонких слоев AszS3 , фотолегированных серебром /В.А.Данько, И.З.ИндутныЯ, А.А.Кудрявцев и др. // Укр. физ. вурн. - 1991. - Т. 36,N6. - С. 937-943.

34. Индутный И.З., Кудрявцев A.A. О роли границ раздела при фото-сткмулированной диффузии серебра в тонкопленочной структура As2S3 -Лв //'фундамент, основы опткч. памяти н среды . -1951. - Вып. 22. - С. 21-26.

35. Кндутный И.З., Стецун А.И. Спектры между зонных оптических переходов слоев А$г Sj , фотолегироввнных серебром //Оптика и спектроскопия. - 1991. - T.7I.ÄI- С. 83-87.

36. Нормирование гологрпммных оптических элементов в светочувствительных структурах на основе хялькогенидных полупроводников /И.З.ИндутныЯ, И.И.Робур, П.$.Романенко, А.В.Стронский // Тун-длмент. основы оптич. памяти и среды . - 1991 . - Вып. 22. -3-11.

37. ИндутнкЯ И.З., Кудрявцев A.A., Михвйловекая Е.В. ^ото-ЭДС в структурах AszSy-A<jf • - Киев, 1991. - 20 с. - Препр. АН Украины, Ин-т полупроводников; N 10-91.

38. Спектральные характеристики светочувствительности тонкопленочюй стру1«уры ХСП-//^ /В.А.Двнько, И.З.ИндутныЙ, А.А.Кудрявцев и др.// фундамент, осноаы оптич. пвмяти и среды. - 1991. - Был. '¿к. С. 26-31.

39. Лазерная литография ня слоях хялькогенидных стеклообразных по. проводников /И.З.ИндутныЙ, С.А.Костюкевич, А.В.Стронский и г Материалы 5-й Укр. конф. "жизикп и технология тонких пленом

сложных полупроводников", Ужгород, 1992. - С. 183-185.

40. Holographic diffraction gratinge on the base of chalcogenide semiconductors/ I.Z.Indutnjr, I.I.Robur, P.y.Bonanenko, i.V. Btronskii// BPIB Proc.-1991.-Vol.1555.-P.248-25?.

41. Ккдутньй И.З., Кудрявцев A.A., Михайловская E.B. ^отостимули-poвенное перемещение гетеропереходе в структуре As^SjAaxfAsli'SJ // Тез. докл. мецпуняр. конф. по фотохимии. - Киев, 1ВД2 . -с. 73.

42. Вплив фотолегування ср!блом на 14- та КР-спе ктри аморфних иа-pie сульф1ду миш«я1у Л.ЗЛндутний, АЛ.Стецун, ВЛ.Зименто, та iH./V Упр. «урн. - 1993. - Т. 38./V3. - С. 377-381.

43. Formation of optical disk direction paths and optical aaeter disc« with the help of inorganic resist/ T.2.Indutny, S.A. Kos-tioukeritch, A.V.Stronakii at al// 8PIX Proc.-1993.-Vol.1983.-P.064-465.

44. A.c. 1342281 СССР, НК^&ОЗС 1/72, 5/00, 5/04. Способ получения рельефных изображений /его варианты/ /М.Т.Костыпин, О.П. Касярум, А.А.Кудрявцев, И.З.^дутнъй, П.Ф.Романенко. -/V3709695; Звявл. 27.12.1983.

45. А.е. 1591686 СССР, НКИ5 & 03 С 1/72. Способ изготовления чувствительной к электромагнитному излучзнию системы /М.Т.Костышин, И.3.№|дутеьй, Н.В.СопинскиЯ и П.®. Ромяиенко. -/V4635503; Звявл. 12.01.1989 г..

46. А.с. 1625239 СССР, МКИ5 б 03 Н 1/18,<? 02 В 5/32. Способ получения голографических дифракционных решеток /П.в.Романенко, И.И. Робур, А.В.СтронскиЯ, И.З.Инду ттД и др. -//4677674; Заявл. 11.04.1989 г.

47. А.с. 1625238 СССР, ШИ5^ 03 Н 1/18, G 02 В 5/32. Способ получения голографических дифракционные решеток /П.Ф.Романеню, А.В. Стронский, И.И.Робур, И.З.Индутный. - N4677625; Звявл. 11.04.1989г

48. А.с. 1630538 СССР, ВДГб 11 В 7/26. Способ формирования нап-равлягщих дорожек оптического информационного диска /И.З.Индутный, С.А.Кометювич, П.Е.Шепелявый и др. -Ы 4746450; Заявл. 19.07.1989 г.

49. А.с. 1623476 СССР, МКИ5 С 03 С 1/72. Способ изготовления оригинала оптической сигнвлогряммы /И.З.^дутньй, С.А.Костюкевич, П.Е.Шепеляв»« и др. - 4728009; Звявл. 05.05.1989 г.

50. Л.с. 1672899 СССР, Mffl5 Н 01 С 3/10. Лазер на красителях

.Лисица, Н.Р.Кулка, Н.И.Малыш, В.П.Купец, П.б.Ромяненко, И.З.Индуткй и др. -//4655026; Зпявл. 27.02.1939 г.

51. Л.с. 1693995 СССР, МКИ5<? 03 Г 7/26, И 0U 21/314, Способ получения позитивного изображения э слое неорганического фоторезиста /И.З.УндутныЯ, С.А.Ностггевнч, П.S.Шепелявый и др. -

N 4721054; Зяявл. 19.07.1989 г.

52. А.с. 1685211 СССР, МК515 1! 01/ 29/8. Способ изготовления СЕОтзпсглсщйкдеЯ иатркци нп гн^сне цретаоЯ nr^K-rpoinio-r/'ninf! ■ трубж /И.З.ЙщутшЛ, Е.В.Угасйлопскзя, А.А.Кудрявцев и др. -

л/ 4717602; Зяявл. 11.07.1989 г.

sumhaex

Thenis is devoted to the' investigation of photostimulatei processes in lifjhtrensitive thin-film seaiconductor-T"f»tal structures (photodoping affect). The main attention was paid to the structures chalcogenide vitreous semiconductor (ChVS)-Ag and rt'giatrating media on their base. The phenOTser.oloijical characteristics of photo^tinulated processes in GhVS-Ag structures, electrical and optical characteristics of photodoped with silver ChYS layers whero investigated. The p>. juliaritiee of Ag dopant atoms interaction with the ChVS matrix have been studied, the photoelectrical processes in the AsgSj-Ag structure and their interconnection with the photOBtinulatnd nasptrensfer have been investigated. On the bare of experinental data set the nodel of photodoping process in such structure,'? чая developed. The processes of photostiTrulated diffusion in li^htsensitive structures cn ih: Tsar с of polycrystalline hali.d"p livers where in^estipeted t.nd ni.ch'r.i rrri- of phctortir".ulat«d sst-ranrf er in halide-netal.

tr'Jc tur . "ilso ^горог^. The b"sis of t^bnolOT^* of

ccrductor-netel structures application n« inorganic resists, in optical and lasrr litho^r"ph"" le^ele-ped. The OT>tiiM.*4tion

•.:r,ri carried cot of the technological process of bolo^ra-sMc optical clercr.te promotion with the utilization of such structures.

РЕЗНЕ

Диссертация посвящена исследованию фотосткмулированных процессов в тонкослойных светочувствительных структурах полупроводник-метел л. Основное внимание в работе уделено структурам халь-когенидный стеклообразный полупроводник ДСП/-,^и регистрирующим средам на их основе. Выполнена исследования феноменологичзс-ких характеристик фотостиыулированных процессов в структурах

ХСП-Ар , электрических и оптических характеристик фотолегированных серебром слоев ХСП. Изучены особенности взаимодействия при-

процесс IX взаимосвязь с фотостимулиро-

ваннш массопереносом. На основе комплекса экспериментальных денных разработана модель процесса фотолегировсния в таких структурах. Исследованы процессы фотоетимулированноЯ диффузии в светочувствительных структурах на основе поликристалличаских слоев га-логенидов. Предложены механизмы фотостимулированного массоперено-са в структурах галогенид-металл. Разработаны основы технологии применения структур полупроводник-металл как неорганического ре-зиста в оптической и лазерной литографии. Проведена оптимизация техпроцесса производства голограммных оптических элементов с использованием таких структур.

месных

исследованы фотоэлектрические