Моделирование кинетических параметров плазмы магнетронного разряда в аргоне и дейтерии тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

ивлнввек-ий-ребУД-АРСтвРлнь[й-У]-1ивЕреитЕт

На правах рукописи

ОБРУЧНИКОВ Александр Евгеньевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМЫ МАГНЕТРОННОГО РАЗРЯДА В АРГОНЕ И ДЕЙТЕРИИ

Специальность 02.00.04 - физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иваново 2000

--------- - ~ -Работа :;ьтелиена^а кафедре-мояекулярной-физики--- ■—------

Ивановского государственного университета

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор

Зайцев Владимир Владимирович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Светцов Владимир Иванович

кандидат физико-математических наук

Приходько Андрей Степанович

Ведущая организация:

ОАО Центральный научно-исследовательский технологический институт "ТЕХНОМАШ", г. Москва.

Защита состоится 31 мая 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 063.84.07 при Ивановском государственном университете по адресу: 153025, Иваново, ул. Ермака, д. 39, к. 453.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного университета.

Автореферат разослан 30 апреля 2000 г.

Отзывы просим направлять по адресу: 153025, Иваново, ул. Ермака, д. 39.

Ученый секретарь /Y/V7S

диссертационного совета К 063.84.07

к.ф.-м.н. /х*^ Машков A.B.

—------ОБЩА-Я-ХАРЛ КТЕРИСТИКА РАБОТЫ----------

Актуальность темы.

Одним из перспективных направлений в области развития новых и алогически безопасных источников энергии является получение энергии помощью управляемого термоядерного синтеза. Наиболее перспек-вными устройствами для осуществления этого синтеза являются уставки типа ТОКАМАК. Одной из проблем, связанных с работой таких тройств является распыление внутреннего покрытия вакуумной камеры, щим из перспективных материалов для такого покрытия является угле-д, но его распыление ведет к осаждению пленок, содержащих углеводо-ды, а следовательно к поглощению дейтерия и трития из газовой фазы, [я всестороннего исследования этого явлением необходимо изучить за-номерности процесса распыления углерода в дейтерий - тритиевой азме. Изучение этого процесса в самом ТОКАМАКе - является весьма рогостоящим экспериментом, поэтому актуальным является изучение шномерностей распыления углерода в водородной плазме в более про-ых устройствах и применение выявленных закономерностей к процессам ГОКАМАКе. Использование для моделирования процессов распыления лерода ионами дейтерия плазмы магнетронного разряда представляется едпочтительным, так как он позволяет работать в нужном диапазоне влений (1-5 Па) и в широком диапазоне потоков ионов на мишень. В стоящее время не существует достаточно полного теоретического опи-ния, позволяющего построить полноценную модель процессов, происхо-щих в магнетронном разряде, поэтому приведенная в данной работе эм-[рическая модель и расчет на ее базе процессов, происходящих в объеме 1Гнетронной распылительной системы (MPC) при распылении графито-й мишени ионами дейтерия представляются актуальными.

Предложенный подход к моделированию магнетронного разряда юдставляет интерес и в плане традиционного применения магнетронного спыления - нанесения тонких пленок с желаемыми свойствами, посколь-■ MPC является в настоящее время основным инструментом для осажде-ie пленок в производстве изделий микроэлектроники. В связи с этим, из-[ение процесса получения и свойств тонких пленок также является акту-ьным.

Целыо работы являлось построение адекватной модели разряда в PC и вычислении на ее базе распределения концентраций атомарного :йтерия, а также применение результатов моделирования для оптимиза-га процесса получения тонких пленок ТЮ2, напыленных на сегнетоэлек-ическую подложку и экспериментальное исследование их свойств.

-1-

1. Установлены особенности влияния изменения давления на зовд вые характеристики в плазме аргона при разряде в МРС и уточнена mci дика вычисления параметров плазмы при пониженных давлениях.

2. Предложена приближенная модель разряда в МРС (распределен температуры и концентрации электронов по объему зоны свечения) и на основе произведен расчет концентраций активных частиц в плазме арго и дейтерия в диапазоне токов разряда 0,08 - 1,5 А и давлений 0,2 - 25 Па.

3. Показано, что эффект "стягивания" разряда к мишени с увели1 нием давления может быть объяснен различиями в распределении по р; стоянию от мишени концентраций возбужденных атомов из-за изменен температуры электронов.

4. Обнаружены пьезоэлектрические свойства пленки ТЮ2, напыли ной на сегнетоэлектрическую подложку (триглицинсульфат), в том чис при температурах, более высоких, чем точка Кюри подложки. Подобн! эффект запрещен для объемного монокристалла , так как он имеет точ< ную группу 4/mmm. Выполнены исследование диэлектрических свойс пленки ТЮ2 в диапазоне частот 104 - 106 Гц.

Достоверность получаемых результатов достигалась комплексы! применением экспериментальных методов и модельных расчетов. Аб< лютные значения погрешностей экспериментов и расчетов не превыша известные из литературных данных.

Практическая ценность работы.

Полученные результаты могут быть использованы для расчета к< центраций и потоков активных частиц в МРС, а следовательно и для мо, лирования процессов эрозии в ТОКАМАКе, для оптимизации процесса i лучения тонких пленок с желаемыми свойствами, а также при построен моделей физико-химических процессов в разряде МРС.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывалис! обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: VIII Всесоюзная конференция по физике газового разряда, Рязань (19S 37- microsymposium on biodegradable polymers: chemical, biological i environmental aspects, Prague (1996), итоговой научной конференции Ив1 Иваново (1997), 3 Российской конференции "Высокие технологии в п мышленности России", Москва (1997), 1 Всероссийской научной kohi ренции "Молекулярная физика неравновесных систем", Иваново (1999), international symposium on diamond films and related materials, Kharl (1999), 6 международной конференции "Высокие технологии в промь ленности России", Москва (2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных раб

-2-

—-----Структур а-и-объем-работы? -—- ------ - ------———----------

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка [итературы. Общий объем диссертации - 120 страниц, рисунков - 58, таб-[иц -12. Библиография включает 125 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется [ель работы, показана научная новизна и практическая ценность.

Литературный обзор состоит из двух частей.

В первой части рассмотрена общая концепция разряда в планарной IPC, зависимость его вольт-амперных характеристик (ВАХ) от индукции [агнитного поля, давления и материала мишени, влияние на разряд реак-ивного газа, результаты зондовых исследований разряда. Подробно опи-аны результаты моделирования ВАХ, распределения полей и электронной омпоненты магнетронного разряда различными методами, потоков рас-ыленного вещества. Приведены результаты экспериментальных проверок езультатов моделирования. На основании анализа литературных данных делан вывод, что единая теоретическая модель разряда в MPC отсутству-т, а наиболее привлекательные приемы теоретического моделирования ребуют сложного предварительного исследования конфигурации магнит-ого поля в MPC и дают приемлемое согласие между наблюдаемыми и ычисляемыми величинами, но хорошо согласуются лишь в небольшом иапазоне изменения внешних параметров разряда (ток, давление), а при-[еняемый в них метод Монте-Карло требует больших вычислительных ре-урсов. Кроме того, в литературе отсутствуют результаты детальных ком-лексных исследований влияния внешних параметров на распределение аряженных частиц и профиль функции распределения электронов по нергиям.

Во второй части обзора рассмотрены физико-химические свойства Юг: структурные особенности, оптические, фотокаталитические и диэ-ектрические свойства. Представлен подробный обзор методов термическое окисление, вакуумное испарение, катодное и магнетронное аспыление) и условий (состав, давление газов, температура подложки) анесения тонких пленок ТЮг на аморфные и кристаллические подложки результаты изучения структуры полученных пленок различными мето-ами. Показано преимущество магнетронного распыления для получения онких пленок ТЮ2 для применения в микроэлектронике.

Во второй главе рассмотрены конструктивные особенности оборудо-ания, методики проведения экспериментов, описание порядка расчетов.

—.....- Экепериме^тальной-задач£й-изучения марнетроннего разряда-было-

измерение лэнгмгоровским зондом температуры и концентрации электронов (Тс и пе) в зоне магнитной ловушки при разных токах разряда и давлениях газа. При проведении эксперимента использовался простой планар-ный магнетрон с внутренним диаметром зоны эрозии 60 мм и внешним диаметром 105 мм (площадь - 58 см2), величина магнитной индукции на поверхности катода составляла 0.1 Тл. Напыления пленок ТЮ2 проводилось на аналогичном пленарном магнетроне, несколько меньшим по габаритным размерам (с большей плотностью тока на мишень).

В качестве цилиндрических зондов использовались вольфрамовые проволочки 0 0,063 и 0 0,05 мм. В плазме магнетронного разряда происходит интенсивное распыление материала катода и осаждение его на все поверхности, в том числе и на зонд. В случае распыления металлов это может привести к значительным токам утечки между проводящей частью зонда и изолятором, запыленным металлом. Для предотвращения этого явления использовалась конструкция с защитным экраном (рис.1).

< г ,, * .j |_;__I

Рис.1. Схема зонда.

1 - вольфрамовая проволока 2 - стеклянный катшяр

3 -защитный экран (стеклянный капилляр)

4 - медный держатель 5 - фторопластовый изолятор Моделирование распределения концентраций активных частиц MPC

производилась на основе экспериментальных данных о Те и пе в точке магнитной ловушки над зоной максимальной эрозии и литературных данных с распределении этих величин по всему объему ловушки. Исходя из симметрии разряда относительно оси магнетрона, для описания распределения Т и лс его представляли как аксиальное и радиальное. На основании литера турных данных: радиальное распределение пе описывалось как n cos(r) дл! внутренней по отношению к зоне максимальной эрозии области и n cos4(r для внешней, где г= -1,5 - 1,5 рад (0 - над зоной максимальной эрозии), ра диальное уменьшение температуры принималось линейным и малым, он( составляло на границах 5% от максимального - над зоной максимально! эрозии, считалось, что в аксиальном направлении Те линейно увеличивает--4-

-на- 30%га-п-е-дан«йно-увеличивается вдвое от^нодней границы-ловушки -гемному катодному пространству. Температура газа в зоне свечения бы-взята на основании расчетов их литературы равной 500К без учета ради-ьного и аксиального градиентов.

В нашем приближении размеры ловушки считались не зависящими внешних параметров (ток разряда, давление и род газа, материал мише-[). Поскольку разряд в MPC осесимметричен, то расчеты проводились по юскому сечению. Сечение зоны генерации (ловушки) было выбрано как »ямоугольник, расположенный на высоте 2 мм от катода, высотой 15 мм, стоящий от оси симметрии на 30 и длиной 23 мм. В этом случае объем ны генерации составлял 87 см3. Данное сечение разбивалось на ячейки > 40 элементов в радиальном и по 15 в аксиальном направлении и считаюсь, что Те и пе в пределах ячейки не изменяется. На основании этих дан-га для каждой ячейки производился расчет констант скоростей процес->в и решалась система кинетических уравнений.

Для расчетов равновесных концентрации Ar 4s и 4р и скорости обра-1вания ионов Аг+ плазме аргона в качестве начальных параметров задавать концентрация атомов аргона в основном состоянии, которая не менять в процессе вычислений, так как сумма концентраций всех прочих со-ояний была по сравнению с ней незначительной. Расчет производился етодом итераций до достижения стационарных значений по всем кон-гнтрациям. За начальные условия также вводились параметры плазмы (Те пе) на анодной границе магнитной ловушки над зоной максимума эрозии.

В случае расчетов процессов в плазме дейтерия использовались те е предположения о параметрах зоны генерации, что и для расчетов в ар-зне. На первом этапе вычислялась скорость образования атомарного дей-;рия в области генерации в предположении, что концентрация молекул D2 остоянна, полученное аксиальное распределение скорости генерации над >ной максимума эрозии аппроксимировалось квадратичной зависимостью если пренебречь слабым радиальным изменением температуры электро-ов (5%), то радиальное распределение скорости генерации в ячейке ока-ывается зависящим от отношения концентрации электронов в ней к мак-имальной концентрации на данном расстоянии от мишени (над зоной [аксимума эрозии). Далее методом итераций производился расчет диффу-ии атомов из зоны генерации в объем разрядной камеры с рекомбинацией х на стенках. При этом производилась коррекция скорости образования томов из-за уменьшения концентрации молекул при постоянной сумме онцентраций всех частиц (Р - const). Расчет проводился до достижения 1авенства скорости образования атомов в ловушке скорости рекомбинации IX на стенках.

— ■— Измерение- -т-эящины—пленок'-дивксадв—татана -производилось -на спектрофотометре "SPECORD" по зависимости пропускания от длины волны при нормальном падении. Подложкой служило стекло с высоким показателем преломления, для расчета спектра пропускания света Т от длины волны X при нормальном падении света на систему "пленка - подложка" была использована следующая расчетная формула:

^ =_8n0n,(?J)2n2__

[n,(*.)2 +r»|][ng +n1(\)2]+4n0n1(À)2n2 +[ng -n,(A.)2][n,(X)2 -n^jcos^))

81(Х) = 2Яп1(Я.)|

где d - толщина пленки, no = 1.7 - показатель преломления подложки, n2 = 1 - показатель преломления среды, П](л) - зависимость показателя преломления пленки от X.

Эта формула использовалась для определения толщины полученных тонких пленок по лучшему совпадению экспериментальных и расчетных данных в предположении, что оптическая дисперсия пленок подобна дисперсии, приведенной в литературе для объемного монокристалла анатаза.

Пленки ТЮ2 получались при распылении титановой мишени в реактивной атмосфере (Аг + 02) при токе разряда 600 мА, общем давлении 0,33 Па и доле кислорода до зажигания разряда 40% объемных.

В качестве подложек использовались пластины полярного (Ь) среза сегнетоэлектрического кристалла - триглицинсульфата (ТГС, (NH2— СН2— СООН)3 H2SO4), легированного при выращивании L-a - аланином (СНз—CHNH2—СООН) для обеспечения макроскопически униполярногс состояния. ТГС имеет низкую температуру фазового перехода "сегнетоэлектрик - параэлектрик" Тс = 322 К , поэтому для предотвраще ния нагрева подложек (и сохранения их униполярного состояния) ош устанавливались в водоохлаждаемом держателе, и их температура контро лировалась термопарой.

Исследование пьезоэлектрического эффекта выполнены статическил методом, заключающемся в создании в исследуемом образце однородной механического напряжения о и измерении индуцированного им заряда. I экспериментах механическое напряжение создавалось грузами известноп веса нормально плоскости пленки. Для исключения влияния собственной пьезоэффекта сегнетоэлектрической подложки на величину поляризацион ного заряда, индуцируемого в пленке, измерения выполнены при темпера турах Т>Тс, т.е. в параэлектрической фазе подложки.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных измс рений Те и пе в плазме MPC в аргоне и дейтерии и результаты расчетов:

-й-

—•—— - раотределенда жжцентраций«озбужденнмх-ео£пхмшийч^г-45~и-4р-! аргоне в зоне магнитной ловушки;

- скорости образования ионов аргона;

- распределения концентраций атомарного дейтерия.

Исследование разряда в аргоне было проведено для выяснения во-

фоса о достоверности предположений о распределении Те и пе в зоне маг-[итной ловушки. Достоверность выявлялась путем вычисления скорости енерации ионов аргона в магнитной ловушке и сравнении ее с разрядным оком. Расчеты показали хорошее согласие между этими величинами в >бласти давлений меньших 5 Па. Длина проводящей части зонда составля-[а 4,8 мм, 0 - 0,05 мм. Измерения проводились при фиксированном положении зонда - на высоте 7 мм над мишенью, примерно на трети высоты ветящейся области, сама мишень - вольфрамовая пластина толщиной 1 1м помещалась на графитовую пластину толщиной 10 мм, которая лежала [а поверхности катода. Зонд помещался над зоной максимума эрозии - при »адиусе 42 мм параллельно магнитному полю. Ток разряда поддерживался

постоянным, равным 80 мА. Измерялся вид зависимости зондовой характеристики от давления. При исследовании было выявлено, что при относительно высоком (10-25 Пп) давлении аргона зондовая характеристика выглядела классическим образом с ясно различимыми областями тока электронного и ионного насыщения и линейным в полулогарифмических координатах изменением электронной ветви характеристики (рис. 2). При уменьшении давления характеристика становится все более близкой к прямой в линейных координатах и к гладкой кри-

Р = 25.6 Па I = 80 мА

-4

и, В

о

Рис. 2. Зондовая характеристика разряда MPC в аргоне. юй в полулогарифмических, что затрудняет выявление потенциала про-транства в области зонда и соответственно расчет температуры и плот-юсти электронов. Уточнение значения потенциала пространства было вы-юлнено по равенству нулю второй производной зондового тока по напря-кению, полученной графическим дифференцированием зондовой характе-)истики. По второй производной также была построена функция распределил электронов по энергиям (ФРЭЭ). Из ее вида можно заключить, что :сли при давлениях > 3 Па ФРЭЭ можно считать максвелловской, то при

-7-

меньших давлениях она становится более широкой. К сожалению, мете получения ФРЭЭ графическим дифференцированием дает значения толь* ядра функции, до 2 - 2,5 средних энергий и расчеты Те и пе велись исхо; из предположений о максвелловской ФРЭЭ по наклону прямой, аппроко мирующей нормальный участок зондовой характеристики в полулогарж мических координатах. Из зондовых измерений можно сделать вывод, 41 при прочих равных условиях при уменьшении давления температура эле тронов сильно возрастает, а концентрация электронов меняется слабо.

Исследования зондовых характ

-7

-8 —

-9-

-10

-11 -

-12

ln(I, А)

о -100 мА, Д - 200 мА, V - 300 мА.

UV

о

ристик разряда в деитерии провод лись при различных положена зонда и параметрах разряда (то давление). Зонд расположен на в] соте Ь = 15 мм над мишенью, п] радиусе 42 мм. Длина проводящ! части зонда составляла 3,5 мм, то щина - 0,05 мм. Мишень - графит вая пластина толщиной 10 мм, л жащая на поверхности катода.

Давление дейтерия было в диаг зоне 0,2 - 5 Па.

Сравнивая зондовые характер

дейтерии.

I, мА 100 200 300

Р, Па 1,2 1,3 1,1

Тс, eV 14,7 12,6 11,3

ne, m"3 7,8 Ю15 1,3 1016 1,9 1016

I ' I ■ !

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

Рис. 3. Зависимости В АХ зонда

от тока разряда при разряде в стики Р^06 в аРгоне и дейтеР

можно сделать вывод, что темпер

тура электронов в MPC в дейтер при прочих равных условиях вдво втрое выше, а концентрация эл< тронов сопоставима (рис. 3). Так различие можно попытаться объ: нить различием в коэффициентах вторичной электронной эмиссии в эт системах и меньшей долей энергии электронов, идущей на ионизацик дейтерии по сравнением с аргоном.

Ряд экспериментов был проведен в области подложки - при paci ложении зонда на высоте 6 см над катодом по центру мише (практически рядом с поверхностью заземленной подложки). Эта обла не играет важной роли для существования разряда, температуры элект нов в ней относительно невелики. Поскольку ток на зонд в этой обла был существенно ниже, чем в области ловушки, длина зонда была вз большей (12 мм) и эксперимент проводился при максимальном токе

;ряда-{-1.5*А):-В-обяает11-подложки наблюдался «братный-гю сравнению е--юй магнитной ловушки характер зависимости Те от давления: при уве-юнии давления электронная температура возрастала.

Поскольку пространственное распределение концентраций возбуж-шых частиц можно наблюдать визуально и таким образом сравнить на-одаемое поведение плазмы с предсказываемым расчетом, то для про->ки расчетной программы было выполнено моделирование распределе-1 концентраций возбужденных состояний Аг 4я и 4р.

Исходные данные (Те, пе (на анодной границе магнитной ловушки 5 зоной максимума эрозии) и концентрация атомов аргона в основном ггоянии п0) приведены в таблице 1:

Таблица 1. Исходные данные для моделирования разряда в аргоне.

Давление, Па Тс, эВ пс, м'3 По, м~3

17.6 1,22 1,32 1016 2,6'1021

3.5 2,5 6Т015 5,01020

0.95 3,75 4,8 1015 1,35 1020

1-80 тА, и = 340 V.

Результат расчета распределения Аг 4в состояний в зоне магнии ловушки в полулогарифмическом масштабе приведен на рис. 4. Распре ление возбужденных состояний такое же, что и наблюдается визуальь более яркое свечение при приближении к катоду и к максимуму зоны э зии.

Проанализировав изменение концентраций с изменением давле! можно попытаться объяснить эффект "стягивания" разряда при повы нии давления - при более низких давлениях (~ 1 Па) визуально разряд жется размытым, а при повышении (~ 10 Па) у катода образуется более кое свечение. Результаты моделирования показывают, что при если низком давлении концентрации возбужденных состояний у катодно анодной границы отличаются примерно вчетверо, то при более высо давлении это отличие составляет величину большую чем полтора поря Этот результат может объяснятся в случае большего давления болы влиянием увеличения электронной температуры при приближении к к ду на скорость генерации возбужденных состояний, так как в случае м велловского распределения резко возрастает концентрация электроне энергией выше потенциала возбуждения фв. В случае низкого давле электронная температура находится ближе к (рв энергии и ее рост не ] водит к такому резкому росту концентрации электронов с энергией в1

фв.

Расчет скорости образования ионов аргона позволяет оценить ] менимость выбранного распределения температур и концентраций э фонов, а также температуры нейтральных атомов в зоне магнитной вушки, поскольку, пренебрегая процессами объемной рекомбинации, возможность сравнить общее число генерированных ионов с разряд током. Результаты расчетов показали, что расчетные значения при давлениях были ниже наблюдаемых, но при давлениях < 5 Па ошибка ла невелика и связана скорее всего с занижением измеренной конце« ции электронов зондом вследствие направленного дрейфа электрон! разряде и погрешностями в используемом выражении для константы рости ионизации. Расчеты показали, что выбранное распределение мс считать применимым для моделирования разряда в дейтерии при давл( <5 Па.

Расчет распределения концентрации атомарного дейтерия в 1 опирался на следующие предположения:

- вклад в гибель атомов объемных процессов ассоциации типа 20 + 02 -> Юг, Б + Б -» Б2 пренебрежимо мал;

- ютзффипиепт рекомбинации на -стенке,- равный-ттюпгению гнного числа молекул, покидающих поверхность к числу атомов, при-дих на поверхность в единицу времени равен 0,18.

Расчет проводился исходя из геометрических параметров реального гтрона и сводился к определению профиля концентрации в плоскости, эдящей через ось симметрии. Рассматривалась диффузия атомов в кости, ограниченной осью симметрии, мишенью и стенками магне-

h, мм

Г

з

Геометрические параметры магнетрона приведены на рис. 5, где затененный участок - зона генерации атомов - магнитная ловушка (2 < Ь < 17, 30 < г < 52). Эта плоскость разбивалась на ячейки по 1 мм3 и считалось, что концентрация атомов в пределах ячейки одинакова и диффузия идет в этой плоскости из ячейки в ячейку из зоны генерации к стенкам. Поглощение или перенос атомов поперек оси отсутствуют, диффузионные потоки атомов за пределы плоскости отсутствуют, рекомбинация идет только в ячейках, примыкающих к катоду и стенкам.

1 - мишень Н - ось симметрии

17

2

г, мм

0

30

52

75

1ис. 5. Размеры магнетрона, мм.

Расчеты проводились для давления 1,3 и 0,2 Па. Длина свободного ¡era атомов определялась по известной формуле:

л=-L-

7iV2nDdf + яп0 di2 1 + m)

п - концентрация, с!) - эффективный диаметр атома дейтерия, будем ать равным половине эффективного диаметра молекулы равного 810"'° м, <312 = 0,5 (<11 + с12), где с12 - диаметр молекулы, шь т2 - массы [а и молекулы. Для давления 1,3 Па при низкой концентрации атомар-) дейтерия < 10% получим X ~ 28 мм, при высокой (90%) получим X ~ [м. Эти величины меньше характерных размеров магнетрона, поэтому данном давлении режим движения атомов считался вязкостным.

1

В этом режиме перемещение атомов зависит от коэффициента диффуз О, который рассчитывался с использованием потенциала Ленарда - Джс са, по теории Энскога и Чепмена. В этом случае:

В =

Д/7Ш112 кТ

Т3(М1 +М2)

впш

= 2.66-10"

(2М,М2)

, где

ра

?2«(иГ(т*)

индексы 1,2 обозначают атом и молекулу, Т - температура (К), Т = кТ/

приведенная температура, Р - давление (Па), М - масса, ^''''"(Т*) - при

денный интеграл столкновений. Для Р-1,3 Па получается 0=38,6 ш2/с.

Результат расчета - распределение концентрации атомарного дей

рия - приведен на рис. 6: к

О.

О) ь IX

ё: 1хЮ19 а о

о н га

к х

га а. н х о гт X

8

1х1018

45

радиус, мм

высота, мм

75'

Рис. 6. Распределение концентрации атомарного дейтерия, м'3 при Р = 1.3 Па.

Из расчетов следует, что при данных внешних условиях (на ано; границе разряда над зоной максимума эрозии Р=1,3 Па, 1=1,5 А, Те=10,1

пе=5,371016пГ3):

- максимальная концентрация атомов составила 1.65 1019 м"3 при

концентрации нейтральных частиц 1.9 Ю20 м""1, или 8.7%;

2

—-пик-квнцентрацни-атомов и само пространетвенное-распределение- — итрации немного смещены в радиальном направлении к оси магне-от области максимума генерации, приходящейся подобно максиму-нцентрации электронов на г=42 мм; аксиально пик смещен сильнее, ;рно к середине зоны генерации на высоту Ь=10 мм; - основным каналом гибели атомов дейтерия (~ 80%) является ре-«гация на мишени (концентрация атомов в слое перед катодом на) больше, чем концентрация в слоях перед корпусом магнетрона; При уменьшении давления (расчет был выполнен для 0,2 Па) длина |Дного пробега становится больше характерных размеров системы и VI движения атомов считали молекулярным. Распределение концент-1 в этом случае было качественно подобно приведенному на рис. 6, со, из-за более высокой Те резко возросла скорость генерации атомов осительная концентрация атомарного дейтерия достигала в максиму-

Расчеты констант скоростей ионизации атомов и молекул показали, корости образования, а следовательно и соотношения потоков ионов 0+ на мишень можно считать примерно втрое большим нежели соот-ние концентраций атомов и молекул в зоне генерации. В четвертой главе приведены результаты исследования диэлектриче-

88%.

-6

Р, 10 К/м

2

ских свойств пленок ПО2, напыленных на сегнето-электрическую подложку.

3

Для пьезоэлектрика между поверхностной плотностью индуцированного заряда q (К/м2), образующегося при прямом пьезоэффекте на поверхности поляризованного кристалла, и механическим

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

2 напряжением а (Н/м2) должна существовать пря-^ мо пропорциональная зависимость.

7. Зависимость плотности заряда от механического чжения при различных толщинах пленки.

На рис. 7 приведены зависимости плотности поляризационного ряда q от напряжения о при различных толщинах пленок.

Для известных в тонких пленках аллотропных форм ТЮ2 (ру анатаз) характерны центросимметричные точечные группы, для кото пьезоэлектрический эффект запрещен. Тем не менее, линейная зав] мость свидетельствует, что наблюдаемая поляризация действительно о ловлена пьезоэлектрическим эффектом. Отметим, что пленки ТЮ2, о< денные при температуре подложек Т>Тс, не обладают пьезоэлектричес эффектом, и известно, что электростатическе эффекты могут играть а ную роль на всех стадиях образования пленки. В этом случае образовг макроскопически ацентричной пленки с выраженным дальним поряд возможно при высокой поляризуемости структурных единиц и, как с. ствие, следует ожидать высоких значений диэлектрической проницаег ти.

На рис. 8 приведен типичный вид диаграмм Коул-Коула для ис дованных гетероструктур в диапазоне частот 10 кГц-1 МГц и темпер. 297-370К.

75 -

50

25

0

N j 1 i 2 _ -is" T,K 297'325

юоо

600 650 700 750 800

Рис. 8. Зависимость комплексной диэлектрической проницаемости в пленке ТЮ2/ТГС при различных температурах. Значения частот - в кГц, L=850 им.

Такие значения диэлектрической проницаемости подтвержу предположение о возможной высокой величине ее в пленок ТЮ2, зн тельно большей, чем известные значения для объемных кристаллов • же состава. Подобное различие нельзя объяснить ни экспериментал! погрешностью, ни эффектами диэлектрической нелинейности в то! пленках.

----Полученные результаты позволяют предположить, чточшенкн диэ- - - - -

ггриков на сегнетоэлектрических подложках являются перспективными гериалами для тонкопленочной электроники, в которых могут быть по-[ены как эффекты, обусловленные влиянием подложки, так и высокие шектрические характеристики.

Основные результаты работы.

В результате выполнения диссертационной работы:

1. Произведены зондовые исследование плазмы MPC в аргоне с [ьфрамовой мишенью в диапазоне давлений 1 - 25 Па и в дейтерии с фитовой мишенью в диапазоне давлений 0,2 - 4 Па.

2. На основании зондовых исследований Те, пе и предложенной мо-1и разряда в MPC:

- рассчитаны распределения Ar 4s и 4р возбужденных состояний >мов и скорости генерации ионов аргона в зоне магнитной ловушки 'С и показана их зависимость от изменения давления;

- рассчитано распределение атомарного дейтерия по объему магне-

>на.

3. Выполнено исследование диэлектрических свойств пленок ТЮ2, шленных на сегнетоэлектрическую подложку ТГС и произведено ис-:дование ее диэлектрических свойств при изменении частоты в дианазо-104- 106 Гц.

Были установлены:

1. Особенности влияния изменения давления на зондовые характерней в плазме аргона в MPC и уточнена методика вычисления параметров 1змы при пониженных давлениях.

2. Дано объяснение эффекту "стягивания" разряда к мишени с уверением давления, который может быть объяснен различиями в распре-гении по высоте концентраций возбужденных атомов из-за изменения по соте температуры электронов.

3. Пространственное распределения атомарного дейтерия по объему 'С в диапазоне 0,2 - 1,3 Па.

4. Наличие пьезоэлектрического эффекта у пленки ТЮг, напыленной сегнетоэлектрическую подложку (триглицинсульфат), в том числе при лпературах, более высоких, чем точка Кюри подложки.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Зайцев В.В., Обручников А.Е. К вопросу о механизме деионизаг неравновесной плазмы. // Тез. докл. VIII Всесоюзной конференции по ( зикс газового разряда. Рязань. 1996. с. 36-37.

2. Zaitsev V.V., Obruchnikov А.Е. Pelipets O.V. On the composition the gas phase during the deposition of thin films with complicated composit // 37- microsymposium on biodegradable polymers: ehem., biol. ¡ environmental aspects. Prague. 1996. p.274-275.

3. Зайцев B.B., Сандлер B.A., Обручников А.Е. К вопросу об исс довании оптических свойств диэлектрических тонких пленок. // Матер лы итоговой научной конференции ИвГУ, Иваново, 1997, с. 62.

4. Зайцев В.В., Сандлер В.А., Обручников А.Е. Индуцированн пьезоэлектрический эффект в тонких пленках // Материалы итоговой учной конференции ИвГУ, Иваново, 1997, с. 63-64.

5.3айцев В.В., Сандлер В.А., Обручников А.Е. Техника осажде] диэлектрических тонких пленок в магнетронной системе с реактив! рабочей средой // Материалы итоговой научной конференции ИвГУ, И ново, 1997, с. 65-66.

6. Сандлер В.А., Зайцев В.В., Обручников А.Е., Копытова Н.В., ] дуцированный пьезоэлектрический эффект и диэлектрические свойств эпитаксиальных пленках ТЮг, осажденных на сегнетоэлектрическую п ложку //Труды Украинского вакуумного общества, 1997, Т. 3, с. 316-32Í

7. Зайцев В.В., Обручников А.Е., Копытова Н.В. Вольтамперны кинетические характеристики магнетронного разряда // Материалы 2 Российской конференции "Высокие технологии в промышленности ï сии". Москва, 1997, с. 64-68.

8. Зайцев В.В., Обручников А.Е. Подход к разработке системы с тия зондовой характеристики плазмы магнетронного разряда // Матери! 1 Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика нераг весных систем" Иваново. 1999. С.120-121.

9. Обручников А.Е., Комаров Д.А., Зайцев В.В. Измерение темш туры и концентрации электронов в плазме магнетронного разряда. // ] ceedings of 4th international symposium on diamond films and related mater Kharkov. 1999. P. 331-332.

10. Зайцев B.B., Обручников A.E., Комаров Д.А., Захаров А.П. И: рение параметров электронной компоненты в плазме магнетронного ряда в аргоне и дейтерии // Материалы 6 международной конферен "Высокие технологии в промышленности России". Москва. 2000. с. 24-Ü

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

Часть 1. Магнетронное распыление.

1.1.1. Теоретические основы магнетронного распыления.

1.1.2. Характеристики разрядного промежутка MPC.

1.1.3. Зондовые методы исследования магнетронного разряда,-.:.

1.1.4. Вольт-амперные характеристики магнетронного разряда.

1.1.5. Моделирование магнетронного разряда.

1.1.6. Моделирование потоков распыленного вещества.

1.1.7. Магнетронное распыление в присутствии реактивного газа.

Актуальность проблемы.

Одним из перспективных направлений в области развития новых и экологически безопасных источников энергии является получение энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза. Наиболее перспективными устройствами для осуществления этого синтеза являются установки типа ТОКАМАК. Одной из проблем, связанных с работой таких устройств является распыление внутреннего покрытия вакуумной камеры. Одним из перспективных материалов для такого покрытия является углерод, но его распыление ведет к осаждению пленок, содержащих углеводороды, а следовательно к поглощению дейтерия и трития из газовой фазы. Для всестороннего исследования этого явлением необходимо изучить закономерности процесса распыления углерода в дейтерий - тритиевой плазме. Изучение этого процесса в самом ТОКАМАКе - является весьма дорогостоящим экспериментом, поэтому актуальным является изучение закономерностей распыления углерода в, водородной плазме в более простых устройствах и применение выявленных закономерностей к процессам в ТОКАМАКе. Использование для моделирования процессов распыления углерода ионами дейтерия плазмы магнетронного разряда представляется предпочтительным, так как он позволяет работать в нужном диапазоне давлений (1-5 Па) и в широком диапазоне потоков ионов на мишень. В настоящее время не существует достаточно полного теоретического описания, позволяющего построить полноценную модель процессов, происходящих в магнетронном разряде, поэтому приведенная в данной работе эмпирическая модель и расчет на ее базе процессов, происходящих в объеме магнетронной распылительной системы (MPC) при распылении графитовой мишени ионами дейтерия представляются актуальными. . - - - V , ■ ' .

Предложенный подход к моделированию магнетронного разряда представляет интерес и в плане традиционного применения магнетронного распыления - нанесения тонких пленок с желаемыми свойствами, поскольку MPC является в настоящее время основным инструментом для осаждение пленок в производстве изделий микроэлектроники. В связи с этим, изучение процесса получения и свойств тонких пленок также является актуальным.

Целью работы являлось построение адекватной модели разряда в MPC и вычислении на ее базе распределения концентраций атомарного дейтерия, а также применение результатов моделирования для оптимизации процесса получения тонких пленок ТЮ2, напыленных на сегнетоэлектрическую подложку и экспериментальное исследование их свойств.

Научная новизна.

1. Установлены особенности влияния изменения давления на зондовые характеристики в плазме аргона при разряде в MPC и уточнена методика вычисления параметров плазмы при пониженных давлениях.

2. Предложена приближенная модель разряда в MPC (распределение температуры и концентрации электронов по объему зоны свечения) и на ее основе произведен расчет концентраций активных частиц в плазме аргона и дейтерия в диапазоне токов разряда 0,08 - 1,5 А и давлений 0,2 - 25 Па.

3. Показано, что эффект "стягивания" разряда к мишени с увеличением давле- -ния может быть объяснен различиями в распределении по расстоянию от мишени концентраций возбужденных атомов из-за изменения температуры электронов.

4. Обнаружены пьезоэлектрические свойства пленки ТЮ2, напыленной на сегнетоэлектрическую подложку (триглицинсульфат), в том числе при температурах, более высоких, чем точка Кюри подложки. Подобный эффект запрещен для объемного монокристалла, так как он имеет точечную группу 4/шшт. Выполнены исследование диэлектрических свойств пленки ТЮ2 в диапазоне частот 10 - 106 Гц.

Практическая ценность работы.

Полученные результаты могут быть использованы для расчета концентраций и потоков активных частиц в MPC, а следовательно и для моделирования процессов эрозии в ТОКАМАКе, для оптимизации процесса получения тонких пленок-с жела- *, емыми свойствами, а также при построении моделей физико-химических процессов в разряде MPC.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах:

VIII Всесоюзная конференция по физике газового разряда, Рязань (1996), 37-microsymposium on biodegradable polymers: chemical, biological and environmental aspects, Prague (1996), итоговой научной конференции ИвГУ, Иваново (1997), 3 Российской конференции "Высокие технологии в промышленности России", Москва (1997), 1 Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем", Иваново (1999), 4- international symposium on diamond films and related materials, Kharkov (1999), 6 международной конференции "Высокие технологии в промышленности России", Москва (2000).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Общий объем диссертации - 120 страниц, рисунков -58, таблиц - 12. Библиография включает 120 наименований.

выводы

В результате выполнения диссертационной работы:

1. Произведены зондовые исследование плазмы MPC в аргоне с вольфрамовой мишенью в диапазоне давлений 1 - 25 Па и в дейтерии с графитовой мишенью в диапазоне давлений 0,2 - 4 Па.

2. На основании зондовых исследований Те, пе и предложенной модели разряда в MPC:

- рассчитаны распределения возбужденных состояний атомов Ar 4s и Аг 4р и скорости генерации ионов аргона в зоне магнитной ловушки MPC, показана их зависимость от изменения давления;

- рассчитано распределение атомарного дейтерия по объему магнетрона.

3. Выполнено исследование диэлектрических свойств пленок ТЮ2, напыленных на сегнетоэлектрическую подложку ТГС и произведено исследование ее диэлектрических свойств при изменении частоты в диапазоне 10 - 106 Гц.

Были установлены:

1. Особенности влияния изменения давления на зондовые характеристики в плазме аргона в MPC и уточнена методика вычисления параметров плазмы при пониженных давлениях.

2. Дано объяснение эффекту "стягивания" разряда к мишени с увеличением давления, который может быть объяснен различиями в распределении по высоте концентраций возбужденных атомов из-за изменения по высоте температуры электронов.

3. Пространственное распределение атомарного дейтерия по объему MPC в диапазоне 0,2 -1,3 Па.

4. Наличие пьезосвойств у пленки Ti02, напыленной на сегнетоэлектрическую подложку (триглицинсульфат), в том числе при температурах более высоких, чем точка Кюри подложки.

1.1.8. Заключение.

Представленные в этой главе литературные данные показывают, что хотя физика всех происходящих в MPC процессах давно известна, цельная теоретическая модель магнетронного разряда отсутствует. Наиболее привлекательные приемы теоретического моделирования требуют сложного предварительного исследования конфигурации магнитного поля в магнетроне и, хотя и дают приемлемое согласие между наблюдаемыми и вычисляемыми величинами, но хорошо согласуются в небольшом диапазоне изменения внешних параметров разряда (ток, давление), а применяемый в них метод Монте-Карло требует больших вычислительных ресурсов. Кроме того, в литературе отсутствуют результаты точных комплексных исследований влияния внешних параметров на электронную компоненту разряда - профиль функции распределения, концентрацию заряженных частиц.

Учитывая эти факторы, можно сформулировать следующие задачи диссертационной работы: - найти алгоритм, который на основании локальных измерений концентрации и температуры электронов позволил бы рассчитать внутренние параметры системы - плотность и температуру электронов, концентрации и потоки активных частиц в плазме магнетронного разряда в широком диапазоне параметров для решения конкретных технологических задач, в том числе для получения тонких пленок с заданными свойствами.

Часть 2. Тонкие пленки ТЮ2 1.2.1. Свойства двуокиси титана.

Двуокись титана (ТЮ2) - давно и хорошо известный материал, имеющий множество применений - от компонента белил и фотокатализатора [48] до интегральной схемотехники. Исследования его представлены в литературе весьма широко. В объемной фазе известны 4 аллотропные модификаций ТЮ2 [49], таблица 1.2:

1. К. Wasn, S. Hayakawa. Some features of magnetron sputtering. - Thin Solid Films 1978, V52Nlpp31-43.

2. M.K. Марахтанов. Магнетронные системы ионного распыления. 1990, М., изд-во МГУ, 75с.

3. Б.С. Данилин, В.К. Сырчин. Магнетронные распылительные системы. М., "Радио и связь", 1982, 72с.

4. И.Г. Кесаев, В.В. Пашкова. Электромагнитная фиксация катодного пятна. -ЖТФ, 1959, Т.29, N3, с. 287 298.

5. J.S. Chapin. The planar magnetron. Vacuum technology, 1974, v.25, N1, pp. 37 -40.

6. Thin solid process. Ed. Jd. L. Vossen, W. Kern. NY, "Academic press", 1978, 457p.

7. S.M. Rossnagel et al. Collimated magnetron sputter deposition. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N2 pp 261 - 265.

8. G.K. Muralidhar et al. Discharge characteristics of facing target sputtering device using unbalanced magnetrons. J. Vac. Sci. Technol. A 1996 V14 N4 pp 2182 -2186.

9. Марахтанов M.K., Понкратов А.Б. Разряд низкого давления в парах металла собственного катода. Письма в ЖТФ., 1989, т. 15, N4, стр.91 - 94.

10. N.D. Telling et al. Simple method for the control of substrate ion fluxes using an unbalanced magnetron. J. Vac. Sci. Technol. A 1998 V16 N1 pp 145 - 147.

11. T.Miura and T.Asakaki. Theory on high-vacuum planar magnetron discharge. Jpn. J. Appl. Phys. 1997, v.36, N2, pp 787-791.

12. Б.С. Данилин. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М., "Энергоатомиздат", 1989, 326с.

13. Т.Е. Sheridan et al. Electron distribution functions in a sputtering magnetron discharge. Jpn. J. Appl. Phys. 1995, v.34, pt.l, N9A, pp 4977-4982.

14. A. M. Ховатсон. Введение в теорию газового разряда. М., "Атомиздат", 1980, 182с.

15. D. Rohde et al. Thin film deposition by reactive magnetron sputtering: On the influence of target oxidation and its effect on surface properties. Thin Solid Films 1997 V305 N1-2, pp 164 - 171.

16. Калашников B.K., Ким В. Разряд в магнетронной распылительной системе. -Физика плазмы 1991. т.17, вып.8, стр. 1003 1011.

17. Y.W. Choi et al. A study of sheath electric fields in planar magnetron discharges using laser induced fluorescence spectroscopy. Jpn. J. Appl. Phys. 1996, v.35, pt.l, N11, pp 5858-5861.

18. F. Debal M., Wauntlet et al. Correlation between the cathode erosion, the optical emission and the magnetic field distribution in magnetron sputtering systems. J. Phys. D: Appl. Phys. 1998, V31, N8, pp. 31-33.

19. Ю.А. Иванов, Ю.А. Лебедев, JI.C. Полак. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М., "Наука", 1981, 142с.

20. Б. В. Алексеев, В.А. Котельников. Зондовый метод диагностики плазмы. М., "Энергоатомиздат", 1988,240с.

21. S.M.Rossnagel. Langmuir probe characterization of magnetron operation. J. Vac. Sci. Technol. A 1986 V4 N3 pp 1822 - 1825.

22. T.E.Sheridan et al. Observation of two-temperature electrons in a sputtering magnetron plasma. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N3 pp 688 - 690.

23. W.H. Tao et al. Spatial distributions of electron density and electron temperature in direct current glow discharge. J. Vac. Sci. Technol. A 1996 V14 N4 pp 21132121.

24. A.E.Wendt, M.A.Lieberman. Spatial structure of a planar magnetron discharge. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N2 pp 902 - 907.

25. Физика и химия обработки материалов 1986 № 2 стр. 131 - 132

26. Б.С. Данилин, В.К. Сырчин. Магнетронные системы ионного распыления. -Электронная промышленность, вып.5, 1976.

27. Зайцев В.В., Сандлер В.А., Копытова Н.В. Эффект отрицательной динамической проводимости плазмы и кинетики осаждения тонких пленок в магне-тронном разряде. Тез. докл. VII Всероссийской конференции по физике газового разряда, Рязань, 1996, с. 109 110.

28. Зайцев В.В., Копытова Н.В., Обручников А.Е. Вольт-амперные и кинетические характеристики магнетронного разряда. Материалы 2 Российской конференции "Высокие технологии в промышленности России" Москва, 1997, с.64-68.

29. Абдуев А.Х., Магомедов A.M. Устойчивые токовые осцилляции при магне-тронном распылении оксидных мишеней. Письма в ЖТФД998, т.24, N5, стр. 58 - 62.

30. F.Guimaraes et al. Modeling of energy deposition mechanisms in an argon magnetron planar discharge. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N1 pp 133 - 140.

31. T.E.Sheridan et al. Electron and ion transport in magnetron plasmas. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N3 pp 1623 - 1626.

32. J.E.Miranda et al. Monte Carlo simulation of ionization in a magnetron plasma. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N3 pp 1627 - 1631.

33. K. Nanbu and S. Kondo. Analysis of three-dimensional DC magnetron discharge by particle-in-cell/Monte Carlo method. Jpn. J. Appl. Phys. 1997, v.36, pt.l, N7B, pp 4808-4814.

34. G. Lister. Influence of electron diffusion on the cathode sheath of a magnetron discharge. J. Vac. Sci. Technol. A 1996 V14 N5 pp 2736-2743.

35. MJ.Goeckner et al. Laser-induced fluorescence characterization of ions in a magnetron plasma. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N6 pp 3920 - 3924.

36. B. Window. Removing the energetic neutral problem in sputtering. J. Vac. Sci. Technol. A 1993 VI1 N4 pp 1522 - 1527.

37. Y. Yamamura, M. Ishida. Monte Carlo simulations of sputtered atoms and reflected atoms in magnetron sputtering discharge. J. Vac. Sci. Technol. A 1995 VI3 N1 pp 101 - 112.

38. G.M.Turner. Monte Carlo calculation of gas rarefraction in a magnetron sputtering discharge. J. Vac. Sci. Technol. A 1995 VI3 N4 pp 2161 - 2169.

39. Знаменский А.Г., Марченко В.А. Магнетронное напыление при повышенных давлениях: процессы в газовой среде. ЖТФ, 1998, т.68, N7, стр. 24 - 32.

40. P. Carlsson et al. Reactive sputtering using two reactive gases, experiment and computer modelling. J. Vac. Sci. Technol. A 1993 VI1 N4 pp 1534 - 1539.

41. H.Ohner et al. A reactive sputtering model applied to A1N. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N5 pp 2795-2796.

42. S.S.Nandra. High-rate sputter deposition of Si02 and Ti02 films for optical applications. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N4 pp 3179 - 3185.

43. G.M.Rao, S.Mahan. Studies on glow-discharge characteristics during dc reactive magnetron sputtering. J. Appl. Phys. 1991, V69 N9 pp 6652 - 6655.

44. J.L.Vossen et al. Some experiments that provide direct visualization of reactive sputtering phenomena. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N3 pp 600 - 603.

45. L.Hultman. Low-energy (-100eV) ion irradiation during growth of TiN deposited by reactive magnetron sputtering: effects of ion flux on film microstructure. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N3 pp 434 - 438.

46. E. Kusano et al. An approach to estimate gettering effects in Ti 02 reactive sputtering process. - J. Vac. Sci. Technol. A 1992 V10 N4 pp 1696 - 1700.

47. M.A. Артемьева, Ю.М. Артемьев. Фотостимулированное разрушение метиле-нового синего в озонируемых водных суспензиях ТЮ2 и Nb2Os. Вестник СПбГУ, 1993, вып.4, N25, стр. 90 - 92.

48. E.Tillmans et al. Variations on the theme of closest packing: the structural chemistry of bariun titanate compounds. J. solid state chemistry 1985 V58 pp 14 - 28.

49. F.A.Grant. Properties of rutile. Reviews of modern physics 1959 V31 N8 pp 646 -674.

50. T. Radhakrishnan. The optical properties of titanium dioxide. Proceeding of the indian academy of sciences, section A, 1952, v26, pp.117 - 125.52. www.cerac.com

51. T. Yasutaka et al. Structural and electrochemical properties of Ti02 film grown by organometallic CVD. J. chem. soc., Faraday trans. I, 1982, v.78, pp. 2563 - 2571.

52. K. Tomoji. Photocatalytic hydrogen production from water and organic substrate by visible light with CdS/Pt and Ti02/Pt. 4 int. conf. photochem. convers. and storage solar energy. Jerusalem, aug. 8-13, 1982, abstr., pp. 284-286.

53. H. Minoura et al. Comparative studies of photoelectrochemical behaviors of rutile and anatase electrodes, prepared by OMCVD technique. Berg. Bunsenges phys. chem., 1985, v.89, N10, pp 1064 - 1069.

54. Кулак JI.K. и др. Катодный фототок в электрохимических системах на основе ТЮ2. Весщ АНБССР, сер. химическая, 1987, N4, стр. 24 - 30.

55. Бовтун В.П., Грунин B.C. Диэлектрические спектры монокристаллов ТЮ2 модификации брукит. сб. "Диэлектрики и полупроводники", Киев, "Наукова думка", 1984, N26, с.31-32.

56. Акустические кристаллы. Справочник под ред. М.П. Шаскольской. М., "Наука", 1982, 632 с.

57. M.D.Wiggins et al. Phase development in sputter deposited titanium dioxide. J. Vac. Sci. Technol. A 1996V14N3 pp 772 - 776.

58. G.H.Haertling. Ferroelectric thin films for electronic applications. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N3 pp 414 - 420.

59. A.H.Musa, W.E.J. Neal. Ellipsometric observation on thermally grown oxide films on titanium. US department of commerce, National bureau of standards, special publication 1980, N574, pp 108 - 113

60. Акимов А.Г., Дагуров B.T. Исследование состава поверхности при окислении титана и его сплавов. Поверхность. Физика, химия, механика. 1982, N6, стр. 75-80.

61. Y.Saito et al. On the polymorphism of titanium dioxide films crystallized by electron beam heating. Jap. J. Appl. Phys. 1986 V25 N2 pp LI24 - LI26.

62. A. Hugot-Le Goff. Structure of very thin Ti02 films studied by Raman spectroscopy with interference enhancement. Thin Solid Films 1986 VI42 pp 193 - 197.

63. S.A.Chambers et al. Molecular beam epitaxial grown and characterization of mixed (Ti,Nb)02 rutile films on Ti02 (100). J. Vac. Sci. Technol. A 1996 V14 N3 pp 1387- 1394.

64. S. Chen et al. Ultrahigh vacuum metalorganic chemical deposition grown and in situ characterization of epitaxial Ti02 films. J. Vac. Sci. Technol. A 1993 VI1 N5 pp 2419 - 2429.

65. L.M. Williamsand D.W. Hess. Structural properties of titanium dioxide films deposited in rf glow discharge/ J. Vac. Sci. Technol. A 1983 VI N4 pp 1810 -1819.

66. G.A. Al-Jumally et al. Effect of ion assisted deposition on optical scatter and surface microstructure of thin films. J. Vac. Sci. Technol. A 1985 V3 N3 pp 651 - 655.

67. K.N.Rao, S.Mohan. Optical properties of electron-beam evaporated Ti02 films deposited in an ionized oxygen medium. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N4 pp 3260 - 3264.

68. K.Fukushima. Surface smoothness and crystalline structure of ICB deposited Ti02 films. Applied Surface Science 1989 V43 N1-4 pp32 - 36.

69. R.F.Bunshah, C.V.Deshpandey. Plasma assisted physical vapor deposition. J. Vac. Sci. Technol. A 1985 V3 N3 pp 554 - 560.

70. K. Okimura et al. Preparation of rutile Ti02 films by RF magnetron sputtering. Jpn. J. Appl. Phys. 1995, v.34, pt.l, N9A, pp 4950-4955.

71. M. Georgson et al. The influence of preparation conditions on the optical properties of titanium nitride based solar control films. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N4 pp 2191 -2195.

72. M.Georgson et al. In situ chemical analysis in thin film production using soft x-ray emission spectroscopy. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N3 pp 638 - 643.

73. Фелдман JI., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок, пер с англ под ред. В.В. Белошитского. М., "Мир", 1989, 342с.

74. Еловиков С.С. Электронная спектроскопия поверхности и тонких пленок.

75. W.S. Oh. Preparation and characterization of epitaxial titanium oxide films on Mo(100). J. Vac. Sci. Technol. A 1997 V15 N3 pp 1710-1715.

76. S.Miyake et al. Titaniun oxide formation by ion beam mixing. J. Vac. Sci. Technol. A 1991 V9 N6 pp 3036-3039.

77. N.Iwamoto, Y. Makino. Characterization of plasma-sprayed titanias by x-ray photoelectron spectroscopy and electron spin resonance spectroscopy. Thin Solid Films 1986 V136 pp 299 - 307.

78. Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия. Оптические свойства и методы исследования. Л., "Машиностроение", 1973, 224с.

79. W.C.Fan, A.Ignatiev. The effect of surface roughness on reflection high-energy electron diffraction rocking curves and impact on reflection high-energy electron diffraction intensity oscillation. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N4 pp 3479 -3483.

80. J.E.Mahan et al. A review of geometrical fundamentals of reflection high-energy electron diffraction with application to silicon surfaces. J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8 N5 pp 3692 -3700.

81. Жукова JI.А. Электронография поверхностных слоев и пленок полупроводниковых материалов. М., 1971. 143с.

82. L.J.Atanasoska et al. Single crystal Ru02/Ti and Ru02/Ti02 interface: LEED, Auger and XPS study. Surface science 1990 V230 N1 pp 95 - 112

83. Белянин А.Ф., Пащенко П.В. Конструирование МРС, используемых для производства ГИС и устройств функциональной электроники. Техника средств связи, сер. ТПО, 1992, вып. 1-2, стр. 28 - 47.

84. Mott-Smith Н., Langmuir I. The theory of collectors in gaseous discharges. Physical Review, 1926, v.28, pp. 727 763.

85. Swift J.D. Effect of finite probe size in the determination of EEDF. Proc. Phys. Soc., 1962, v.79, pp. 697-701.

86. Шотг JI. Электрические зонды. "Методы исследования плазмы". М., "Мир", 1971, с.459-505.

87. Луковников А.И., Новгородов М.З. Об искажении ФРЭЭ, измеренной цилиндрическим зондом. Краткие сообщения по физике. М., ФИАН СССР, 1971, N1, с.27-34.

88. Никольский В.В. Теория электромагнитного поля. М:, "Высшая школа", 1964, 383с.

89. М.А. Makowski and G.A. Emmert. New method to measure plasma potential with emissive probes. Rev. sci. instrum., 1983, v.54, N7, pp. 830 - 836.

90. Т.Е. Sheridan et al. Model of energetic electron transport in magnetron discharges. -J. Vac. Sci. Technol. A 1990 V8N1 pp30-37.

91. M.J. Goeckner et al. Monte Carlo simulation of ions in a magnetron plasma. IEEE transactions on plasma science, 1991, V.19, N2, pp. 301 - 308.

92. M.J.Murphy, D.C.Cameron. Magmetic field in two-dimensional magnetrons. J. Vac. Sci. Technol. A 1995 V13 N4 pp 2151-2156.

93. S. Ashida et al. Spatially averaged (global) model of time modulated high density argon plasmas. J. Vac. Sci. Technol. A 1995 V13 N5 pp 2498-2506.103. http://www.physics.nist.gov/cgi-bin/ionization/elltable.html

94. Д. И. Словецкий. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М., "Наука", 1980, 310с.

95. Физические величины. Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М., "Энергоатомиздат", 1991, 1232с.

96. Лавров Б.П., Симонов В.Я. Определение степени диссоциации водородной плазмы. ТВТ, 1987, т. 25, N4, с. 649 - 653.

97. R.M.Bueno et al. Study of the optical determination of thin films: Dependence on theoretical assumptions. J. Vac. Sci. Technol. A 1995 V13 N5 pp 2378 - 2383.

98. Раков A.B. Спектрофотометрия тонкопленочных полупроводниковых структур. М., "Советское радио", 1975, 175с.1090.С. Хевенс. Измерение оптических констант тонких пленок. Сборник "Физика тонких пленок", под ред. Г. Хасса, т.2, "Мир", 1967, с. 136 185. .

99. Дж. Най. Физические свойства кристаллов. М., "Мир" 1967, 385с.

100. Ш.М.Лайнс, А.Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. Под ред. В.В.Леманова и Г.А.Смоленского. М., "Мир", 1981, 247с.

101. J. Won, R.Boivin. Mixed materials for fusion applications :a literature search. -ITER report: iter/us/96/iv-dv-02.116. http://www.iter.org/iterpublic/iter/construction.html117. http://www.aps.org/bapsdpp98/abs/s7000035.html

102. К. M. Арефьев. Явления переноса в газе и плазме. Д., "Энергоатомиздат", 1983, 112с.

103. K.M. Арефьев, М.А. Гусева, Н.Б. Балашова. Квантовая механика в расчетах переноса паров металлов в газах. Л., изд-во Ленинградского университета, 1990, 216с.

104. К.Л. Чопра. Электрические явления в тонких пленках. Под ред. Т.Д. Шермер-гора. М., "Мир", 1972.1. РОССИЙСКАЯ. f1. ГОСУДАРСТВЕННА•^БЛЧОШ^Г ? iо