Оптические свойства некоторых дисилицидов переходных металлов в аморфном и кристаллическом состояниях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

р Г Б Ой

НАЦІОДАДЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

1 1 АП? Ц$Ститут металофізики

На правах рукопису УДК 535.342: 539.213

' СІЛАКОВА Тамара Тимофіїна

ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕЯКИХ ДИСЮІІЦИДІВ ПЕРЕХІДНИХ МЕТАЛІВ В АМОРФНОМУ ТА КРИСТАЛІЧНОМУ СТАНАХ

Спеціальність 01.04.13 - фізика металів

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

КИЇВ - 1998

Дисертація є рукописом

Работа виконана в Інституті металофізики НАН України та Національному технічному університеті “Київський політехнічний інститут”

Захист дисертації відбудеться “22. “ квітня 1998 г. о “ 14 “ год, на засіданні Спеціалізованої Вченої Ради Д 26. 168. 01 при Інституті металофізики НАН.України за адресою: Київ -142, бульв. Вернадською, 36.

З дисертацією можно ознайомитися в бібліотеці Інституту металофізики НАН України.

Автореферат розіслано “ 20 ” марта 1998 г.

Вчений секретар Спеціалізованої Вченої Ради „

Науковий керівник:

доктор фізико - математичних наук Ю.В. Кудрявцев доктор технічних наук Ю.М. Макогон

доктор фізико-математичних наук М.М. Ніщенко, Інститут металофізики НАН України доктор технічних наук Л. А. Дворіна, Інститут проблем матеріалознавства НАН України Київський університет ім. Т.Г. Шевченка

Науковий консультант:

Офіційні опоненти

Провідна організація

Пішак В.ІС.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми

Завдяки широкому спектру електрофізичних властивостей (від напівпровідникових до металічних), а також високій спорідненості з кремнієм, силіцид» перехідних металів (СПМ) широко використовуються в мікроелектроніці.

На протязі останніх років силіциди перехідних металів е предметом інтенсивного експериментального та теоретичного вивчення. На основі проведених досліджень на теперішній час розроблено фізичну концепцію, яка дозволяє якісно пояснити електронні властивості даного класу сполук в єдиному підході. Але, незважаючи на це, багато питань-поки що лишаються невирішеними, або потребують більш детального вивчення.

Відомо, що в більшості випадків при промисловому одержанні перший етап формування силіцидних плівок методами вакуумної конденсації пов'язаний з утворенням аморфної фази. Тому актуальним є дослідження властивостей силіцидів перехідних металів в аморфному стані. До того ж, для подальшого застосування даних сполук в мікроелектроніці та приладобудуванні необхідно також і прогнозування їх властивостей. В цьому плані особливої актуальності набувають дослідження закономірностей залежності фізичних властивостей СПМ від їх атомної структури. Знання таких закономірностей є важливою умовою розробки технології процесу виготовлення тонкоплівкових мікроприладів на основі СПМ з оптимальними електрофізичними властивостями.

• Як відомо, багато фізичних властивостей кристалів визначаються поведінкою їх електронної підсистеми. Вирішальну роль в визначенні більшості електронних та транспортних властивостей твердих тіл визначають електронні стани, розташовані в невеликому енергетичному інтервалі біля рівня Фермі. В зв'язку з цим велике значення маг

експериментальне вивчення енергетичного спекіру електронів (ЕСЕ) в прифермієвській області.

Серед багатьох експериментальних методів вивчення ЕСЕ твердих тіл особливе місце займають методи оптичної спектроскопії, які вигідно відрізняються від інших високим енергетичним розділенням (не гірше 0.01 еВ), можливістю вивчення енергетичних станів біля рівня Фермі, високою чутливістю до структури зразків, а також значною глибиною їх зондування (порядку ЗО - 50 нм). До недоліків ж оптичної спектроскопії металів можна віднести складності у інтерпретації експериментальних спектрів, наприклад, спектрів оптичної провідності (ОП). Однак, для кристалічних зразків ця проблема може бути успішно вирішена за умови використання результатів теоретичних розрахунків ЕСЕ та оптичних властивостей СПМ, що виконані з перших принципів.

Необхідно відмітити, що оптичні властивості ряду СПМ у кристалічному стані докладно досліджені як експериментально, так і теоретично. Однак оптичні властивості СПМ у аморфному стані практично не вивчались. Як видно з огляду літератури, е лише поодинокі роботи, які присвячені цьому питанню.

Поєднання експериментальних методів дослідження оптичних властивостей СПМ з теоретичними дозволяє не лише зрозуміти природу тих чи інших особливостей спектрів ОП кристалічних зразків, але також відкриває широку перспективу для вивчення змін у ЕСЕ аморфної фази у порівнянні з кристалічною.

Метою цієї робот» було вивчення особливостей оптичних властивостей деяких дисиліцидів Зй- (Ті8і2, СгЗІ2, Р-РеБіг й СоБіг), 4сі-(Мойь) та 5с(- (и'Зі;) перехідних металів в аморфному та кристалічному станах, а також еволюції їх ЕСІ: при структурному перетворенні “аморфний сіан -» кристалічний стан“ методами сиокіраилюі еліпсометрії.

' , 3 Вибір об’єктів"' для дослідження перш за все був обумовлений

можливістю їх широкого практичного застосування. Відзначимо також, що

для кристалічних зразків фізичні властивості (атомна структура, електричні

та магнітні характеристики) цих сплавів, що безпосередньо обумовлені їх

електронною структурою, найбільш повно вивчені іншими методами, що

створює сприятливі умови для найбільш всебічного розуміння отриманих

результатів.

Наукова новизна роботи

* Вперше досліджені оіггичні властивості дисиліцидів перехідних металів (СгБіг, ТіБіг, (З-РеБіг, СоБЬ й \VSi2) у аморфному стані.

- Встановлено, що втрата трансляційної симетрії в даних сплавах призводить до суттєвих змін їх оптичних властивостей. ’

- Для дисиліцидів титану, заліза та молібдену вперше досліджено процес еволюції оптичних властивостей при структурній релаксації аморфної фази. Показано, що оптична спектроскопія є більш чутливим методом реєстрації змін у структурі ближнього порядку сплавів в порівнянні з традиційними методами дослідження структури (електронної мікроскопії та звичайної рентгенівської дифракції-).

- Вперше проведено порівняння результатів теоретичних розрахунків

спектрів міжзонного поглинення кристалічних фаз сплавів Тівіг,. СоЗіг, МоБіз з експериментальними даними. ,

- Виявлено різницю у оптичних властивостях двох аморфних зразків сплаву МоБіг, що відрізняються лише товщиною. Причина такої різниці пов’язується з різною структурою ближнього порядку цих станів.

- Експериментально встановлено, що перехід з гексагональної до тетрагональної фази в сплаві МоБіг призводить до помітних змін його оптичних властивостей.

Наукова та практична цінність роботи

Отримані експериментальні дані розвивають та уточнюють фізичні уявлення про закономірності змін оптичних властивостей та ЕСЕ при переході з аморфного стану до кристалічного в матеріалах, які є перспективними для використання в мікроеяектроніці та промисловості. Крім того, знання оптичних властивостей досліджуваних дисиліцидів може бути використано при розробці датчиків інфрачервоного випромінювання, а також в оптоелектроніці.

Проведені дослідження вказують також на високу чутливість оптичних властивостей СПМ до структури сплаву. Ця властивість відкриває широкі перспективи практичного використання метода оптичної спектроскопії для реєстрації тонких змін в структурі ближнього порядку силіцидів при різних структурних перетвореннях. Відносна простота метода дозволяє також використовувати оптичну спектроскопію для якісного контролю досконалості ^структури плівок сплавів СПМ, які отримують промисловим шляхом.

Проведення експериментальних досліджень оптичних властивостей кристалічних фаз викликає також інтерес для груп, які займаються розрахунками з перших принципів ЕСЕ та оптичних властивостей СПМ, тому що одержані результати можуть бути критерієм їх вірності.

На захист виносяться наступні положення;

1. Втрата трансляційної симетрії дисиліцидами перехідних металів приводить до значних змін їх оптичних властивостей, що зумовлено розширенням енергетичних зон, які відповідають за міжзонне поглинення у кристалічному стані, та зменшенням енергетичного інтервалу між ними, аж до його зникнення. При цьому найбільшим змінам піддаються зони, розташовані у безпосередній близькості від рівня Фермі.

2. Метод спектральної еліпсометрії є більш чуїливим до йірукіурних змін у сплавах дисиліцидів перехідних металів при структурній релаксації

s

аморфного стану і/ порівнянні з традиційними методами дослідження структури (звичайної рентгенівської дифракції та електронної мікроскопії-).

Апробація роботи

Основні результати дисертації докладалися та обговорювалися на:

- Міжнародному семінарі з прогресивних технологій багатокомпонентних плівок і структур та їх застосуванню у фотоніці (Ужгород, Україна, 3-5 жовтня, 1996).

- European Workshop on Materials for Advanced Metallization (Villard de Lans,

France, 16-19 March, 1997). . .

- 5,h European Conférence on Advanced Materials, Processes and Applications (Maastricht, Holland, 21-23 April, 1997).

Публікації За матеріалами дисертації опубліковано б наукових праць, серед них 5 статтей в реферованих журналах та розширені тези доповідей міжнародної конференції. ’

Особистий внесок здобувана Дисертантом безпосередньо були отримані аморфні плівки більшості досліджених дисиліцидів перехідних металів і проведено визначення їх структури. Нею були експериментально проведені вимірювання оптичних сталих всіх зарзків. їй також належить значна роль в інтерпретації отриманих результатів.

Структура та об’єм роботи

Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків та списку цитованої літератури, який містить І65 найменувань. Роботу викладено на 178 сторінках, вона містить 45 рисунків та 3 таблиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ У всіупі обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано її ціль та задачі; ішзначсні об’єкти досліджень та методи їх проведення; відмічено и'чїігша та практичну цінність отриманих результатів;

сформульовано положення, які виносяться на захист; визначена структура дисертації.

Перший розділ носить оглядовий характер і складається з п’яти підрозділів. У першому з них описано основні закономірності формування і стабільності аморфного стану. У другому представлено опис зв’язку оптичних параметрів металів і сплавів з їх електронною енергетичною структурою. Наступні два підрозділи присвячені огляду результатів експериментального та теоретичного дослідження особливостей електронної структури і оптичних властивостей полівалентних металів в аморфному стані, а також аморфних сплавів на основі перехідних металів. П’ятий підрозділ присвячено дослідженню електронної структури та оптичних властивостей силіцидів перехідних металів в кристалічному стані.

В другому розділі описано методи одержання зразків, контролю їх структурного стану, експериментальні методи та установка для визначення оптичних сталих металів і сплавів.

Об’єктами для вивчення впливу структурного перетворення “аморфний стан -> кристалічний“ на оптичні властивості і ЕСЕ були плівки дисиліцидів Зсі- (ТіБіг, СгБіг, р-РеБід й СоБіг), 4сі- (МоБіг) й 5сі- (\VSi2) перехідних металів в аморфному та кристалічному станах, а також масивні зразки СоБіг- Плівки досліджених дисиліцидів було одержано різними методами: тріодного та магнетронного розпилення мішеней, а також методом напіввибухового випаровування. Основними технологічними параметрами, зміна яких дозволяє отримувати плівки сплавів в різних структурних станах, були температура підкладки перед осадженням плівок і температура їх наступного відпалу, Для дослідження оптичних властивостей масивних зразків їх поверхню готували механічним поліруванням з наступним відпалом у надвисокому вакуумі при температурі 770 К протягом трьох годин.

Хімічний склад масивних зразків визначали за допомогою рентгенівської флуоресценції, а склад плівок контролювався на

рентгенівському фотоелектронному спектрометрі; кристалічну структуру зразків плівок контролювали методами рентгенівської дифракції те електронної мікроскопії.

Оптичні сталі сплавів вимірювалися за допомогою еліпсометричного методу Бітті у енергетичному інтервалі 0.5 - 5.0 еВ.

В третьому розділі наведено результати вимірювань спектрів оптичної провідності (ОП), дійсної (Є|) та уявної (є2) частин діелектричної проникливості, а також коефіцієнта відбиття (II) досліджених дисиліцидів, які знаходяться в різних структурних станах. Природа полос міжзонного поглинення в експериментальних спектрах ОП (або є2) кристалічних зразків визначалася на основі їх порівняння з результатами теоретичного розрахунку енергетичної зонної структури та оптичних властивостей, що були виконані з перших принципів для ідеального кристалу відповідного сплаву. Після цього на підставі аналізу змін в спектрах, ОП аморфних сплавів порівняно з кристалічними, було зроблено висновок про зміни у енергетичній зонній структурі сплавів при втраті трансляційної симетрії. •

В першому підрозділі третього розділу наведено результати дослідження оптичних властивостей дисиліцидів З^-перехідних металів (теіг, СгБіг, (З-РеБіг та Со8і2) у аморфному та кристалічному станах.

Для дисиліцидів титана і заліза були досліджені оптичні властивості серії зразків, умови одержання та результати аналізу структури яких наведені у таблицях 1 і 2.

На основі теоретичних розрахунків була визначена природа основних особливостей в експериментальних спектрах оптичної провідності або уявної частини діелектричної проникливості кристалічних зразків. Тобто були визначені номери та ділянки енергетичних зон, між якими відбуваються переходи електронів, які відповідають за ці полоси поглинання. Так, наприклад, для кристалічного стану сплаву СгБії особливість В в спектрі ОП (див. рис. 1) зумовлена переходами електронів пздопж напрямку високої

симетрії М - К з двадцятої валентної зони в незаповнені зони 22 та 23, а також переходами електронів з 21 зони в зону 24.

Втрата трансляційної симетрії для всіх дисиліцидів .^-перехідних металів призводить до суттєвих змін їх оптичних властивостей (див. рис. 1 та 2). Високоенергетичні полоси міжзонного поглинення суттєво зменшуються за величиною,

Табліця 1 Умови одержання та структура плівок TiSi2

Номер зразка, N Температура відпалу, К Середовище відпалу Структура плівки, згідно результатам рентгеноструктурного аналізу

1 без відпалу - аморфна

2 770 вакуум аморфна

3 770 водень аморфна

4 870 вакуум аморфна

5 , 1070 вакуум кристалічна С49 + С54

6 1270 вакуум кристалічна С54

Табліця 2 Умови одержання і структура плівок Р- FeSi2

Номер зразка Температура підкладки, К Структура за даними ПЕМ Матеріал підкладки

1 150 аморфна скло, NaCl

2 470 аморфна скло, NaCl

3 470 аморфна Si (111), NaCl

4 670 аморфна скло, NaCl

5 ■770 полікристал скло, NaCl

розширяються та зсовуються в область менших енергій. Причина спостерігаємих змін спектрів ОП пов”язується з розширенням енергетичних зон, які формують дані полоси міжзонного поглинення в кристалічному стані та зменшенням енергетичних інтервалів між ними. .

Найбільш помітними є зміни, які спостерігаються у інфрачервоній області спектрів ОП, Для досліджених дисиліцидів на основі і^-перехідних металів, за виключенням дисиліциду кобальту, низькоенергетичні полоси міжзонного поглинення зникають. Причину таких змін ми пов’язуємо із зникненням енергетичноі щілини між зонами, які відповідають за утворення цих полос міжзонного поглинення в кристалічному стані. До уширення енергетичних станів приводить, з нашої точки зору, розброс реальних міжатомних відстаней в аморфному стані в порівнянні з кристалічним. Зменшення (зникнення) енергетичцих інтервалів між відповідними енергетичними станами при втраті трасляційної симетрії пов”язується із зникненням відповідних енергетичних щілин в ЕСЕ.

Таким чином, при аналізі змін, що відбуваються з полосами міжзонного поглинення у спектрах ОП для Ті8і2, СгБіг і Р-РеЭ^ зумовлених структурною релаксацією та крисаталізацією аморфної фази, виявилося, що чим ближче до рівня Фермі знаходяться стани, які відповідають за оптичні переходи електронів, тим більшим змінам вони піддаються.

Знєргія фотонів, еВ

Рис. 1 Експериментальні спектри ОП плівок Сг$іі(а) і Ті8і2(б) у аморфному та кристалічному станах.

Знергія фотонів, еВ

Рис. 2

Теоретичні (а) та експериментальні^) спектри ОП масивного зразка СоБі^ експериментальні спектри ОП плівок Р-РеБЬ у аморфному та кристалічному станах (в).

При досліджені оптичних властивостей декількох аморфних, згідно з результатами аналізу структури, зразків дисиліциду титана та заліза для кожної системи було виявлено помітну відмінність оптичних властивостей цих аморних сплавів (див. рис. 1-6 та 2-в). Причина такої відмінності пов’язується нами як із збільшенням кількості кристалічної фази в аморфній матриці сплаву, так і з відмінністю у структурі ближнього порядку аморфної матриці даних зразків, які не реєструються за допомогою структурного аналізу. .

На прикладі плівок дисиліциду титана показано також, що середовище відпалу суттєво впливає на кінетику кристалізації аморфного сплаву та на якість поверхні плівок ТіБіг- Найбільш досконалими з точки зору оптичних властивостей у цьому відношенні є плівки, одержані при відпалі у атмосфері водню, порівняно з аналогічним відпалом у вакуумі (див. рис. 1 -б)

На прикладі плівок p-FeSi2 показано також, що різниця у матеріалі підкладки (скло, або монокристалічний кремній орієнтації (111)) не впливає ' на їх оптичні властивості (див. рис. 2-в).

Оптичні властивості дисиліциду кобальту у кристалічному стані досліджувалися на масивному зразку. Оскільки процес механічного полірування поверхні зразка приводить до порушення її структури, то після вимірювання оптичних сталих даний масивний зразок відпалювали у вакуумі 10‘6 мм. рт. ст. при (температурі 770 К протягом трьох годин. Потім знову було досліджено його оптичні властивості.,

Як видно з рис. 2-6, експериментальний спектр ОП відпаленого масивного зразка добре узгоджується з розрахованим теоретично. Оскільки досліджений масивний зразок був полікристалічним, то для більш коректного порівняння результатів теоретичного розрахунку з експериментальними даними на рис. 2-а наведено також і “розмитий”

теоретичний спектр ОП, який моделює неідеальність кристалічної структури

. ’і • реального сплаву. \ .

Порівнюючи спектри ОП відпаленого та невідпаленого масивного зразка (див. рис. 2-6), можна відмітити, що спектр ОП невідпаленого зразка займає проміжне' положення між спектрами ОП аморфної плівки та відпаленого масивного зразка. Така поведінка спектрів ОП дозволяє зробити висновок, що у процесі механічного полірування ушкоджується структура поверхневого шару, а високотемпературний відпал у вакуумі значною мірою дозволяє її відновити.

• У четвертому розділі подані та обговорюються оптичні властивості аморфних та полікристалічних плівок дисиліцидів 4cf-(MoSi2) та 5d- (WSi2) перехідних металів. .

В першому підрозділі четвертого розділу обговорюються резучьтатм дослідження оптичних властивостей серії плівкових зразків сплаву

Moo.333Sio.667. параметри одержання та результати дослідження структури яких наведено в табл. 3.

Встановлено, що важливу роль у процесах формування кристалічної структури дисиліциду молібдену при відпалі аморфних плівок відіграє газове середовище відпалу. Як видно з результатів дослідження оптичних властивостей (див. табл. З та рис. 3), для одержання більш досконалої структури в плівках сплаву Moo.333Sio.667 при відпалі у вакуумі необхідні більщ високі температури та тривалість відпалу порівняно з аналогічним відпалом у водні.

Експериментально встановлена висока чутливість оптичних властивостей до кристалічної структури сплаву Мовіг - спектри ОП гексагональної та тетрагональної модифікацій сплаву суттєво відрізняються (див. рис. 3).

Табліця 3 Параметри відпалу та структура плівок сплаву МоБіг-

Номер зразка, N Температу ра відпалу, К Середовище відпалу Товщина плівки, нм Структура, згідно з рентгеноструктурним аналізом

1 - 300 аморфна

І - - 100 аморфна

3 770 вакуум 300 аморфна

4 870 вакуум 300 гексагональна (С40)

5 1070 вакуум 300 гексагональна (С40)

6 1270 вакуум 300 гексагональна (С40)

7 1070 водень 300 гексагональна (С40)

8 1220 водень 300 тетрагональна (С11)

Втрата трансляційної симетрії в сплаві МоБіг приводить до суттєвих ¡мін огшіч'інч іг,ас! іс'і ечла:і7: полоси міжчонного поглинення,

характерні для обох кристалічних фаз, дуже розмиваються та зменшуються за інтенсивністю.

Тому можна зробити висновок, що у аморфній фазі відбувається розмиття відповідних енергетичних станів, між якими здійснюються переходи електронів, які утворюють ці полоси поглинання.

Цікавим, на нашу думку, є отриманий у даній роботі результат, що відноситься до аморфного стану сплава МоБіг. Були досліджені два аморфні зразки сплаву МоБіг, одержані в однакових умовах, але різні за товщиною -відповідно 100 і 300 нм. Як видно з рис. З, спектри ОП цих зразків якісно відрізняються один від одного в 14- ділянці спектру.

8 40

1 2 З

Знергія фотонів,

Рис. З Експериментальні спектри ОП плівок МоБіг у аморфних станах, а також гексагональної (а) та тетрагональної (б) кристалічних модифікацій.

1 У другому підрозділі обговорюються оптичні властивості ПЛІЕОК дисиліциду вольфраму в аморфному та кристалічному станах. На відміну від розглянутих вище дисиліцидів, перехід сплаву ‘№8і2 з аморфного стану до кристалічного призводить до найбільш радикальних змін оптичних властивостей. У спектрі уявної частики діелектричної проникності аморфної плівки відсутні поліси міжзошю 'о поглинання, які характерні дли

кристалічного стану (див. рис. 4-а). А у спектрі коефіцієнта відбиття (рис. 4-б) повністю зникає мінімум відбиття, який для кристалічного зразка розташований у районі 0.85 еВ, тобто зникає “вікно відносної прозорості”. Такі радикальні відмінності оптичних властивостей аморфного та кристалічного зразків є наслідком суттєвих змін, які відбуваються у енергетичному спектрі електронів сплаву. При цьому зміни відбуваються саме в тих областях енергетичного спектра електронів, які брали участь у створенні згаданих вище полос міжзонного поглинення кристалічного стану сплаву.

Знергія фотонів, еВ

Рис. 4 Експериментальні спектри уявної частини діелектричної проникності та коефіцієнта відбиття ^'Ьіг-

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Природа полос міжзонного поглинення кристалічних фаз дисиліцидів перехідних металів, які спостерігаються експериментально, була встановлена на підставі результатів теоретичного розрахунку, виконаною з перших принципів. Відмічено їх добре узгодження в цілому.

2. Встановлені закономірності змін оптичних властивостей та енергетичного спектру електронів гсри втраті транплційної симетрії ь дисияінидас

перехідних металів. Високоенергетичні полоси міжзонного поглинання, властиві кристалічному стану, зменшуються, за інтенсивністю, розширюються та зсовуються до області менших енергій (ТіБіг, СгБіг, Р* РеБіг, СоБіг, МоБіг), або зникають (WSІ2). Такі зміни відображають процес розмиття енергетичних зон, що відповідальні за утворення цих полос поглинання, та зменшення енергетичного інтервалу між ними, аж до його зникнення. Низькоенергетичні полоси міжзонного поглинення зникають для всіх вищезгаданих дисиліцидів, крім СоБіг. Така поведінка оптичних властивостей свідчить про те, що найбільшим змінам піддаються зони, які розташовані поблизу рівня Фермі.

3. Методом спектральної еліпсометрії експериментально виявлено існування декількох структурних станів, ідентифікованих за допомогою традиційних методів дослідження структури (звичайної рентгенівської дифракції та електронної мікроскопії) як аморфні, що мають помітно різні оптичні властивості. Причина такої відмінності пов’язується не лише із появою кристаличних зародків', в аморфній матриці сплаву та із збільшенням їх кількості в процесі відпалу, але також і з різницею в структурі ближнього порядку цих аморних сплавів.

4. Середовище відпалу суттєво впливає на процес кристалізації аморфних

плівок ТіБЬ і МоБіг- У результаті відпалу у водні формується більш досконала, з точки зору оптичних властивостей, кристалічна структура сплаву порівняно з аналогічним відпалом у вакуумі. '

ОСНОВИ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО В РОБОТАХ:

1. Белоус М.В., Кудрявцев Ю.В., Макогон Ю.Н., Сидоренко С.И., Сипанова Т.Т. Оптические свойства аморфных и поликристаллических пленок дисчлицида хрома. // Металлофизика и новейшие технологии,- 1996.-Т. 18.- А!> 8,- С.74-78.

2. Белоус М.В., Кудрявцев Ю.В., Макогон Ю.Н., Сидоренко С.И., Силакова Т.Т. Оптические свойства аморфных и поликристаллических пленок дисилицида молибдена. // ФММ.- 1996.- Т.82,- Вып.2.- С.24-31.

3. Antonov V.N., Kudryavtsev Yu. V, Makogon Yu.N., Nemoshkalenko V. V, Perlov A.Ya., Silakova T.T. Experimental and theoretical study of the optical properties of crystalline and amorphous TiSi2 films. II Физика низких температур.- 1997.- Т.23.- № 3.- С.327-333.

A. Kudryavtsev Yu.V, Belous M.V., Makogon Yu.N., Sidorenko S.I., Silakova T.T. Optical properties of amorphous and crystalline FeSi2, ТіБіг, MoSi2 and CrSi2 films. // Microelectronic Engineering.- 1997.- V.37 / 38.- P.559-564.

5.Kudryavtsev Yu.V, Belous M.V., Makogon Yu.N., Sidorenko S.I., Silakova T.T. Optical properties of amorphous and crystalline FeSi2, MoSi2, WSi2, CrSi2 films. // Proc. of the 5th European Conf. “Surface Engineering and Functional Materials”.- 1997.- V.3.- P.629-632.

6. Антонов B.H., Вахней А.Г., Кудрявцев Ю.В., Немошкаленко В.В., Перлов А.Я., Силакова Т.Т. Экспериментальное и теоретическое изучение оптических свойств CoSi2 в аморфном и кристаллическом состояниях. // Металлофизика и новейшие технологии.- 1998.- Т.20.- № 2.- С.3-10.

Анотація

Сілакова Т.Т. Оптичні властивості деяких дисиліцидів перехідних металів у аморфному та кристалічному станах.- Рукопис. .

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 - фізика металів. - Інститут металофізики НАН України, Київ, 1998.

Експериментальне дослідження оптичних властивостей аморфних та полікристалічних плівок дисиліцидів 3d- (TiSi2, CrSi2, P-FeSi2 і C0S12), 4d-(MoSii) і 5d- (W$i2) перехідних металів було проведено в енергетичній області 0.5 - 5.0 еВ методами спектральної еліпсометрії при 293 К. Ьігерпретапія походження полос мЬк'зотіого поглинання *

експериментальних спектрах кристалічних зразків була проведена на основі чорівняння експериментальних даних з результатами теоретичних' розрахунків енергетичної зонної структури та оптичних властивостей цих сполук. Висновки про закономірності змін в енергетичній структурі сплавів внаслідок втрати трансляційної симетрії були зроблені на підставі аналізу еволюції спектрів оптичного поглинання при переході від кристаличного стану в аморфний. Показано, що в аморфному стані енергетичні зони, що відповідають за утворення полос міжзонного поглинення, є більш розширеними, ніж в кристалічному, а енергетичний інтервал між ними зменшується, аж до повного зникнення. .

Ключові слова: дисиліцид, аморфний стан, енергетична зонна структура, оптичні властивості, міжзонні переходи.

Аннотация . ,

Силакова Т.Т. Оптические свойства некоторых дисилицидов переходных металлов в аморфном и кристаллическом состояниях.- Рукопись.

Диссертации на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.13 - физика металлов.-Институт металлофизики НАН Украины, Киев, 1998.

Экспериментальное исследование оптических свойств аморфных и поликристаллических пленок дисилицидов 3(1- (Т^¡2, СгБіг, р-Ре8і2 и СоБіг), 4с1- (МоБіг) и 5 сі- (\VSi2) переходных металлов было проведено в энергетическом интервале 0.5 • 5.0 эВ методом спектральной эллипсометрии при 293 К. Интерпретация происхождения полос межзонного поглощения в экспериментальных спектрах кристаллических образцов проведена на основании сравнения экспериментальных данных с результатами теоретического расчета энергетической зонной структуры и оптических свойств этих соединений. Выводы о закономерностях изменений із энергетической зонной структуре сплавов при потере трансляционной симмсціни ш.пи сделаны на основании анализа эволюции спектроц

оптического поглощения при переходе от кристаллического состояния к аморфному. Показано, что в аморфном состоянии энергетические зоны, ответственные за образование полос межзонного поглощения, уширяются, а энергетический интервал между ними уменьшается, вплоть до его исчезновения.

Ключевые слова: дисилицид, аморфное состояние, энергетическая зонная структура, оптические свойства, межзонные переходы. •

Summary

Tamara T.Silakova. Optical properties of some transition metal disilicides in amorphous and crystalline states.

Thesis for candidate degree of physical and mathematical sciences by the speciality 01.04.13 - physics of metals. Institute for metal physics, National Academy of Sciences of Ukraine., Kiev, 1998.

The experimental study of the optical properties of amorphous and poly crystalline 3d- (TiSi2, CrSi2, p-FeSi2 i CoSi2), 4d- (MoSi2) and 5d- (WSi2) transition metal disilicides have been carried out in the 0.5 - 5.0 eV energy range at 293 K. The origins of the interband absorption peaks in the experimental spectra of the crystalline disilicides were determined by the comparison of the experimental data with the results of the theoretical calculations of the band structure and optical properties of these compounds. The regularities of the changes in the electronic structure of disilicides caused by the loss of the translational invariance were obtained on the basis of the analyses of the changes in the optical conductivity spectra caused by the “crystalline - amorphous” structural transformation. It was shown that in amorphous state an electronic states which are responsible for the formation of the interband electron transitions become more spread than in crystalline phase, and the energy distance between them is mainly decreased up to the complete vanishment.

Key words: disilicides, amorphous state, electron band structure, optical properties, ink\ band"transition .