Поверхневi електромагнiтнi збудження в розупорядкованих системах на основi GaAs, SiC i SiO2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

д 5

АКАДЕЛИЯ НАУК У К Р А I Н И 1НСТИТУТ НАПГВПРОВГДНИКГВ

На правах рукопису УДК 621.315.592:537.226.2

ГОНЧАРЕНКО Анатолш Володимирович

ПОВЕРХНЕВ1 ЕЛЕКТРОМАГН1ТН1 ЗБУДЖЕННЯ В РОЗУПОРЯДКОВАНИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВ1 ваА*, 5!С г 5Ю2

01.04.10 — ([нзика натвпровЦншив та д!електриюв

АВТОРЕФЕРАТ

днсергаци на здобуття вченого ступеня кандидата ф!зико-математичних наук

Киев — 1992

Робота виконаиа в 1нститут1 на1пвлров[дник1в АН УкраТни.

Наукой кер1вники: доктор ф13ико-математичних наук,

академ1к Академп прккладноТ радшелектрошкн, професор ВЕНГЕР Е. Ф„

доктор ф1зико-матсматичних наук ПАС1ЧНИК Ю. А.

Офщшш омоненти: доктор фшгко-математичних наук, професор ФЕКЕШГА31 I. В., доктор ф1зико-математнчних наук, доцент ПОПЕРЕНКО Л. В.

Пров'1Дна «рганЬашя: 1нститут фЪики АН Укражи

Захист В1дбудсться «15» стня 1993 р. в 14 год. 15 хв. на заа'данш Спе-щалЬованоТ ради КО] 6.25.01 при 1нстптут1 нашвпровЦшгав АН УкраТни (252650, 1\шв-28, пр. Науки, 45)

3 дис.ертацкю можна ознаиомитись о б1бл'ютец1 1Н АН УкраТни.

Автореферат розклаио «_грудня 1992 р.

Вчений секретар Спещал13овано"1 ради, доктор ф1зико-математичних наук

О. Е. БЕЛЯ6В

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актузльн1сть т<?т. Досл1дяення поверхнэвих електро-магн1тних хвиль СПЕЮ та рзд1ац1йних поверхневих под в малих частниках металiв. нага впров1дник1в та д!електрик!в в останш роки сформувались як окрем1 напрямки Ф1зики твердого т1ла, то бурхливо розвиваються. Характерной особлив!стю ПЕХ е локал1ззц1я ix поля на мэж1 под1лу СповерхнП i висока чутлив1сть до-невеликих 3MiH на поверхньПри цьому поверхнева хвиля.розповссджувчись вздовх-межГ под1лу, накопичуе ГГ вплив. .Тому властивосп ПЕХ М1стять багату lH$opMaiUD про приповерхневу область р!зних середовищ. Таким чином, ПЕХ можуть застосовуватись для доел!дження тонких. гиивок, мея под!лу, приповерхневих шар1в I т. д. 3 imioro боку, особливос-Ti гтовед1нки ПЕХ дозвопясть викорнстовувати Гх для створення принципово нових пристроГв твердот'1льноГ оптоелектрон1ки та 1нтегрально£ оптики.

Особливо м1сце в $1зиц1 конденсованого стану речовини зай-мавть поверхнев! коливання в малих частниках. Як предмет вивчення мал! частинки ц!кзв1 паявшего велико1 поверхн1 Сточн1ше, великим Ыдношенняы поверхн1 до об'ему). Це призводить до того, шо систе-ж таких частинок Сдисперсн! системи) нер!дко проявляють незвн-чайн1. ориг1нальн1 властивост1. I хоч особливост! гговеджки малих частинок в електромагн!тному полг розглянутГ у велика юлькост] poöiT, ал© точно! теор1Г, справедливо!, зокрема, для концентрова-них систем, до цього часу нэ побудовано.

' . Взагал1 казучи, вивчення ПЕХ. пов'язане ¡з онаходленням хвильових функц!й 1 енерг!Г поверхневих збудхень, вимагае ээсто-сування м1кроскол1чноГ reopif. Але у випадку. коли глибима локалЮааИ ПЕХ значко перертуе посг!йну гратки, влзстивост! ПЕХ

можуть <5ути розглякут! в рамках феноменолог!чно! електродинамiки 3 БйКСрИСТаННЯМ МЗКрССКОП!ЧНИХ piBHHHb Максвэла. Кр!м того, для розупорядкованих кате-piгл1 в показано, що за В1Ясутност1 сильно! локал1заци поляритонт зЗуджекня можуть <5ути характеризован! ефективним хвильовим вектором, а 1х дисперсия под1<5на дисперсН поляритотв у кристал!. Ця обставина використана I у справзшй potfoxi. '

tfera ро^оти полагала в досл!дженн! особливостей ПЕХ, викликаних розупорядкуванням, повед!нкн поверхневих мод в шлих частниках при ix ¡альни! упакови1 i оц!нц! перспектив застосуван-ня методов зсвн!шнього в!д<5ивання L, ослаЗленого повного в1дбг,тання СОПВ) при вивченн! в1дпов1Дних матер1ал1в. Для цього йулй викорнстан1 ой'екти разного типу: GaAs, !кплантований Lонаш О"; SiC, п!дданий махан!чн!й cxipodtU Сшл!фувашш). а також анод-ноокислений в електрол1т1 з каступшм пробоем; шдльноупакоаан! кул! аморфного кварцу Саеросилу). Головка увага в роботi прщцлялась наступним питаниям:

1. В i япрацювэняо методики розрахунку дксперс!! й затухания ПП в багатошарових системах.

2.Експериментальноку досл!дженню методом зовн!шнього в!дбивання i ОПВ !онно-!мплантованого Gate, а такок мэхан!чно й електрох!м!чно офобленого SiC й побудов! дисперсШних залекнос-тей поверхневих поляритет в Сзокрема, дослЦяувалась деградация iонно-iмплактованого QaAs при к1мнатних умовак, а-тзкож взаешд!я анодних пл1вок ча карбш креш!ю, отриманих в pexiiMi npodoD, 1 шорсткоС поверхн1 SiC з p- i s-поляркзованим св!тлом у геометр! I ОПВ).

3. Вкзначекнв параметров досликуваних систем шляхом розв'я-зання обернено!' задач! спектроскоп! i.

4.Визначекню з експеримэнта електрояинам!чного вигуку

щ1льно1 упаковки шлих частинок аморфного кварцу.

5.Розв'язаннв загальних задач, то стосусться застосування спектроскоп!I зовнШнього в!дбивання i ОПВ.

Науковз новизна ро<5оти проявляться в тому, то;

1.Вперше отримано найгшеш анал!тичн! вирази для днслерсп й затухания (довжики npodiry) поверхневих поляритон!в СПП) тонкоГ пл1вки з скметричним оточенням. що лае мохлив!сть Еизначення умов досягнення ниш велико! довжини npodiry.

2.Вперае прояемонстровано високочастотниЛ зсув спектров ОПВ 1мплантованого 1онамн 0+ сильнолегованого арсен1ду rania п-тппу в результат 1 трнвалого э<5ер!гання при К1мнатн1й температурь

3. Експериментально за допомогос спектроскоп![ ОПВ в гесмет-pil Otto показано ЮТування s-поляризованих поляритон!в на повер-ХН1 SIC 3 штучно OTBOpeHOD UlOpCTKiCTC.

: 4.Вперше експериментально зареестровано хвилеводн! поляря-тона в систем! SiC-анодний окисал, отрякакиЛ в режимi пробое.

S.Запропоновано новий метод досл1Лхення дисперсиях серело-вищ, що е поеднанням методу Евер! та методу ОПВ св!тла.

Вперие експериментально Сэ застосуваннян методу ЕверП от-римано значения ефективно! д1електричноГ проникностi иильноупзко-ваного аеросйлу в ойластi SI-О коливгнь.

6.Проведена оц!нка Санал1э) метод¡в визнэчення параметров шавки Ce i cD Я параметров напiвпровiднпковоI плазми за дог.омо-roD спектроскоп! Г ОПВ.

роложення. висунут! на ззхист.

Д. При 1ймнатн1й температур1 в!дйувзеться зсув míhímvmíb ОПЗ зразкГв n-öaAs, пплантовзнсх 1 она га 0+ у капрямку dinwi коротких довзин хвяль в результат! fx самовШалу при тривалсму збер1ганн1.

2. На иорстк!й поверхн! нелегованого Свисокосмного)

l*-1879í

нзп1впров1дника експернментально спостер!гзгться збудження ПЛ. то генерувться s-пояяризованим св!тлом.

3. Шелектрична пронякн1сть шльноупакованого аеросилу мае форму, близьку до лоренцевоГ, з сильно затухаючим ефективням ко-лнбним резонансом, змШеним у сИк <Яльш високих частот в!дносно резонансно! частота коливань Si-О зв'язку. .

4. Спектроскоп я поверхневих поляритон!в СОПВ св1тла) може Бикористовуватись як перспективний метод досл1дження й дiагностики нап1впров1дниковоГ плазми, тонких пл!вок I порушених шар!в при дсдержанк! необх!дних умов, в1дзначеник у ро<5от1.

Практична ц i нн1 сть роботи полягае у роз витку метод'1В диагностики ¡онно-легованих aapi в i дисперсних систем за допомогою спектроскот I зовШшнього в1д<5ивання i ОПВ. визначенн! значэнь Д1елсктрично[ проникност! щ1льноупакованих куль плзвленого.Sí02 в облает! коливного поглинання.оц1нц1 точност1 й перспектив проана-л!зовани^ методi в визначення параметр!в плазми 1 тонких пл1вок.

Апро<5зц|я ооботп. Матер1али дисертац!йноГ ройоти допов!да-лись i обговорювались на зас1даннях сем1нару сектору поверхневих 1 контактних явиа у нат!впров1Дниках 1нституту нап1впров1дник1в" АН УкраГни, а такок на 1 М1жнародн1й, 0 Всесоюзних i 3 Респу<5л1канських наукових конференциях. У Гх числ1 : YS Респу<5л1кзнська школа-ceMiнар "Спектроскопия молекул и кристаллов" СПолтава, 1937), Респуйл1канська школа-ceMiнар "Спектральный анализ и НТП" СЕИнниця, 1938), И Всесоюзна науково-техшчна кон4ер°вд1я "Совершенствование экспериментальных методов исследования физических процессов" СМнколаГв,1989), Всесоюзна KOHcfepeHUiH "Поверхность - 89" С Черноголовка, 1089), I Всесоюзна науково-техн'тна конферешЛя "Актуальные проблемы технологии композиционных материалов и радиокомпонентов в микроэлектронньк информационных системах вещания и связи" СЯлта. 1990), Республ1хан-

ська науково-техн1чна кон$ерещ1я "Проблемы интегральной МЛП-электроники" ССевастополь. 1990), ХП Всесоюзна конференц! я по Ф1зиц1 натвпров!яник!в СКМв ,1990), X Шянарозна школа-семЫар "Спектроскопия молекул и кристаллов" ССуми, 1991), Ш Всесоюзна нарала "Физические проблемы лазерно-плазменной технологии" (Соч!, 1991), Всесовзна конференц 1 я "Модифицирование твердых тел ионными пучками" СНовосиб1рськ, 1991),

ПЙЛши,. По результатах днсертацП опубл1ковано 12 роб1т. з яких 8 - статт! в перюдичних наукових виданнях, 4 - тези допо-в1дей на наукових конференШях.

- Структура 1 об'ем ооботи., Лисертац1я складаеться ¡з вступу, п'яти роздШв, висновк!в, заюючення 1 списку цитовзно1 л1тератури. Загальний об'ем - 130 стор1нок. у тому числ! 28 ри-сунк1В, 2 таблиц!, список лператури )з 190 найменувзнь.

КОРОТКИЙ ЭМ1СТ ДИСЕРТАЦП У вступ! даеться загальна характеристика роботи. Тут розглянута актуалън!стъ проведених досл1джень, вказана мета 1 головн! питания, розглянут! у робот!. новизна результат!в, сформу-льовано положения, висунут1 на захист. а такох короткий зм1ст ди-сертаШГ по розд!лах.

Перший розд!л дисертацП явля© собою вступ до феноменоло-г!чно! теорП поверхневих електромагн1тних хвиль з деягами ориг!нальними результата!®. Розглянуто. зокрема, так! питания, як формальна анапоПя и!» поверхневини та об'еиннми хвилями, особли-вост1 фононних 1 плазмон-фононних ПП, вллив дисипацИ енергИ на дйеперс1о ГЕХ. каблюгеда розв'язання дисперс!йного р!вкяннл ПП тонкоГ гопвки. Приводяться умови локал1зац1Г електромагн!тно!' хвил! на нек! под1лу середовиа, ш язляоть собою критер1а "поверхневост!" ГЕХ. Проведено анал!з впливу затухания на диспер-

2-1879«

с11> ПП нап1внеск1нченно[ система за допомогою введения малого параметра дисипацИ а. Обговорсеться тжлив'ють аномального ходу. дисперсП ПЛ. пов'язаного з II поворотом у <31 к менших хвильових вектор!в. Розглянуто також трзнсцендентне комплексне р1вняння ПП шивки з симэтричним оточенням. Показано, то для тонких гоивок воно моте бути розв'язане з високос точн!сто з використання апро-ксимаиП Паде для функцИ ЧЬ2г. 3 1наюго боку, застосування для апроксимаШГ 1Ьгх в1др1зку ряду Тейлора дозволяе отримати набли-хений анал1тичний вираз для затухания Сдовяини проб!гу) ПП. В1дзначено, то затухания ПП д!електричноГ чи наш впров1дниковоГ гшвин може мати м1м1мум на частот!, яка дещо перевишуе частоту поперечного оптичного оптичного фэнону . ыт0. Цей мШмум пов'язуеться !з впливом двох фактор1в: зшшенням глибини локал1зац!Г поля ПП в активному середовшИ I зб1льшенням дисипа-тивноГ частини д!електрично1 проникност! прио-што. '' Наступи три розд!ли присвячен1 експериментальному вивченн» досл!джуваних матер!ал!в. У другому роэд!л! розглядаеться кок-пенсованиП 1онами кисню сильно легований арсен1д гал1ю п-типу Сп0= 2«101Всм"3). Енерпя !кплантованих 1он1в - 50, 100 I 150кеВ,-доза - 2*1014 1 2*1013см~г. Проведено вим!рсвання спектр1в зовн1ш-нюго вибивання 1 0П8 светла до 1 теля ¡мплантацИ. Анал!зуеться вплив параметров 1шлантац1Г зразк^в на Гх оптичн1 властивос-П.

Для розгкшлу концентрат Г в!льних нос!Гв струму пСг) була приПнята вих!дна модель виду .'•",' ;

, _ Г п„- сЖг) при п„> сМ. пСг)- 1

1 0 при п„< сИ,

С 1 Э

■о>

де а - кс>еф1ц1ент використання ¡мплантовано! дои!шкн, КС г) -розпод! л концентрат Г введених 1он1в Сзг!дно теорП Л1ндхарда-Еарфа- ПНотта - гаусс1ан). 3 попередШх розрахугеав. використан! умови 1кплантац|Г створовали як зразки з приповерхневим

нап1в1золюючим шаром, так 1 зразки з прихованим шаром.В!дпов12но, в рамках. запропонованоГ двох- ado трьохшарово! моделi були розрэхован! спектри зовншнього в!дбивання. ОГВ. дисперс1я плаздан-фононних ПП i шляхом м1н1м1зац11 функц!Г квадратичних в!дхияень вир1шена оптим1ззц1йна задача. Це дозволило отримати параметри ИгплантованоГ область- ефективн! розм1ри напШзолвючих uiapiB, плазмову частоту 1 рухлив!сть нос!Гв струму у зразках з неповноо приповерхневоп компенсацией Страховании шаром). Було ви-явлено значке зб1льшення товщини ¡шлантованих шар!в (0.6-1.Змкм) пор1вняно з reopiec ЛШ, то мохе бути пов'язане з ефектами канз-лсвання та дальнод!Г. Кр1н того, у зразках з прихованим naniBiso-люючин шаром було отримано зб!льшене (пор!вняно з об'емом) значения рухливост! нос!Гв струму, що наПсЯльш BiporiiHO ноже бути обумовлене корельованим розтшлом дом!шки (це призводить до зке-, тення розс1яння електрон!в). Виявлено також, ш зразки. отркман! ЛмплантаШею низысоенергетичних IohIb khchd С50 кеВ), не вдаеться описатн в рамхах ступ!нчато! зпроксимзц1Г д1електричноГ проникно-стЬ Ш зразки характеризуиться приповерхневов локал1зац1еи псщ-кодзеноГ облает!. I для Гх описания, очевидно, n?odxiдно врахову-вати nepexiflhea шзр м1а !онно-1мплантованов облаете i еисоколэго-ваним об'емок.

Окреш сл1д ззузагати, ио при обробц1 експериментальних результат^ використовувся nUxU, пов'язаний 1з узгодженням дисперсШгах залеэ-юстей Ш. На В1дн1ку в1д методу оптим1зац1Г спектр!в ОПВ, це дозволяз досягта хоровоГ точностГ результатов. Причина полягае в тому, ио форма ехсперидантального спектру ОПВ спотворшться д1ео фактор!в, лк1 важно врахувати Сшорстк!сть по-верхн!, апаратна Функц!яКоно>фокатора та 1н. )• В той re час. м!н!мум у спектр! ОГО, який фактично задэе точку на дисперс!/5н1П КривШ ПЛ. 31дош53 з досить Беликов to4h!ctd С-1см"1)- В резуль-

2х-1В7Ве,

тат! цього анал!э дисперсИ поверхневих лоляритон1в виявляеться досить простим 1 надШим методом д1 агностики приповерхневих шар!в. '

Могливост! спектроскоп 11 ПП були використан! також для дос-л!дження процессе релаксацИ, то проходять у термодинам!чно нер!вновагн!й систем!, яку являе собоо дмплантований нап1впров!д-ннк. Для цього вим!рсвались спектри ОПВ I були побудован! диспер-С1йн! залежност! досл(джуваних зразк1в через р!к I щ© через дев'ять м1сяц!в Шсля !мплантац11. Було виявлено, шо з плином часу дисперс!йт крив! ПП зм!«увться у напрямку коротких довжин хвиль на 2-14 см"1, що значно перевищуе розд!льну здатн!сть апа-ратури. Цей ефект в!дпов!дае зменшеннс товщини нап!в!золссчоГ облает !. В1н пов'язуеться 1з саков!дпзлом терм!чно нест!йких дефек-т!в. В1дпов1дно, для коефШента дифузН дефект1в 0 = Ь2/х отри-мана оцШка й ~ 10~1Всу?ус (тут Ь-в1дстань, х - час фронтального зеуву нап!в1золссчоГ облает»). .

Тр<упй гоШл присвячений вивченнв вптаву механ1чких (ишфування) та електрох!м1чних Санодне окисления в електрол!тП обробок на оптичн! спектри високоомного карб!ду кремн!», Тут роэ-глянуто питання вэашодП 5-поляризоьаного сь!тла з шорсткоо. по-верхнес нап1впров!дника, а також особливостI, що виникасть в оп-тичних спектрах гШвок на Б^С, отриманих в реаим! пробовс п!сля анодного окисления. - :

Ран!ше було показано, що в результат! анодного окисления на карбш кремни ваникаЕ неоднор1дна по товщин! сполука вигляду БШХ (х<2), причому товщина пл!вки окислу при напруз! до 400 В Снзпруга пробою) не перевищус 0.2-0.3 мкм. В спектрах ОПВ це проявлялось у деякому зниженн! частоти поверхневих поляритоШв. Разом з тим виявилось, що структура 1 склад поверхневого шару суттгво змшшться, якщо п!сля анодного окислення встановити ре-

жим пробое. У цьсму випадку р!зко зростаг гу стана струну 1 вид!-лення тепла, що IhIuíce проходження ряду х!м1чних реакЩй Су тому числ1 а ендотерм!чних). При цьому на поверхш можуть утворвЕатися спблуки типу Si303^ i SI3N4. Утворення оксин!триду креmhíd i floro перетворення в н!трид проявляется у спектрах зовншнього в1дбивання Св!дбуваЕться зглахування максимуму в! дбивання в облает! 1080 см"1, що в!дпов!дас SI-О коливанням, i э'является максимум на частот! 960 см-1). ЕПдбуваеться зб!льшення концентра^! Si-N зв'язк1в за рахунок зб1днення киснем анодно! окисно! пл!вки при пробо1.

Необх!дно зазначити. що звичайне анодне окисления 1з-за мало! товшини пл1вки не дозболяе збуджувати хвилеводн! поляратонн. В той же час. встановлення режиму пробою призводить до значного зб!льшення товшини пл!вки. Це дозволило експериментально cnocrepi-raTH хвилеводн! моди пл!вки Н- i E-типу та побудувати Гх дисперс!-йн! залежност!. Розв'язання на ЕОМ системи двох дксперсШних р!в-нянь для хвилеводних поляритон1в Н- ! E-типу в облает! перекриття по частот! в1дпов!днах дисперс!йних залежноетей С1008-1020см-1)

дало для товшини пл!вки значения d=(0.97?0.09) мкм.

.. BiaoMO, що в 1деальному нап!внеск!нченкому !зотропному прислал! ел!птична поляризований хвильовий вектор ПП обертаеться в саг!тальн!й плотин!. Зв!дси випливае, що при в!дпов1дних умовах збудгення ПП в s-поляризованоиу. св!тл! являв собою захоронений процес. Ця ззборонз мог© зн!мзтись для ан!зотрепних середовищ,для поверхн1'з нанесено» граткоп та для нел1н1йких ПП. У випадку шор-стко! поверхн! А. Шрадуд1нИ(Л; отрикано дисперс!йне р!вняння для 1ндукованих нер!вностяьн5 s-поляриэоваких ПП. але, на жаль, не до, сличено пзтакня 1снувакая його нетрив!альних ф!зичних розв'язк!в. У ц!й робот! було поставлено експеримент на гексагональной кодиф!кац1Г висскоокного карбiду кремн!» SiCSH з штучно

створенов шорстк1стк Собробка абразивом кэрб!ду бору ВС-3). '¡/творений рельефний матовий шар кав нер1вност1 розм!рами 1-2мкм. Як було встановлено ран!ше, така обробка приводить до змекшення частот« ПП та значного зб1льшення нап1вцшрини спектр!в ОПВ. Прециз1йн1. виьнрсвання спектров ОПВ в э-поляризованому св1тл! показали, ш 1х м!н!муми ще <51льше зм1щувться в довгохвильову область, а натвширина ще об!льшуеться Св 2.3-3 рази). При цьому встановлено, шо отриман! збудження не можуть бути хвилеводними поляритонами порушеного приповерхневого шару, але могуть бути пояснен! розповссдкенням ПП б-типу по поверхн!. то ыоделветься набором випадково ор1ентованих граток.

У четвертому Розл!л1 вивчасться рад!ац!йн! поверхнев!: моди в малих частниках ! взэе*кшя св!тла з речовиноо у диспергованому стан1. Головка увага пршалялась досл1даеннс оптичних властивос-тей ц1лькоупакованих субшкронних частанок плавленого кварцу Сае-росилу). Виб1р об'екту досл!джень був пов'язаний з двома причинами; отркманий г1дрол!зом у водневому полум'Г порошок 5ШЕ склада-еться з чгстинок, Форш яких луже близька до кул!, а оптичШ властивост1 характеризуються повноп 1зотроп!ев.' Ш обставини пом1тно спрощусть розглядувану модель. Разом с тим, доел илу взна система мала й свои специФ1ку, пов'язану з двома обставинами;

1) н& когна вваеати, що частники знаходяться у хвальов!й зон! св1тла. розс!яного !х сусШыа. Тут югуть грати значну роль му-льтилольн! взаемодН. а тому недопустимо дипольне наблигаккя С по ц!й причин! в даноку вппадку нешглнве застосування в!дсмо[ теорИ Мзксвела Гарнета);

2) при висок!6 концентрзиП розс1ювач!в ютэ викикати 1х част-кове упорядкування. Зокрэиз, треба праАмага до увага ту обсгаш-ку. ко частинки аэросилу, пгрвккн! роэм1рк яких. склздаэть 15-20нм, шжуть утюрсвати кластер:! о ростра:;: 1-2а<к. Окргно епко-

нан! BiiMiровакня густини иЦльноупакованого зеросилу показали, ко упаковка кластер1в i частинок. що його складавть, прпблизно однз-ков! 1 близьк! до максимально!: <f>=0.34=Г^а){.

. У робот! було визначено д1йсну й уявну частину д!електрично! проникност1 щ!льноупакованого зеросилу в облает! 1000-1300см"г» тобто в межах емуга поглинання, пов'яззноГ з поливаниями SJ-0 зв'язку. При цьому було використано методику, що поеднуе в co6i метод Escpl та метод ОГО св1тла. Як вIдомо, метод Евер!, во базуеться на Еим1рсвзнн1 в!днскеиня енергетичних коеф1ц1ент1в в1дбивання в р- ! s-поляризованому св!тл1 мае ряд перо ваг. По-перше, не мае значения зеув зображення по поверхн! приймача Соск1льки проводяться в!дносн! вим!ри). По-друге, не вводять похибок при великих кутах пад!ння мал! posMipn зразка 1 обкегення апертури. По-трете, в!дносн! 'вим1рввзння позбавляЕть нас необх!дност1 мати над!ЙниП еталон в!дбивноГ эдатност1. що тех зменшуе похибку експерименту.

В к1нцевому рахукку, математично задача виэначення .д!електрично1 прокикност! 2 дисперсно! система зводилась до. :м1к1м1зац1Г в коян1й точц1 функцИ

FCo) = | [ Лв.р,,«) - о^Си.р,) 1 |1/2 . (2)

де в!дпов!дпо модельн! Стеоретичн1) й експериментальн!

значения Rj/RB. N - число кут!в pv на я кик проводяться вим!ри. pt - вагов! функиИ.

,. 3 другого боку, застосуваигд методики ОПВ св!тла дозволило знехтувати провесами дифузного розс!яння Соск1льки у схем! ОПВ з ' дослЦяуванкм серояовщем взаешд1е затухаоча хвпля). адо дало мо~ злиз!сть отрпмзти коректШ результат».

Отримзна точя1сть була. по розрахунках.дяя ReeCa) кэ ripsae 2- 5%. для Ir.SC«) - нэ rlpse 8S. При цьс!.г/ загальний вигляд спек-

И

тр!в ReSCu) i ImSCw) показуе, шо вони поводять cede под!бно кла-сичн1й лоренцев!й модели з деякими ефективними параметрами, як! тех були розрахован!. Пор1вняння з д^електричною проникн1сти плавленого кварцу в масив! показуе, то цЦльна упаковка дисперго-ваного кварцу пов'язана з сильтш затуханиям коливань 1 зсувоы 1х резонансно! частота у напрямку зб!льшення. Але цей зсув (dim 15см"1) значно иэнший. Hi* розрахунковий зсув частота поверхнево-го оптичного фонону Счастоти Фрьол!ха) в1дносно об'емного поливного резонансу С61ля 80см"1). ftucHO це узгодкуеться з т1ев об-ставино», що для miльноупакованого дисперсного середовища значно сильшше проявлявть себе мультипольн1 взаемодП вищих порядк!в. резонансн! частоти яких Споверхнев! моди) для окремоГ сферич-ноГ частники зменшуються з ростом 1-, .

В той же час. показано, що отриман! результата не можна по-яснити з позшИ в1домих теоретичних моделей К1рквуда-1вона та Лушникова-Максименко-Симонова. як1. на думку автор!в. придатн1 для опису концентрованих дисперских систем.

Причин цього. як м!н1мум, три. По-перше, сазначен! да дел 1 враховусть лише нижч1 порядки в!дношення розм1ру частинок до довгани хвил! св!тла. По-друге, кластера масть форму, дещо в1дмшну в1д кул1. По-трете. суттеву роль шке вШгравати розпод!л клас-тер!в по розм!рах. Окремого розгляду вимагае також питания про допустим!сть у розрахунках. пов'язаних з налима частниками, об'емних значень д1електрично! проникност! плавленого ^кварцу. .,.::.;

П'ятий гх»д!л роботи присвичений пракладним аспектам та де-яким питаниям методики спектроскоп!Г ОПВ та поверхневих полярито-н!в. Тут обговоррсться когливост! реал!зац1Г великоГ довжшга пробегу ПЕХ. а також метода визначення параметр!в пл!еок, порушенпх прнповерхневих шар!в. нап1впров1днпкож>Г плазми з використанняк

СЗ)

спектроскоп! Г ПЛ.

Показано, то для досягнення велико! довжини пробегу ПЕХ ноже бути перспективним високочастотний ПП тонко! пл!вки з симет-ричнин оточённям. Для його довхини просЯгу Ь отримано наблияений вираз

де <1=чус. б- товщна пл!вки. е1,е2~ в!дпов!дно д1йсна й уявна частика Г! д!електрично! проникност!.

Проведена такой пор1вняльнаоц!ккаточност1 метод!в визна-чення плазшвоГ частоти в нап1впров!дниках, що внкористовувть положения м!н!муму . плаэмового в!дбивання (для зовн!шнъого в1дбявання ! ОПВ) 1деал!зованоГ системя - нап!внеск1нченного !зотропного однор!дного сере довила. При цьому похибка Еизначення ор записуеться у вигляд1

1<?<7. 1-1

р'

1 анал1зубться повед!нка л1н!йно-незалежних вим!рюваних параыетр!в а, ! в!дпов1дних часткових пох1дних. Остановлено, що для слабколегованих матер!ал!в б1льш чутливос до зм!ни ыр е. низь-кочастотна плазмон-фононна в!тка ПП, для сильнолегованих - висо-кочастотна. Кр'ш того, м!н!муми в спектрах зовн!шнього в!дбиван-ня (плазмсв! м!н1муми) б1льш чутлив1 до эм1ни ир. к!ж м!н!муш у спектрах ОПВ. 3-1ншого боку, для точност1 визначення частотного положения цих м!н!"мум!в справедливе обернене сп1вв!дношення.В Ш-лому пор!вняння метод!в спектроскоп!! ПП ! зовтшнього з!дбивання

показуе, цо у випадку слабкого затухания гшазмон!в Си т»1) б1лыл

р

точнии е перший метод. 1з зростанням величини затухания у=1/Т по-хибка обох штод!в зростае. Але метод зовн!шнього плазмового в!дбивання е б!льш над!йним. якш необх!дио отримата рухлив!сть

hocííb струну.

Анал1зуеться один !з запропонованих ран!ше методiв вивчення напiьпровiдникових I д1електричних пл1вок, то не в1дносяться до розряду тонких Сумова d/X« 1 порушубться) Иого застосування пов'язане !з вим!рюванням дисперсШних залежностей хвилеводних поляритошв СХШч pi3Hof поляризац1Г СЕ- 1 Н-типу) або з р1зним порядком моди. Математично вказаний метод вводиться до розв'язання лвох трансцендентних дисперс!йних р1вкянь bUhocho d

i с2 шйвки при ф1ксован1й для обохХП частот!:

Г F,= C^.d.k^.m^) = 0.. ' fm

{Fa= (vd.k^.^-.V « 0 . :СЮ

Тут сг i сэ - д!електрична пронккн!сть в!дпов!дно пл!вки й тдклааки. и-ноиер моди ХП. Показано, що основний внесок в похиб-ку розрахунку парам£-тр1в £г i d вносять tskí явища . як немоно-хрскатичн!сть пучка, його розходження 1 неточне встановлення хви-льового числа кк. Алэ точн!сть визначення сг i d блиэька до Tief, яка отримуеться в метод!-аналоз1, uto використовуе моди пленарного оптичного хвалевода Св област1 npo3opocTi).

Висновки шстять у codi основн! результата, отрииан! в робот i та загальн! висковки. Зм1ст заключения стосуеться подалышх перспектив та роавитку досл1дгень в розглядуваному напрямку.звер-таеться увага на деяк! прикладн! та методнчн! аспекти проведено!" робота.

0CH0BHI РЕЗУЛЬТАТИ I ВИСЮВКИ

Узагальнгачи результати проведених досл!дгень, ixwobhí Ix висновки можна представити у наступному вагляд1. *

1. Експериментально методами спектроскоп!Г ПП вперае заф!ксова-но так1 явища,яксаковiдпал рад!ац!йнизс дефект!в в !кплантовано-му 1онзми 0" n-QaÄs при к1кнатн!й температур!, генерац!в ПП на BopcTKifl поверхн! SíCSH s-поляризованим св!тлси (коротка повэрхнл

Ii

sKiK3e заборону на збудження s-поляризованих ПП). Iii результата показуоть нов1 можливост! спектроскоп! i ПП лля дослШгоння нетра-дицШних для неГ фозичних явищ.

" 2.Спектроскоп!я поверхневих полярптон!в 1 ОПВ св!тла допоБнен! новими методиками досл!дження оптичних властивостей речовики у конденсованому стан!. Це модиф!кований метод Ebepi у геомэтр!Г ОПВ, перспективний для досл!дження дисперсних систем, 1 кетод сп-тйм!заци дисперс1Яних залегностей ПП у шаруватих системах.

З.Отридано нов! експеряментальн! дан!, то стосусться.--довгиня npodlry ioHis 0* в арсенШ raniß; -рухливост! нос! Гв струму в iснно-1мплантованих приповерхневих шарах GaAs;

-параметров пл!вки анодного окислу на SIC, отриманого в режим! пробой;

-д!йсноГ й уявноГ частики ефективно! д1електрично! проникност! ц!лькоупакованого аеросилу в облает! коливань Si-0 зв'язку та в!дпов1дких ефективних параметр!в лоренцевого осцилятора .

4.Проведено анал1з повед1нки доветни пробегу поверхневих поляритон1в у пл!вковнх системах. В!дзначено, ею для досягнення велико! довжини npoöiry б!льш перспективними е ПП Свисокочастотна мода) тонких пл!вок з сииэтричним оточенням. Проведен! розрахунки показувть MoansiBiCTb значного зб!льшення довкини npoöiry ПП в облает! м!н1муму затухания Ш поблизу частот« ото поперечного оп-тичкого фонону пл1вки.

5. Проведено гнал1з кэтод1в визначення параметр!в нап!зпров!д-hzkoeoI плазми 1 тонких- пл!бок з використанням спектроскоп! Г зоз-н1шкього в!дбивання ! ОПВ са1тла. lieft акал1з вказуе ochobhî меха-Hisia формування.похибок параметр!в, ао визначасться. i дас зтгу зменинтн похибку результатов за рахунок вйбору реккму та робочоi точки.

В ц1лому могна зробити висновок. що мокливостI спектроскопы поверхневихполяритон1в I ОПВ светла те далеко не вичерлан!.

ВЗачаеться, ио ¡снують достатш передумови для II подальшого пог-

либлення I розвитку..

Основн 1 результата дисертаЩ [ опубл1кован1 у наступшх роботах:.

1. Диагностика гетероструктур методом спектроскопии поверхностных и волноводньк поляритонов /Е.Ф. Венгер, А. В. Гончаренко. Ю. А. Пасечник и др. // Тез. докл. Всес. конф. "Поверхность-89". - Черноголовка. 1839. -С. 178.

2. Венгер Е.Ф.. Гончаренко А. В.. Пасечник В. А. Влияние диссипации энергии на дисперсно волноводных поляритонов // Тез. докл. ХП Всес. конф. по физике полупроводников. - Киев. 1990. -Ч. 2.с. 278.

3. Лиагностика иокно-легированньи слоев в полупроводниках оптическими методами отражательной спектроскопии, ЫПВО и эллипсометрии / Е.Ф.Венгер, А.В.Гончаренко. Н.Л.Дмитрук и др.// Тез. докл. Респ. научно-техн. конф. "фоблемы интегральной МДП-электрони-ки" -Киев, 1990. - С. 79.

4. Особенности оптических свойств пленок на карбиде кремния, полученных в пробойном реюше после анодного окисления / Е.ф. Венгер. А. 8. Гончаренко. Ю. А. Пасечник и др. //Оптоэлект-роника и полупроводниковая техника. - 1991. - Вьп. 19. - С. 48-51.

5-Оптические исследования ионной имплантации компенсирующей примеси в сильнолегировзнньй арсенид галлия / Н. Л.Лметрук, Е. Ф. Венгер, А. В. Гончаренко и др. / Тез. докл. Ш -Всес. конф. "йонно-лучевая модификация полупроводников и других материалов микроэлектроники".- Новосибирск. 1991. - С. 78.

6.Венгер Е.Ф., Гончаренко А.В.. Пасечник НА. Анализ метода определения параметров пленки по дисперсиомнш зависимостям волно-водных поляритонов // Курнал прикладной спектроскопии-: - 1891. -

а-3.879*

Т. 54, Л1> 4,— С. 622—С26.

7. Влияние ионной имплантации компенсирующей примеси на оптические свойства п+—ОаАв/Е. Ф. Венгер, А. В. Гончаренко и др.//Физика и техника полупроводников,— 1992,— Т. 26, № 2,— С. 352—357.

8. Венгер Е. Ф., Гончаренко А. В., Пасечник Ю. А. Б-поляризованные поляри-тоны на шероховатой поверхности полупроводника//Письма в ЖТФ.— 1992.— Т. 18, вып. 3,—С. 63—66.

9. Сравнительная оценка методов спектроскопии отражения н поверхностных поляритонои. при определении частоты собственных колебаний полупроводниковой плазмы / Е. Ф. Венгер, А. В. Гончаренко, Ю. А. Пасечник и др. Ц Журнал прикладной спектроскопии.— 1992.— Т. 56, № 3.— С. 461—466.

10. Доонджеиня шнно-компенсованих приповерхневих шарж патвпров1дника онтичними методами/Е. Ф. Венгер, А. В. Гончаренко, М. Л. Дмитрук та ш./, Украшський фвичний журнал.— 1992.— Т. 37, № 5.— С. 788—795.

11. Венгер Е. Ф., Гончаренко А. В., Завадский С. Н. Уравнение дисперсии поверхностных поляритонов тонкой пленки // Письма в ЖТФ.— 1992.— Т. 18, вып. 15,— С. 64—69.

12. Низкотемпературный отжиг пластин йаАз, имплантированных ионами 0*1 Н. Л. Дмитрук, Е. Ф. Венгер, А. В. Гончаренко и др.//Письма в ЖТФ.— 1992,—Т. 18, вып. 20.—С. 41—46.

ГОНЧАРЕНКО Анатолш Володимирович

Поверхнев1 електромагштш збудження в розупорядкованих системах na ochobí GaAs, SiC i Si02

Пиписано до друку 7.12.92. Формат 60x84Vi6. nanip офсетннй. Офсетний друк. Ум. друк. арк. 0,93. Тираж 100 прим. Зам. 1879к.

ВПП корпорацп УкрНТ!, 252171, Ктв-171, вул. Горького, 180.