Поверхностные процессы в слоистых структурах и акустоэлектронные методы их исследования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Симаков Иван Григорьевич

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СЛОИСТЫХ СТРУКТУРАХ И АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иркутск 2005

Работа выполнена в Отделе физических проблем при Президиуме Бурятского научного центра СО РАН, г. Улан-Удэ

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор

Дандарон Гунга-Нимбу Бидьяевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Мецик Михаил Степанович

доктор физико-математических наук, щюфессор

Потапов Алексей Алексеевич

Ведущая организация: Институт физики полупроводников

СО РАН г. Новосибирск

Защита диссертации состоится "21" декабря 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.074.04 при Иркутском государственном университете по адресу: 664003, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 20, физический факультет ИГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Иркутского государственного университета

Автореферат разослан "2/" ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.074.04 при ИГУ

к. ф.-м. н., доцент Б.В. Мангазеев

2 ем6

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Слоистые структуры находят широкое применение в датчиках регистрации и измерения электрофизических и неэлектрических величин современных систем мониторинга окружающей среды. Для создания новых функциональных устройств необходимо более глубокое понимание физической природы поверхностных явлений и процессов в слоистых структурах. Важным инструментом изучения гетерогенных поверхностных процессов являются акустоэлектронные (АЭ) методы исследования.

Основой АЭ методов исследования являются волны рэлеевского типа -упругие возмущения, распространяющиеся вдоль плоской поверхности твердых тел. Энергия поверхностных волн сосредоточена в слое толщиной порядка длины волны. В пьезоэлектрической подложке поверхностные акустические волны (ПАВ) рэлеевского типа сопровождаются переменными электрическими полями, проникающими как в слой, в котором распространяется волна, так и за его пределы. Значения скорости и затухания ПАВ зависят от обмена энергией между акустической и электронной подсистемами в приповерхностном слое подложки и в пленке, сформированной на ее поверхности. Формализм описания ПАВ, распространяющихся в тех или иных неоднородных средах, в основном разработан.* Основные соотношения получены в рамках упругой континуальной модели. При этом, как правило, не учитывались способы получения реальной поверхности твердого тела и технологические особенности ее обработки.

На акустические параметры приповерхностного слоя твердого тела влияют процессы селективной адсорбции. Взаимосвязь параметров, характеризующих процесс адсорбции, и акустических параметров твердого тела практически не изучена.

Значительный физический интерес представляет изучение поверхностных процессов в островковых металлических пленках, которые успешно применяются в качестве холодных катодов, датчиков физических величин и элементов микроэлектроники. Для контроля эмиссионных характеристик холодных катодов в процессе их изготовления могут быть использованы ПАВ, поэтому большое значение имеет специальное изучение процессов электрон-фононного взаимодействия в системе «подложка - островковая металлическая пленка».

Для исследования поверхностных процессов в слоистых структурах необходимы чувствительные методы измерения затухания и скорости ПАВ. Чувствительность существующих методов не достаточно высокая, поэтому разработка методов определения малых изменений затухания и скорости поверхностных акустических волн представляется весьма актуальной.

*Биркжов C.B., Гуляев Ю.В., Крылов В.В., Плесский В.П. Поверхностные акустические волны в неоднородных средах. М.: Наука, 1934-444*.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА [

—

Целью диссертационной работы является исследование поверхностных явлений и процессов в граничных слоях и тонких пленках акустоэлек-тронными методами, а также разработка чувствительных методов измерения основных параметров поверхностных акустических волн.

Задачами исследования являются:

1. Развитие теории адсорбционных процессов, процессов релаксации и акустоэлектронного взаимодействия в граничных слоях и тонких пленках.

2. Развитие аналитических методов, описывающих взаимодействие поверхностных акустических волн с тонкими пленками и граничными слоями, сформированными на поверхности твердого тела.

3. Разработка методов измерения затухания и скорости поверхностных акустических волн.

4. Экспериментальное исследование процесса роста тонких твердых пленок и акустоэлектронного взаимодействия в них.

5. Экспериментальное исследование формирования граничных слоев воды и релаксационных процессов в адсорбированной воде.

Основным инструментом получения экспериментальных научных фактов служат АЭ методы, которые, кроме того, являются предметом исследования. Дополнительно были использованы другие методы изучения поверхностных явлений: эллипсометрия, метод кварцевых микровесов, электронография, просвечивающая электронная микроскопия.

Физика поверхностных явлений рассмотрена на базе методов термодинамики. Теоретические расчеты распространения ПАВ с учетом влияния поверхностных явлений проведены с использованием преимущественно континуального подхода, аналитические выражения в линейном приближении получены из известных строгих решений. Оценки с использованием аналитических выражений сопоставляются с численными расчетами строгих зависимостей и сравниваются с результатами эксперимента.

В экспериментальных исследованиях использовались пьезоэлектрические подложки с оптически полированной поверхностью (ниобат лития, гер-манат висмута, пьезокварц). Адсорбционные слои и пленки, полученные термическим напылением, формировались на очищенных тлеющим разрядом рабочих поверхностях подложек. Возбуждение и регистрация ПАВ производилась преобразователями встречно-штыревого типа. Измерения амплитудных, фазовых и частотных параметров сигнала выполнялись радиоэлектронными методами. Контроль электрофизических и акустических свойств исследуемых структур осуществлялся как известными, так и специально разработанными методами.

Научная новизна

В работе получило дальнейшее развитие научное направление: исследование акустоэлектронными методами поверхностных явлений и процессов в слоистых структурах. Это направление соответствует современной тенденции развития физических методов исследования граничных слоев и тонких пленок. Представленные в диссертации результаты получены впервые. К новым результатам можно отнести: уравнение для определения энергии полимолекулярной адсорбции паров полярных жидкостей (воды); формулы, позволяющее оценить поверхностное натяжение твердого тела по результатам измерения изотермы адсорбции и изменения скорости ПАВ; аналитические формулы, описывающие взаимодействие ПАВ с тонкими жидкими слоями и твердыми пленками.

Акустоэлектронные методы впервые применены для исследования следующих поверхностных явлений и процессов: 1) явления модификации физических свойств воды в граничной фазе; 2) процессов зарождения и роста островковых металлических пленок; 3) релаксационных процессов в адсорбированной воде; 4) релаксационных процессов в островковых пленках золота.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Изменение поверхностного натяжения твердого тела при адсорбции газа или пара твердой поверхностью приводит к уменьшению скорости упругих поверхностных волн и увеличению теплоемкости приповерхностной решетки.

2. Предложенная формула для определения энергии полимолекулярной адсорбции пара через объемные параметры полярной жидкости позволяет уточнить модель образования адсорбционного слоя воды с учетом зависимости энергии адсорбции от толщины слоя и получить изотерму адсорбции, описывающую формирование слоя на всех стадиях процесса.

3. Отличие физических свойств воды в граничной фазе от свойств воды в объемной жидкой фазе выражается в возрастании плотности, вязкости и времени диэлектрической релаксации, а также в уменьшении давления насыщенного пара адсорбированной воды.

4. Особенность акустоэлектронного взаимодействия в островковых металлических пленках проявляется в том, что максимальное затухание поверхностных акустических волн имеет место при постоянном значении сопротивления пленки независимо от напыляемого на данную пьезоэлектрическую подложку металла.

Практическая ценность диссертации заключается в том, что разработан новый чувствительный метод измерения скорости и затухания упругих поверхностных волн. Совмещены дополняющие друг друга методы исследования островковых металлических пленок - акустоэлектронный метод и метод просвечивающей электронной микроскопии. Кроме того, на базе иссле-

дований акустоэлектронного взаимодействия, поверхностных явлений и процессов в слоистых структурах предложены ПАВ-устройства мониторинга окружающей среды.

Научная обоснованность и достоверность экспериментальных результатов подтверждается согласованностью результатов при измерении электрофизических характеристик разработанными АЭ методами и известными апробированными методами, проведением дополняющих друг друга контрольных измерений. Достоверность и обоснованность теоретических расчетов обеспечивается тем, что они получены на основе известных уравнений термодинамики, физической акустики и физики твердого тела, корректностью постановки решаемых задач и выбора исходных положений.

Личный вклад автора заключается в разработке теоретических моделей, разработке и изготовлении экспериментальных установок, выполнении измерений и численных расчетов, анализе и обобщении результатов исследований.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на следующих всесоюзных и международных симпозиумах, конференциях и совещаниях: Всесоюзных совещаниях и семинарах по упругим поверхностным (поверхностным акустическим) волнам (Новосибирск, 1976, 1978, 1979, 1990); IX-XIII Всесоюзных конференциях по квантовой акустике (физической акустике твердого тела) и акустоэлектронике (Москва, 1976; Ташкент, 1978; Саратов, 1983; Кишинев, 1989; Ленинград, 1991); I и II Международных симпозиумах «Поверхностные волны в твердых телах и слоистых структурах» (Новосибирск, СССР, 1986; Варна, Болгария, 1989); V Международной научно-технической конференции «Микроэлектроника '86» (Пловдив, Болгария, 1986); IX и X Международных конференциях по поверхностным силам (Москва, 1990, 1992); XXIX, XXXII и XXXV Международных коллоквиумах (Ильменау, ГДР, 1984, 1987, 1990); Международной конференции «Ультразвук '91» (Париж, Франция, 1991); XV Генеральной конференции по конденсированным средам (Бавена-Стреза, Италия, 1996 г.); VIII Международной конференции по колебаниям на поверхности (Бирменгем, Англия, 1996); Всесоюзной конференции «Акустоэлектронные устройства обработки информации на поверхностных акустических волнах» (Черкассы, 1990); семинарах НТОРЭС им. A.C. Попова и других отраслевых семинарах и совещаниях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Общий объем диссертации 141 страница, из них 39 рисунков, 4 таблицы, список использованной литературы из 125 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследований, сформулированы цель, поставленные задачи, объект и предмет исследования, указан метод исследования и аргументировано его использование, определены научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность полученных результатов и кратко изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ работ, отражающих современное состояние исследований поверхностных явлений и процессов в граничных слоях и тонких пленках. Рассмотрены работы посвященные изучению формирования жидких и твердых слоев и исследованию акустоэлектронного взаимодействия в слоистых структурах. Делается вывод о целесообразности использования поверхностных акустических волн для анализа физических явлений и процессов в слоистых структурах.

Во второй главе представлены оригинальные результаты, описывающие феноменологию влияния адсорбции на теплофизические свойства поверхности твердого тела. Показано, что уменьшение свободной поверхностной энергии, происходящее при адсорбции, сопровождается изменением упругих постоянных приповерхностного слоя твердой адсорбирующей подложки, которое приводит к уменьшению скорости рэлеевских волн. Получено уравнение, связывающее относительное изменение скорости ПАВ А у/у и поверхностное натяжение твердого тела у с изотермой адсорбции пара Г(р):

где кв - постоянная Больцмана. Уравнение (1) позволяет определять поверхностное натяжение твердого тела, используя экспериментально измеренную изотерму адсорбции Г(р/рл) и соответствующее изменение скорости ПАВ.

Используя взаимозависимость тепловых и упругих параметров твердого тела, выявлен вклад рэлеевских мод в поверхностную теплоемкость. Показано, что поверхностная теплоемкость твердого тела С, обратно пропорциональна квадрату скорости рэлеевских волн, следовательно, А С/С, = -2Аи/и. С учетом связи изотермы адсорбции газа на твердой поверхности с изменением скорости поверхностных волн (1), получена зависимость теплоемкости приповерхностного слоя твердого тела от параметров адсорбции.

На основе теории свободного объема рассмотрены особенности формирования адсорбционного слоя полярной жидкости (воды). Для анализа полимолекулярной адсорбции паров полярных жидкостей была использована модель, в которой энергия адсорбционного взаимодействия зависит от толщины адсорбционного слоя. На базе этой модели получено выражение для расчета дополнительной (сверх теплоты конденсации) энергии адсорбции:

(1)

ЕЩ-

NATt 2

(1-а,АГ)

(2)

где а, - коэффициент теплового расширения жидкости, QL = ИЛЕ1 - скрытая

теплота испарения (конденсации) в расчете на моль вещества, ЫА - постоянная Авогадро, Т\ - температура объемной воды 3 в измерительной ячейке б, Т2 - температура адсорбированной воды 4 (одинаковая с температурой подложки 5, Тг > Г]). Результаты оценки величины этой дополнительной энергии для воды представлены на рис. 1. По оси абсцисс отложено относительное

Д Е/Е, %

p/ps 1

Зависимость p/ps от Т

A R{TX T2J

Рис 1. Отличие энергии полислой-ной адсорбции молекул воды от скрытой энергии испарения.

давление пара воды р/р,, используются верхняя логарифмическая (кривая /) и нижняя линейная (кривая 2) шкалы. По оси ординат отложено относительное отличие энергии адсорбции Е(И) от скрытой энергии испарения Еь.

Рассчитанная на основе выражения (2) зависимость относительного изменения энергии полимолекулярной адсорбции от давления водяного пара использована для модификации известного уравнения БЭТ (С. Брунауер, П. Эмметт, Э. Теллер). В результате сравнения с изотермой БЭТ выявлено, что модифицированная изотерма значительно лучше отвечает полимолекулярной адсорбции пара. Она хорошо описывает формирование адсорбционного слоя, как на начальной, так и на завершающей стадиях процесса.

Проведен анализ взаимодействия поверхностных акустических волн с тонкими твердыми пленками и жидкими граничными слоями на поверхности изотропного твердого тела и поверхности пьезоэлектрика. Показано, что в случае жидкого и твердого слоев малой толщины дисперсия скорости ПАВ может быть описана линейными аналитическими зависимостями. Получены приближенные формулы для описания дисперсии скорости ПАВ в системе «тонкий слой - изотропное твердое полупространство», показано, что относительное изменение скорости ПАВ пропорционально hTk или kh. В случае

жидкого слоя формула получена с применением формализма вытекающих поверхностных волн. Коэффициент пропорциональности в основном определяется акустическими параметрами жидкости и твердого тела. Случай твердого слоя более сложен, поскольку приходится учитывать упругие параметры твердого тела и твердого слоя. Предельно упростить коэффициент пропорциональности стало возможным при использовании полученных на основе численного анализа аппроксимирующих выражений для комплекса упругих параметров подложки.

Получены дисперсионные уравнения, описывающие взаимодействие ПАВ с носителями заряда в проводящей пленке на поверхности пьезоэлек-трика. Показано, что относительное изменение скорости ПАВ для тонкого слоя (пленки) на поверхности пьезоэлектрика при учете только электрической нагрузки также пропорционально ЫХ или кк. Рассмотрено три случая: твердая диэлектрическая пленка, жидкий диэлектрический слой и полупроводящая пленка. В линейном приближении получены соответствующие каждому случаю выражения для затухания и изменения скорости ПАВ.

Изменение скорости ПАВ в системе «тонкий жидкий слой - пьезоэлек-трик», учитывающее механическую А и электрическую В природу возмущения условий распространения волн, определяется выражением:

г \ .

V к

Р/у/

Х£<дК+пК2

(3)

где £р = (е^е,, - гу})111

^ РА " (е„+1) , .р - - диэлектрическая проницаемость, выраженная через

соответствующие компоненты тензора диэлектрической проницаемости пьезоэлектрика, р/ и р( - плотность жидкости и плотность твердого тела, 6Л = агссоз^/и.) - угол, под которым звуковые волны распространяются в слое жидкости, V/- скорость звука в жидкости, vs - скорость поверхностной войны. Здесь К- коэффициент электромеханической связи. Для волновых чисел рэлеевских волн в случае «закороченной» ка и «свободной» К, поверхности К2/2 = (к0-к„)/к0.

И

1'

б

гЧЙ ЙиЬ-

2' 3'

Рис. 2. Линия задержки (а) и блок-схема установки (б) для измерения малых изменений затухания и скорости поверхностных акустических волн.

Разработан новый оригинальный метод измерения малых изменений затухания и скорости поверхностных акустических волн (рис.2), который основан на интерференции волн, возбуждаемых одновременно двумя излучаю-

щими преобразователями (Г и 2') и регистрируемых третьим приемным преобразователем 3'. Излучающие преобразователи соединены параллельно и подключены к выходу ВЧ генератора 1. Сигнал, регистрируемый приемным преобразователем 3', пройдя усилитель 2, попадает на вход осциллографа или другого измерительного устройства 3 (рис. 1,6). Частоту электрического сигнала, подаваемого на излучающие преобразователи Г и 2', настраивают так, чтобы на приемном преобразователе регистрировался сигнал минимальной амплитуды, т.е. в результате интерференции волн за пределами системы излучающих преобразователей поля ПАВ нет.

Проведен анализ факторов, уменьшающих чувствительность метода. Влияние основных паразитных сигналов устранено в модифицированном варианте реализованного в установке метода, чувствительность которого при регистрации изменений скорости составила порядка Ю-8 отн. ед. и примерно 10"5 дБ/см - при измерениях изменений коэффициента затухания.

Третья глава посвящена описанию разработанного АЭ метода исследования граничных слоев полярной жидкости и результатам экспериментального изучения модификации физических свойств воды в граничной фазе. Экспериментально получены изотермы относительного изменения скорости ПАВ bviv в зависимости от относительного давления водяного пара pip,. Показано, что изменение скорости ПАВ от давления пара имеет нелинейный характер, определяемый зависимостью толщины слоя от степени влажности, и растет с увеличением частоты.

На основе изотерм Av/v(p/ps) проведено исследование зависимости скорости ПАВ от частоты при фиксированных значениях толщины адсорбционного слоя. Обнаружено нарушение нормальной линейной дисперсии скорости ПАВ, которое может быть следствием частотной зависимости скорости звука в адсорбированной воде или частотной зависимости диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. Характер изменения скорости ПАВ от толщины слоя адсорбированной воды, кроме частотной зависимости ее физических свойств, указывает на наличие в слоистой структуре релаксационного процесса.

В результате проведенных численных и экспериментальных исследований было показано, что нарушение нормальной дисперсии скорости ПАВ имеет место вследствие аномалии частотной зависимости диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. Зависимость диэлектрической проницаемости адсорбированной воды от относительного давления ее пара показана на рис. 3. Кривая 1 соответствует частоте /=43,2 МГц, а кривая 2 -388,8 МГц. Характер зависимости указывает на наличие релаксационного процесса со временем релаксации т ~ 10~8 с. Ближайшим по времени релаксационным процессом (со временем релаксации порядка 10"' с) в объемной воде является дипольная диэлектрическая релаксация (релаксация Дебая).

20 °с 1

Рис. 3. Зависимость действительной части комплексной диэлектрической проницаемости адсорбированной воды от относительного давления пара.

/ - на частоте 43,2 МГц, 2 - на частоте 388,8 МГц.

0,4 0,5

0,6

0,7

0,8 0,9

р/р,

Частотная зависимость комплексной диэлектрической проницаемости диэлектрика с полярными молекулами, в частности воды и льда, в области частот, соответствующих дипольной релаксации Дебая, может быть представлена выражением (4), в котором е' и г"- действительная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости:

£, =е +уе =£м+-

е. -е„

(4)

1-ушт

где £/; е„ е„ - соответственно низко - и высокочастотный предел области дисперсии; ш = 2л/- круговая частота; т - время релаксации.

При малых значениях толщины жидкого слоя, когда справедливо линейное приближение (3), действительная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости жидкости в слое связаны с затуханием а и изменением скорости Аи поверхностных акустических волн выражениями:

Е =

е =

(5)

(6)

где a.f- коэффициент ослабления звука в жидкости, учитывающий потери на вязкое трение (в воде ау//2 = 2510"|7Нп/см).

В исследованном диапазоне частот (20-400 МГц) при постоянной толщине слоя экспериментально обнаружена аномалия дисперсии диэлектрической проницаемости адсорбированной воды, обусловленная дипольной релаксацией. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости воды в твердой фазе (лед), в жидкой фазе и граничной фазе представлена на рис. 4.

103 10 5 10 7 109 10 " со, рад/с

Рис. 4. Зависимость диэлектрической проницаемости воды в твердой, жидкой и граничной фазах от частоты. 1 - лед при температуре 0 °С, 2- адсорбированная вода (20 °С, р/р, = 0,7), 3 - вода (20 °С).

Кривые 1, 2, 3 дисперсии диэлектрической проницаемости соответственно льда, адсорбированной воды и жидкой воды построены с использованием действительной части уравнения Дебая (4). Экспериментальные данные диэлектрической проницаемости адсорбированной воды (рис. 3 и 4) были получены на основе уравнений (5) и (6).

Существенное увеличение времени дипольной релаксации возможно вызвано изменением структуры воды в слое под влиянием поля поверхностных сил кристалла. Из анализа экспериментальных данных следует, что дисперсия диэлектрической проницаемости адсорбированной воды достаточно хорошо описывается уравнением Дебая. Предположено, что с уменьшением температуры воды и толщины слоя структурирующее воздействие адсорбирующей поверхности усиливается, именно это приводит к возрастанию вязкости и времени диэлектрической релаксации адсорбированной воды.

Рассмотрены особенности полимолекулярной адсорбции пара воды на f

поверхности ниобата лития. Экспериментально показано, что толщина адсорбционного слоя воды с повышением давления растет не линейно и при давлении р=р, имеет конечную величину h0 = 13 нм. По всей вероятности, изменение структуры жидкости в слое под действием поля поверхностных сил проявляется в отличии давления насыщенного пара над поверхностью адсорбированной воды от давления пара над поверхностью объемной воды.

Изучен характер изменения плотности адсорбированной воды в диапазоне температур, в котором в объемной воде наблюдается максимальное значение плотности. Установлено, что тепловое расширение адсорбированной воды происходит монотонно, без минимального объема, ее плотность при температуре 4°С больше, чем плотность объемной воды.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования процессов формирования тонких пленок на основании изучения аку-стоэлектронного взаимодействия ПАВ с островковыми металлическими пленками, представлены результаты исследования акустоэлектронного взаимодействия в тонких металлических пленках и пленках антимонида индия и результаты анализа особенностей поглощения ультразвука в пленках халько-генидного стекла.

Разработана методика напыления островковых металлических пленок, тонких пленок антимонида индия и пленок халькогенидного стекла, позволяющая получать объекты с воспроизводимыми параметрами и свойствами. Была разработана и изготовлена технологическая оснастка, которая обеспечивает возможность контролировать толщину пленки, измерять затухание и скорость ПАВ, проводить одновременно акустоэлектронные и электронно-

oJam

0,5

0

0,001 0,01 0,1 1 10 100 aja )

Рис. 5. Электронно-микроскопические фотографии островковой пленки золота в стадиях формирования, соответствующих выделенным участкам зависимости электронного затухания ПАВ от поверхностной проводимости пленки.

микроскопические исследования, определять высокочастотную проводимость пленок.

Взаимодействие ПАВ с носителями заряда в островковых металлических пленках носит релаксационный характер. При анализе взаимодействия важен выбор модели проводимости, которая в свою очередь зависит от структуры островковой пленки. Изменение структуры пленок золота продемонстрировано электронно-микроскопическими снимками последовательно возрастающей толщины (рис. 5). Снимки соответствуют пленкам, полученным на разных стадиях их формирования. Кроме этого снимки и структура островковых пленок соответствуют выделенным (обозначенным на кривой а/ат(а/ст,„) буквами от а до е) этапам взаимодействия ПАВ с электронами проводимости.

Из анализа электронно-микроскопических снимков следует, что пленка имеет островковую структуру, размер островков в районе максимального затухания ПАВ порядка 50—100 нм. Дискретность структуры пленки позволяет утверждать, что диффузионные потоки, сглаживающие распределение свободных носителей заряда вдоль волны, для островковой пленки несущественны. Показано, что в этом случае затухание ПАВ, обусловленное АЭ взаимодействием а (дБ/см), определяется выражением

а К2е.е0 Я

а = 4,34—--" 0 ' . , (7)

1 + (1/,(е, +1)80Л,)2

и достигает максимальной величины ат при ^ = Ят и при условии

Здесь Д, (Ом/а) - поверхностное сопротивление (сопротивление участка пленки с одинаковой длиной и шириной в плоскости подложки), 8о = 8,854-10"12 Ф/м - диэлектрическая проницаемость вакуума.

В случае отсутствия диффузионных эффектов теория АЭ взаимодействия приводит к выводу, что поверхностная проводимость островковой пленки при максимальном значении коэффициента электронного затухании ПАВ не зависит от рода напыляемого металла, и является постоянной величиной для данной пьезоэлектрической подложки. Эта особенность АЭ взаимодействия, следующая из выражений (7) и (8), была подтверждена экспериментально для островковых пленок разных металлов (Аи, А§, А1, Си, вп), напыляемых на поверхность трех различных пьезоэлектрических подложек (кварц, ниобат лития, германат висмута).

Результаты измерения поверхностной проводимости зависят от условий формирования островковой пленки, ее структурной однородности и методики измерения поверхностного сопротивления. Поверхностное сопротивление пленки может различаться в результате образования структурно неоднородных участков при ее формировании, что проявляется как отличие высокочастотной проводимости, измеренной АЭ методом, от проводимости, измеренной на постоянном токе.

(8)

Электрон-фононное взаимодействие в малых металлических частицах (островках) может быть ослаблено настолько, что преобладающим окажется взаимодействие электронов, которое не зависит от размера островка. Это приводит к отрыву температуры электронной подсистемы от температуры фононной, к разогреву электронного газа и возникновению эмиссии электронов. На этом эффекте основана работа «холодных катодов», оптимальные характеристики которых зависят от структуры островковых пленок. Было выявлено, что с улучшением эмиссионных характеристик островковых пленок увеличивается значение максимального затухания ПАВ. Например, для пленок золота, напыляемых при комнатной температуре на подложку ниоба-та лития, поверхностная проводимость, при которой наблюдается максимальное затухание ПАВ, практически совпадает с поверхностной проводимостью, соответствующей максимальной величине тока эмиссии. Величина затухания при наибольшем поглощении ПАВ составляет 83-87 % от максимально возможного расчетного значения затухания.

Важную информацию о зарождении и стадиях роста островковых металлических пленок дает изучение релаксационных явлений. Структурная перестройка островковой пленки характеризуется тем, что прерывание процесса напыления на какой-либо стадии формирования пленки приводит к релаксационному изменению поверхностного сопротивления пленки и параметров ПАВ от значений, достигнутых при остановке напыления до новых равновесных значений. Особенности кинетики релаксационных процессов в островковой пленке можно объяснить одновременно протекающими процессами - гетеро-диффузией адатомов металла, миграцией мелких островков, миграционной коагуляцией, коалесценцией и автокоалесценцией. Экспериментальная зависимость электронного затухания ПАВ от поверхностного сопротивления ост-

а/ат

6. Релаксацион-;нение поверх-сопротивления )нного затуха-! при прерыви-ылении остров-;нки золота.

0,5

1

(°) - остановка напы-

( •) - окончание релаксационного изменения в пленке.

107

10е

105 " ' "*/?,, Ом/а

ровковой пленки золота, полученная в режиме прерывистого (дискретного) напыления, представлена на рис. 6. Характер релаксационных изменений затухания и скорости ПАВ, происходящих после остановки напыления, меняется на разных этапах формирования пленки. Его особенности позволяют выявить стадии роста островковой пленки, которые характеризуются соответствующими структурными преобразованиями.

В результате миграционной коагуляции островки начинают сталкиваться, между ними образуется мостик, один из островков притягивается к другому, после этого они соединяются по схеме жидкоподобной коалесценции. Вследствие автокоалесценции некоторые островки разъединяются. Структурная перестройка островковой металлической пленки продолжается интенсивным процессом образования мостиков, срастанием островков, формированием «лабиринтной» и «сетчатой» структуры.

В результате экспериментального исследования взаимодействия ПАВ с носителями заряда в быстроконденсированных пленках антимонида индия выявлено, что в интервале температур (120-200) К пленка находится в высо-коомном состоянии, при температуре ~ 200 К переходит из высокоомного в высокопроводящее состояние и при температуре ~ 240 К пленка переходит в состояние с проводимостью, характерной для полупроводниковой пленки. При температуре ниже критической кристаллизация идет в твердом состоянии из аморфной фазы в конечную фазу через промежуточные метастабиль-ные кристаллические структуры. При температурах выше критической (для 1пБЬ Ткр = 400 К) - минуя метастабильные фазы в конечную.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлено влияние адсорбции на упругие характеристики приповерхностного слоя твердого тела. В результате теоретического анализа получены: а) уравнения, характеризующие изменение тепловых и упругих параметров приповерхностного слоя твердого тела при адсорбции; б) уравнение для рас- р чета энергии полимолекулярной адсорбции паров полярных жидкостей.

2. Разработаны аналитические методы, описывающие взаимодействие поверхностных акустических волн с тонкими пленками и граничными слоями на поверхности твердого тела. Получены аналитические выражения для описания дисперсии скорости ПАВ в тонком жидком слое или твердой пленке на поверхности пьезоэлектрика. Показано, что механическая и электрическая составляющие дисперсии скорости ПАВ в этих слоистых системах могут быть учтены аддитивно.

3. Рассмотрены акустоэлектронное взаимодействие и процессы релаксации в граничных слоях полярных жидкостей и тонких твердых пленках на поверхности твердого тела. Показано, что в адсорбированной воде время диэлектрической релаксации больше чем в объемной воде, что процесс диэлек-

трической релаксации в адсорбированной воде может быть описан уравнением Дебая. Предложены уравнения для анализа максвелловой релаксации носителей заряда в островковых металлических пленках.

4. Экспериментально исследованы формирование граничных слоев воды и релаксационные процессы в адсорбированной воде. Установлено, что влияние поверхности твердого тела проявляется в отличии физических свойств воды в граничной фазе от свойств воды в объемной жидкой фазе. Показано, что с уменьшением толщины и температуры граничного слоя воздействие адсорбирующей поверхности увеличивается. Это проявляется в возрастании плотности, вязкости и времени диэлектрической релаксации адсорбированной воды, которое увеличивается на 2 - 3 порядка.

5. На основе акустоэлектронного метода и дополняющего его метода просвечивающей электронной микроскопии проведено экспериментальное исследование процесса роста твердых пленок и акустоэлектронного взаимодействия в них. Экспериментально исследованы формирование и морфологическая эволюция тонких металлических пленок. Показано, что пленки имеют островковую структуру, для пленок золота размер островков в районе максимального затухания ПАВ порядка 50-100 нм.

6. Исследовано акустоэлектронное взаимодействие в процессе роста островковых металлических пленок, выявлено его влияние на их эмиссионные характеристики. Было показано, что значение максимального затухания ПАВ увеличивается с ростом тока эмиссии островковых пленок, для золота затухание составляет 83-87 % от расчетного значения. Наибольшее затухание ПАВ и максимальный ток эмиссии островковых пленок наблюдаются при практически одинаковой поверхностной проводимости.

7. Разработан оригинальный чувствительный метод измерения малых изменений затухания и скорости поверхностных акустических волн. Чувствительность модифицированного варианта реализованного в установке метода составила при регистрации изменений скорости ~ 10~8 и ~10~5 дБ/см -при измерениях изменений коэффициента затухания.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Acoustoelectric method for researches and control processes on surface / G.B. Dorjin, I.G. Simakov, V.D. Bazarov // Surface Wave In Solids And Layered Structures: Proc. Inter. Symp. Novosibirsk, 1986. V. 2. P. 335-338.

2. Базаров В.Д., Басанов В.Б., Доржин Г.Б., Симаков И.Г. Измерение малых затуханий и изменений скорости ультразвуковых поверхностных волн // Акуст. журн. 1978. Т. 24; Вып. 6. С. 813-815.

3. Доржин Г. Б., Симаков И. Г. Акустическое исследование адсорбированных слоев жидкостей // Акуст. журн. 2002. Т. 48; № 4. С. 499-503.

4. Релаксационные процессы в неоднородных адсорбционных слоях полярных жидкостей / Симаков И.Г., Доржин Г.Б. Гомбоев Р.И. // Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр. Ин-та гидродинамики СО РАН. Новосибирск, 1999. Вып. 115. С. 139-142.

5. Вытекающие поверхностные волны в твердых телах, нагруженных жидкостью или газом / И.Г. Симаков // Динамика сплошной среды: Сб. науч. тр. Ин-та гидродинамики СО РАН. Новосибирск, 2002. Вып. 121. С. 179-182.

6. Определение малых изменений скорости и затухания поверхностных акустических волн / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Сб. трудов XIII сессии Росс. Акуст. Общества. М.: ГЕОС, 2003. Т. 1. С. 113-116.

7. Поверхностные акустические волны в многофазной системе / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Динамика сплошной среды: Сб. науч. трудов Ин-та гидродинамики СО РАН. Новосибирск, 1999. Вып. 115. С. 132-135.

8. Диссипация энергии ПАВ в конденсированных средах / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков, B.C. Гончаров, И.Б. Яковкин // Техника средств связи. 1988. Сер. ТПО. Вып. 1.С. 32-37.

9. Взаимодействие поверхностных акустических волн с граничными слоями воды / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин, Р.И. Гомбоев // Сб. трудов XIII сессии Росс. Акуст. Общества. М.: ГЕОС, 2003. Т. 1. С. 109-113.

10. Изучение кинетики роста тонких металлических пленок на поверхности звукопровода / Г.Б. Доржин, В.Д. Базаров, И.Г. Симаков // XXIX Intern. Wiss. Koll. Ilmenau, 1984. H 4; V.B2. S. 155-157.

11. Зависимость параметров ПАВ от влажности окружающей среды / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков // XXIX Intern. Wiss. Koll. Ilmenau, 1987. H 4; V.B2. S. 177-179.

12. Акустоэлектронный контроль параметров окружающей среды / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков //XXIX Intern. Wiss. Koll. Ilmenau, 1990. H 5; V.B 9. S. 87-89.

13. Вытекающие поверхностные волны в твердых телах нагруженных влажным газом / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Сб. трудов XI сессии Росс. Акуст. Общ-ва. М.: ГЕОС, 2001. Том1. С. 129-132.

14. Применение поверхностных акустических волн в исследовании процессов на поверхности твёрдого тела / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков // Микроэлектроника-86: Труды V научно-техн. конф. София-Пловдив, 1986. Т. 1. С. 29-35.

15. Propagation of surface acoustic waves influenced by gas humidity / V.S. Goncharov, G.B. Dorjin, I.G. Simakov, I.B. Yakovkin // Surface wave in solid and •layered structures: Proc. II Inter. Symp. Varna, 1989. V. 1. P. 253-254.

16. Применение рэлеевских волн для исследования граничных слоев жидкости / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Поверхностные силы: Тез. докл. IX межд. конфер. М., 1990. С. 74-75.

17. Debye relaxation in adsorbed water films / I.G. Simakov, G.B. Dorjin // Surface forces: Pros. X Inter. Conf. Moscow, 1992. P. 61-62.

Подписано в печать 02.11.2005 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Объем 1 печ. л. Тираж 100. Заказ № 114.

Отпечатано в типографии Изд-ва БНЦ СО РАН 670047 г. Улан-Уда, ул. Сахьяновой, 6.

»2517«

РНБ Русский фонд

2006-4 29468

Введение

Глава 1. Процессы формирования и методы исследования граничных слоев и тонких пленок на поверхности твердого тела.

1.1. Влияние поверхности твёрдого тела на процессы атомно-молекулярной адсорбции.

1.2. Основные представления теории зарождения и роста твердых плёнок.

1.3. Поверхностные процессы в островковых и сплошных тонких пленках

1.4. Применение поверхностных акустических волн для исследования поверхностных явлений и процессов.

1.5. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Поверхностные процессы и акустоэлектронное взаимодействие в граничных слоях и тонких пленках.

2.1. Влияние адсорбции на теплофизические свойства твердой поверхности

2.2. Особенности формирования граничного слоя при полимолекулярной адсорбции паров воды.

2.3. Взаимодействие рэлеевских волн с тонкими слоями на поверхности изотропного твёрдого тела.

2.4. Взаимодействие поверхностных акустических волн с тонкими плёнками на поверхности пьезоэлектрика.

2.5. Разработка интерференционного метода измерения затухания и скорости поверхностных акустических волн.

2.6. Выводы.

Глава 3. Акустоэлектронное исследование физических свойств воды в граничной фазе.

3.1. Измерительная ячейка и особенности методики исследования.

3.2. Дисперсия поверхностных акустических волн в граничных слоях воды

3.3. Диэлектрическая релаксация в адсорбированной воде

3.4. Полимолекулярная адсорбция паров воды на поверхности ниобата лития

3.5. Тепловое расширение адсорбированной воды

3.6. Выводы

Глава 4. Экспериментальное исследование формирования тонких плёнок и акустоэлектронного взаимодействия в них.

4.1. Экспериментальная установка и методика исследования.

4.2. Взаимодействие поверхностных акустических волн с носителями заряда в островковых металлических плёнках.

4.3. Релаксационные явления в процессе роста островковой пленки.

4.4. Акустоэлектронное взаимодействие в быстроконденсированных плёнках антимонида индия.

4.5. Особенности затухания ультразвука в пленках халькогенидного стекла.

4.6. Выводы

Изучение поверхностных явлений и процессов в слоистых структурах необходимо для понимания их физической природы, раскрытия роли межфазных границ, для развития фундаментальных познаний в этой области и создания на их основе новых функциональных устройств. Важным инструментом изучения поверхностных процессов выступают акустоэлектронные (АЭ) методы исследования. Анализ взаимодействия акустических волн с поверхностными объектами позволяет определять параметры граничных слоев и тонких пленок, а также физические свойства пленочных материалов [1,2].

Основу АЭ методов исследования составляют волны рэлеевского типа -упругие возмущения, распространяющиеся вдоль плоской поверхности твердых тел (обычно пьезоэлектрических и пьезополупроводниковых кристаллов) в относительно тонком приповерхностном слое. Энергия поверхностных волн сосредоточена в слое толщиной порядка длины волны. В пьезоэлектрической подложке поверхностные акустические волны (ПАВ) рэлеевского типа сопровождаются переменными электрическими полями, проникающими как в слой, в котором распространяется волна, так и за его пределы. На скорость и затухание поверхностной волны влияет обмен энергией между акустической и электронной подсистемами в приповерхностном слое подложки и в пленках, сформированных на ее поверхности [3].

Исследование распространения акустических волн в твердых телах с учетом поверхностных явлений и процессов необходимо для лучшего понимания динамики приповерхностного слоя, имеет значение при экспериментальной оценке параметров неоднородных, образовавшихся при технологической обработке, приповерхностных слоев [4, 5]. Кроме того, результаты исследования представляют практический интерес для акустоэлектроники.

В связи с развитием акустоэлектроники формализм описания ПАВ, распространяющихся в тех или иных неоднородных средах, в основном разработан [6—10]. Основные соотношения получены в рамках упругой континуальной модели. Как правило, при этом не учитывались ни способы получения реальной поверхности твердого тела, ни технологические особенности ее обработки, ни влияние адсорбции на параметры твердой поверхности.

Сорбционные процессы на поверхности твердого тела неизбежно влияют на упругие характеристики приповерхностной решетки [11]. Упругая и пьезоэлектрическая анизотропия пьезоэлектрических подложек в рамках одной кристаллографической плоскости позволяет акустически охарактеризовать поверхностные сорбционные процессы [1, 12]. Например, процессы селективной адсорбции влияют на акустические параметры приповерхностного слоя и играют решающую роль в работе интегральных решеток газовых ПАВ-датчиков системы «Электронный нос» [13]. Необходимо отметить, что связь величин, характеризующих процесс адсорбции, и акустических параметров твердого тела не изучена даже феноменологически.

Значительный физический интерес представляет изучение поверхностных процессов в островковые металлических пленках [14], которые успешно применяются в качестве холодных катодов, датчиков физических величин и элементов микроэлектроники [15]. Получение оптимальных эксплуатационных характеристик (эффективности, экономичности, долговечности) остров-ковых пленок сопряжено с технологическими трудностями [16]. Для контроля эмиссионных характеристик холодных катодов в процессе их изготовления могут быть использованы ПАВ [17]. Следовательно, важным аспектом специального изучения являются процессы электрон-фононного взаимодействия в системе «подложка - островковая металлическая пленка».

Для исследования поверхностных процессов в слоистых структурах необходимы чувствительные методы измерения затухания и скорости ПАВ. Чувствительность существующих методов [18] либо не достаточно высокая, либо не позволяет с необходимой точностью регистрировать изменение затухания и скорости одновременно на одном и том же образце, либо для реализации метода необходимо применение прецизионных приборов. Поэтому разработка акустоэлектронных методов определения малых изменений затухания и скорости ПАВ [19, 20] представляется весьма актуальной.

Целью диссертационной работы является исследование поверхностных явлений и процессов в граничных слоях и тонких пленках акустоэлек-тронными методами, а также разработка чувствительных методов измерения основных параметров поверхностных акустических волн.

Задачами исследования являются:

1. Развитие теории адсорбционных процессов, процессов релаксации и акустоэлектронного взаимодействия в граничных слоях и тонких пленках.

2. Развитие аналитических методов, описывающих взаимодействие поверхностных акустических волн с тонкими пленками и граничными слоями, сформированными на поверхности твердого тела.

3. Разработка методов измерения затухания и скорости поверхностных акустических волн.

4. Экспериментальное исследование процесса роста тонких твердых пленок и акустоэлектронного взаимодействия в них.

5. Экспериментальное исследование формирования граничных слоев воды и релаксационных процессов в адсорбированной воде.

Решение поставленных задач отображено в диссертации.

В первой главе дан анализ работ, отражающих современное состояние исследований поверхностных явлений и процессов в граничных слоях и тонких пленках. Рассмотрены работы по формированию жидких и твердых слоев и акустоэлектронному взаимодействию в слоистых структурах. Делается вывод о целесообразности использования поверхностных акустических волн для анализа физических процессов в слоистых структурах.

Во второй главе получены оригинальные результаты, описывающие феноменологию влияния адсорбции на теплофизические свойства поверхности твердого тела. На основе теории свободного объема рассмотрены особенности формирования адсорбционного слоя полярной жидкости (воды). Анализируется взаимодействие поверхностных акустических волн с тонкими твердыми пленками и жидкими граничными слоями на поверхности изотропного твердого тела и поверхности пьезоэлектрика. Показано, что в случае жидкого и твердого слоев малой толщины дисперсия скорости ПАВ может быть описана линейными аналитическими зависимостями. Получены дисперсионные уравнения, описывающие взаимодействие ПАВ с носителями заряда в проводящей пленке на поверхности пьезоэлектрика. Разработан новый интерференционный метод измерения малых изменений затухания и скорости поверхностных акустических волн.

Третья глава посвящена развитию оригинального АЭ метода исследования граничных слоев полярной жидкости и результатам экспериментального изучения модификации физических свойств воды в граничной фазе. Экспериментально получены изотермы относительного изменения скорости ПАВ. На их основе проведено исследование зависимости скорости ПАВ от частоты при фиксированных значениях толщины адсорбционного слоя. Обнаружено нарушение нормальной дисперсии ПАВ, которое объяснено аномальной частотной зависимостью диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. Рассмотрены особенности полимолекулярной адсорбции паров воды на поверхности ниобата лития. Изучен характер изменения плотности адсорбированной воды в диапазоне температур, в котором объемная вода имеет максимальную плотность.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования процессов формирования тонких пленок на основании изучения аку-стоэлектронного взаимодействия ПАВ с островковыми металлическими пленками. Представлены результаты исследования акустоэлектронного взаимодействия в тонких металлических пленках и пленках антимонида индия. Приводятся результаты анализа особенностей поглощения ультразвука в пленках халькогенидного стекла.

Основным инструментом получения научных фактов служат АЭ методы. Являясь необходимым условием проведения исследований, а также предметом исследования, АЭ методы по необходимости дополняются другими методами изучения поверхностных явлений. В частности были использованы следующие методы: эллипсометрия, метод кварцевых микровесов, электронография, просвечивающая электронная микроскопия.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1) Изменение поверхностного натяжения твердого тела при адсорбции газа или пара твердой поверхностью приводит к уменьшению скорости упругих поверхностных волн и увеличению теплоемкости приповерхностной решетки.

2) Предложенная формула для определения энергии полимолекулярной адсорбции пара через объемные параметры полярной жидкости позволяет уточнить модель образования адсорбционного слоя воды с учетом зависимости энергии адсорбции от толщины слоя и получить изотерму адсорбции, описывающую формирование слоя на всех стадиях процесса.

3) Отличие физических свойств воды в граничной фазе от свойств воды в объемной жидкой фазе выражается в возрастании плотности, вязкости и времени диэлектрической релаксации, а также в уменьшении давления насыщенного пара адсорбированной воды.

4) Особенность акустоэлектронного взаимодействия в островковых металлических пленках проявляется в том, что максимальное затухание поверхностных акустических волн имеет место при постоянном значении сопротивления пленки независимо от напыляемого на данную пьезоэлектрическую подложку металла.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Общий объем диссертации 141 страница, из них 107 страниц основного текста, 39 рисунков, 4 таблицы, список использованной литературы из 125 наименований.

4.6. Выводы

Разработана методика напыления островковых металлических пленок, тонких пленок антимонида индия и пленок халькогенидных стекол, позво-' ляющая получать объекты с воспроизводимыми параметрами и свойствами.

• Спроектирована и изготовлена технологическая оснастка, которая обеспечивает возможность контролировать толщину пленки, измерять затухание и скорость ПАВ, проводить совместно АЭ и электронно-микроскопические исследования, определять высокочастотную проводимость пленок.

Проведено совместное электронно-микроскопическое и акустоэлек-тронное исследование тонких металлических пленок на разных стадиях их роста. Из анализа электронно-микроскопических снимков следует, что пленка имеет островковую структуру, размер островков в районе максимального затухания ПАВ порядка 50—100 нм. Дискретность структуры пленки позволяет утверждать, что диффузионные эффекты в ней не существенны.

Обнаружено, что взаимодействие ПАВ с носителями заряда в островковых пленках носит релаксационный характер. Частота релаксации зависит от поверхностного сопротивления пленок. Поверхностное сопротивление при максимальном затухании является постоянной величиной для данной пьезоэлектрической подложки и не зависит от вида напыляемого металла.

Кроме того, выявлено, что результаты измерения поверхностной проводимости зависят от условий формирования островковой пленки, ее структурной однородности и методики измерения поверхностного сопротивления. Поверхностное сопротивление одной и той же пленки может быть разным в результате образования структурно неоднородных участков при ее формировании, что проявляется как отличие АЭ проводимости от проводимости, измеренной на постоянном токе.

Электрон-фононное взаимодействие в малых металлических частицах может быть ослаблено настолько, что преобладающим окажется взаимодействие электронов, которое не зависит от размера островка. Это приводит .к отрыву температуры электронной подсистемы от температуры фононной, к разогреву электронного газа и возникновению эмиссии электронов.

Установлено, что прерывание напыления на какой-либо стадии формирования пленки приводит к релаксационному изменению сопротивления и параметров ПАВ от значений, достигнутых при остановке напыления, до новых равновесных значений. Особенности кинетики релаксационных процессов в островковой пленке объяснены одновременно протекающими процессами - гетеродиффузией адатомов металла, миграцией мелких островков, миграционной коагуляцией, коалесценцией и автокоалесценцией.

Показано, что характер релаксационных изменений затухания и скорости ПАВ после остановки напыления меняется на разных этапах формирования пленки и позволяет выявить стадии роста, которые характеризуются соответствующими структурными преобразованиями.

В результате экспериментального исследования взаимодействия ПАВ с носителями заряда в быстроконденсированных пленках антимонида индия выявлено, что в интервале температур (120-200) К пленка находится в высо-коомном состоянии. При температуре ~ 200 К пленка практически скачком переходит из высокоомного в высокопроводящее состояние. Удельная проводимость меняется на 2-3 порядка и достигает значений, характерных для металлов. При температуре ~ 240 К пленка переходит в состояние с обычной проводимостью, характерной для полупроводниковой пленки. При температуре ниже критической кристаллизация идет в твердом состоянии из аморфной фазы в конечную фазу через промежуточные метастабильные кристаллические структуры. При температурах выше критической (для 1п8Ь Ткр = 400 К) — минуя метастабильные фазы в конечную.

При исследовании волноводного распространения ПАВ в твердых пленках показано, что затухание на единице длины в пленке халькогенидного стекла (0,23 дБ/см) на порядок ниже затухания в пленке золота (2,8 дБ/см). С увеличением частоты от 40 до 120 МГц потери энергии ультразвука в пленке толщиной 0,5 мкм увеличиваются от 0,6 до 2 дБ/см. Малое поглощение ультразвука на единицу длины позволяет применять халькогенидные стекла в качестве материала для дисперсионных волноводов.

128

Заключение

В настоящей диссертации обобщены результаты исследования поверхностных явлений и процессов в граничных слоях и тонких пленках. Основные результаты можно сформулировать в следующем виде:

1. Рассмотрена феноменология адсорбционных процессов. Выявлена роль адсорбированных молекул и их влияние на упругие характеристики приповерхностного слоя твердого тела. Получены уравнения, связывающие изменение упругих параметров и тепловых характеристик приповерхностного слоя твердого тела с изотермой адсорбции и уравнение для расчета энергии полимолекулярной адсорбции паров полярных жидкостей (воды).

2. Разработаны аналитические методы, описывающие взаимодействие поверхностных акустических волн с тонкими пленками и граничными слоями на поверхности твердого тела. В линейном приближении получены аналитические выражения для описания дисперсии скорости ПАВ в слоистых структурах, а именно в тонком жидком слое или твердой пленке на поверхности пьезоэлектрического твердого тела. Показано, что механическая и электрическая составляющие изменения скорости ПАВ вследствие нагружения поверхности тонким слоем (пленкой) могут быть учтены аддитивно.

3. Рассмотрены акустоэлектронное взаимодействие и процессы релаксации в граничных слоях полярных жидкостей и тонких твердых пленках на поверхности твердого тела. Показано, что в адсорбированной воде время диэлектрической релаксации больше чем в объемной воде, что процесс диэлектрической релаксации в адсорбированной воде может быть описан уравнением Дебая. Предложены уравнения для анализа максвелловой релаксации носителей заряда в островковых металлических пленках.

4. Разработан оригинальный чувствительный метод измерения малых изменений затухания и скорости поверхностных акустических волн. Чувствительность модифицированного варианта реализованного в установке метода составила при регистрации изменений скорости ~ Ю-8 и ~ Ю-5 дБ/см — при измерениях изменений коэффициента затухания.

5. Проведено экспериментальное исследование процесса роста тонких твердых пленок и акустоэлектронного взаимодействия в них. Совмещены дополняющие друг друга методы - акустоэлектронный метод и метод просвечивающей электронной микроскопии. Исследовано электрон-фононное взаимодействие в островковых металлических пленках, выявлено его влияние на эмиссионные характеристики островковых пленок.

6. Экспериментально исследованы формирование граничных слоев воды и релаксационные процессы в адсорбированной воде. Показано, что влияние поверхности твердого тела проявляется в отличии физических свойств воды в граничной фазе от свойств воды в объемной жидкой фазе. С уменьшением толщины и температуры граничного слоя воздействие адсорбирующей поверхности увеличивается. Это проявляется в возрастании плотности, вязкости и времени диэлектрической релаксации адсорбированной воды.

Представленные результаты получены впервые. Акустоэлектронный метод впервые применен к исследованию процесса зарождения и роста островковых металлических пленок, процесса адсорбции и формирования адсорбционных слоев, а также релаксационных процессов в адсорбционных слоях воды и островковых металлических пленках.

Теоретическая значимость и практическая ценность представленной диссертации состоят в том, что обнаруженные закономерности и установленные научные факты служат дальнейшему развитию представлений о поверхностных процессах в слоистых структурах. Основные результаты исследования представлены в научных публикациях и доложены на всесоюзных, всероссийских и международных симпозиумах и конференциях. На базе исследований слоистых структур предложены ПАВ-устройства мониторинга окружающей среды.

В заключении хочу выразить глубокую признательность ушедшему из жизни в рассвете творческих сил моему научному руководителю Игорю Борисовичу Яковкину. Автор глубоко благодарен Доржину Г. Б. и всем сотрудникам лаборатории молекулярной акустики за постоянную поддержку и помощь в подготовке настоящей работы.

130

1. Анисимкин В.И., Гуляев Ю.В., Анисимкин И.В. Метод поверхностных акустических волн: новые аналитические возможности // Поверхность. -2000.-№8.-С. 3-9.

2. Доржин Г.Б., Симаков И.Г. Акустическое исследование адсорбированных слоев жидкостей // Акуст. журн. 2002. - Т. 48; № 4. - С. 499-503.

3. Бирюков C.B., Гуляев Ю.В., Крылов В.В., Плесский В.П. Поверхностные акустические волны в неоднородных средах. М.: Наука, 1991. — 416 с.

4. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1984.-400 с.

5. Вьюн В.А., Ржанов A.B., Яковкин И.Б. Акустоэлектронные методы исследования поверхности полупроводников / Под ред. члена корр. РАН C.B. Богданова. Новосибирск: ИФП СО АН СССР, 1987. - 126 с.

6. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.-288 с.

7. Поверхностные акустические волны / Под ред. А. Олинера: Пер. с англ. -M.: Мир, 1981.-392 с.

8. Балакирев М.К., Гилинский И.А. Волны в пьезокристаллах. Новосибирск.: Наука, 1982.-240 с.

9. Вьюн В.А. Нелинейные акустические явления в слоистых структурах пье-зоэлектрик полупроводник: Дис. д-ра физ.-мат. наук. - ИФП СО РАН, Новосибирск, 1996. - 295 с.

10. Поверхностные акустические волны в многофазной системе / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Динамика сплошной среды: Сб. научн. трудов Ин-та гидродинамики СО РАН. Новосибирск, 1999.-Вып. 115.-С. 132-135.

11. Репинский С.М. Введение в химическую физику поверхности твердых тел. Новосибирск: Наука, 1993. - 223 с.

12. Анисимкин В.И., Максимов С.А. Метод поверхностных акустических волн для анализа физико-химических процессов на поверхности твердых тел // Поверхность. 1999. - №11. - С. 72-82.

13. Интегральная решетка датчиков для анализа многокомпонентных тазовых смесей / В.И. Анисимкин, Э. Верона, В.Е. Земляков и др. //Письма в ЖТФ. 1998. - Т. 24; № 16. - С. 40-45.

14. Обнаружение фотопроводимости в сверхтонких металлических пленках в видимой и инфракрасной областях спектра / А.П. Болтаев, Н.А. Пенин, А.О. Погосов, Ф.А. Пудонин // ЖЭТФ. 2003. — Т. 123; В. 5.-С. 1067-1072.

15. Fedorovich R.D., Naumovets F.G., Tomchuk P.M. Electron and light emission from island metal films and generation of hot electrons in nanoparticles // Physics Reports. 2000. - V. 328. - P. 73-179.

16. Борзяк П.Г., Кулюпин Ю.А. Электронные процессы в островковых металлических пленках. Киев: Наукова думка, 1980. - 240 с.

17. Acoustoelectric method for researches and control processes on surface / G.B. Dorjin, I.G. Simakov, V.D. Bazarov // Proc. Inter. Symp.: Surface Wave In Solids And Layered Structures. Novosibirsk, 1986. - V. 2. - P. 335-338.

18. Базаров В.Д., Басанов В.Б., Доржин Г.Б., Симаков И.Г. Измерение малых затуханий и изменений скорости ультразвуковых поверхностных волн // Акуст.журн. 1978. - Т. 24; Вып. 6. - С. 813-815.

19. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.-488 с.

20. Методы анализа поверхностей: Под ред. А. Зандерны / Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-582 с.

21. Measurement of humidity using surface acoustic waves / S.G. Ioshi, I.G. Brace// IEEE ultrasonic symp. Proc. San Francisco, 1985. Vol. 1; N 4. - P. 600-603.

22. Polymer-Based Capacitive humidity sensors: Characteristics and experimental results / G. Delapierre, H. Grage, B. Chambaz, L. Destannes // Sensors and actuators, 1983. Vol. 4. - P. 97-104.

23. Жданов В.П. Элементарные физико-химические процессы на поверхности. Новосибирск: Наука, 1988. - 318 с.

24. Киселев А., Пошкус Д.П., Яшин Я.И. Молекулярные основы адсорбционной хроматографии. — М.: Химия, 1986. 270 с.

25. Товбин Ю.К. Теория физико-химических процессов на границе газ твердое тело. - М.: Наука, 1990. - 288 с.

26. Гиббс Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. М.: Наука, 1982.-584 с.

27. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1987.-389 с.

28. ЗО.Чураев Н.В. Тонкие слои жидкостей // Коллоид. Журн. 1996. - Т. 58; №6.-С. 725-737.

29. Чураев Н.В. Развитие исследований поверхностных сил // Коллоид. Журн. 2000. - Т. 62; № 5. - С. 581-589.

30. Палатник Л.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М.: Наука, 1972. — 348 с.

31. Трофимов В.И., Осадченко В.А. Рост и морфология тонких пленок. М.: Энергоатомиздат, 1993. - 272 с.

32. Трусов Л.И., Холмянский В.А. Островковые металлические пленки. М.: Металлургия, 1973. - 320 с.

33. Гетерогенное образование зародышей и рост пленок / Д. Робертсон., Г.М. Паунд // Новое в исследовании поверхности твердого тела: Под ред. Т. Джайядевайя, Р. Ванселова. М.: Мир, 1977. - Вып. 1. — С. 64-128.

34. Иевлев В.М., Трусов Л.И., Холмянский В.А. Структурные превращения в тонких пленках. М.: Металлургия, 1988. - 326 с.

35. Декорирование поверхности твердых тел / Г.И. Дистлер, В.П. Власов, Ю.М. Герасимов и др. // М.: Наука, 1976. 112 с.

36. Информационные свойства твердых и жидких граничных слоев / Г.И. Дистлер // Поверхностные силы в тонких пленках и устойчивость коллоидов: Сб. научн. трудов. М.: Наука, 1974. - С. 273-285.

37. Клыков В.И., Шефталь Р.Н., Шефталь H.H. Процессы реального кристал-« лообразования. М.: Наука, 1977. - 144 с.

38. Искусственная эпитаксия / H.H. Шефталь // Физико-химические основы получения материалов электронной техники: Тез. лекций и докл. Улан-Удэ, 1981. - С. 19-22.

39. Гегузин Я.Е., Кагановский Ю.С. Диффузионный перенос массы в остров-ковых пленках // УФН. 1978. - Т. 125; № 3. - С. 489-526.

40. Чопра K.JI. Электрические явления в тонких пленках. — М.: Мир, 1972. — 435 с.г

41. Morris J.E., Coutts T.J. Electrical conduction in discontinuous metal films. : Discuss. // TSF, 1977. V. 47; N 1. - P. 1-65.

42. Neugebayer C.A., Webb M.B. Electrical conduction mechanism in ultrathin evaporated metal films // JAP, 1962. V. 33; N 1. - P. 74-82.

43. Boiko В.Т., Palatnik L.S., Synelnikov A.N. Electric conductivity and structure of discontinuous metal films on dielectric // TSF, 1976. V 7; N 5. - P. 305-311.

44. HÍ11 R.M. Electrical conduction in ultra thin metal films. 1. Theoretical. 2. Experimental. // Pros. Roy. Soc. A. 1969. V. 309. - P. 377-417.

45. Hermen D.S., Rodin T.N. Electrical conduction between metallic microparticles //JAP, 1966.-V. 37; N4.-P. 1594-1602.

46. Кулик И.О., Шехтер Р.И. Кинетические явления и эффекты дискретности заряда в гранулированных средах//ЖЭТФ. -1975. -Т. 68; № 2.-С. 623-640.

47. Исследование центров свечения и электронной эмиссии в диспергированных пленках золота / П.Г. Борзяк, Ю.А. Кулюпин, О.Г. Сарбей, Р.Д. Федорович // УФЖ. 1969. - Т. 14; № 3. - С. 395-401.

48. Томчук П.М., Федорович Р.Д. Эмиссия горячих электронов из тонких металлических пленок // ФТТ. 1966. - Т 8; № 2. - С. 276-278.

49. Томчук П.М., Федорович Р.Д. Проводимость тонких металлических пленок островковой структуры // ФТТ. 1966. - Т. 8; № 10. - С. 3131-3133.

50. Непийко С.А. Физические свойства малых металлических частиц. Киев: Наук, думка, 1985. - 248 с.

51. Ненакаливаемые катоды / Под ред. М. И. Елинсона. М.: Сов. радио, 1974.-336 с.

52. Использование поверхностных акустических волн для изучения поверхности n-кремния, обработанной кислородной плазмой / В. Кунигелис, А. Юцис, Г. Бернотас, А. Григонис // Лит. физ. сб. 1983. - Т. 23; № 5. - С. 88-91.

53. Use of acouctoelectronic interaction in studies of semiconductor surface / I.B. Yakovkin, V.A. Vyun // Proc. of the Intern. Simp.: Surface Waves in Solids and Layered Structures. Novosibirsk, 1986.-V. l.-P. 183-200.

54. Vyun V.A. Self-sustained oscillations of acoustoelectric and photoelectric effects in semiconductor-piezoelectric structures // Lithuanian J. of Phys. -1995. V. 35; N 6. - P. 478-483.

55. Гаршка Э., Юцис А, Гирюнене P. Зависимость поперечной акустоэдс от акустостимулированной адсорбции на поверхности полупроводника // Лит. физ. сб. 1982. - Т. 22; № 2. - С. 102-105.

56. Bierbaum P. Interaction of ultrasonic surface waves with conduction electrons in thin metal films // Appl. Phys. Lett. 1972. - V.21; N 12. - P. 595-598.

57. Акустоэлектрические эффекты на упругих поверхностных волнах / В.Е. Лямов, С.Х. Сулейманов // Упругие поверхностные волны: Под ред. С.В. Богданова. Новосибирск: Наука, 1974. - С. 22-44.

58. Типы и свойства поверхностных акустических волн / Дж. Фарнелл // Поверхностные акустические волны: Под ред. А. Олинера. — М.: Мир, 1981. — С. 26-81.

59. Андреев В.П., Усов B.C. О приближении упругой квазиизотропности среды в задачах акустоэлектроники // ЖТФ. 1981. - Т. 51; Вып. 10. - С. 2086-2087.

60. Богданов С.В., Левин М.Д., Яковкин И.Б. О существовании поверхностной волны в системе слой полупространство // Акуст. журн. — 1969. — Т. 15; № 1.-С. 12-16.

61. Бауск Е.В., Лобанова Г.Л., Яковкин И.Б. Особенности дисперсии фазовой скорости и структура поверхностных волн в слоистых системах // Акуст. журн. 1979. - Т. 25; № 5. - С. 641-645.

62. Оптимизация параметров поверхностных акустических волн путем использования многослойных структур / М.Ю. Двоешерстов, В.И. Чередник, А.П. Чириманов, С.Г. Петров // ЖТФ. 2003. - Т. 73; Вып. 10. - С. 101105.

63. Krischer C., Lichtman D. Observation of desorption from quartz induced by surface acoustic waves // Phys. Lett. 1973. - V. 44A; N 2. - P. 99-100.

64. Давыдов С.Ю., Марголин В.И. К теории акустодесорбции // Поверхность. -1983.-№8. -С. 5-9.

65. Адсорбция водяных паров на кварце, палладии и сплаве палладия с никелем / В. И. Анисимкин, С. А. Максимов, Ч. Калиендо, Э. Верона // Поверхность. 1998. - № 3. - С. 73-78.

66. Релаксационные процессы в неоднородных адсорбционных слоях полярных жидкостей / Симаков И.Г., Доржин Г.Б. Гомбоев Р.И. // Динамика сплошной среды: Сб. научн. трудов Ин-та гидродинамики СО РАН. Новосибирск, 1999. - Вып. 115. - С. 139-142.

67. Humidity sensing properties of uncoated and coated SAW delay lines / V.I. An-isimkin, I.M. Kotelyanskii, P. Verardi, E. Verona // Sensors and Actuators. — 1995. V. В 23. - P. 203-206.

68. Универсальный газовый датчик на поверхностных акустических волнах / Р.Г. Крышталь, А.П. Кундин, А.В. Медведь, В.В. Шемет // ЖТФ. 2002. -Т. 72; Вып. 10.-С. 114-118.

69. Adler R. Simple theory of acoustic amplification // IEEE Trans. 1971. -V. SU-18; N 3. -P.l 15-118.

70. Bierbaum P. Determination of electron mobilities in thin metal films from the attenuation of elastic surface waves // J. Acoust. Soc. Amer. 1974. - V. 55; N4.-P. 766-774.

71. Sader E., Harnik E., Kovnovich S. Acoustoelectric measurement of electron mobility and diffusion in ultrathin evaporated gold films // J. Appl. Phys. Lett. -1980. V. 36; N 6. - P. 430-431.

72. Изучение кинетики роста тонких металлических пленок на поверхности звукопровода / Г.Б. Доржин, В.Д. Базаров, И.Г. Симаков // 29 Intern. Wiss. Koll. ТН. Ilmenau, 1984. - Н 4, V.B2. - S. 155-157.

73. Статистическая физика поверхности / JI.K. Раннелс // Новое в исследовании поверхности твердого тела: Под ред. Т. Джайядевайя, Р. Ванселова. — М.: Мир, 1977.-Вып. 1.-С. 44-63.

74. Изменение поверхностного натяжения твердых тел и скорости рэлеевских волн при адсорбции / И.Г. Симаков // И конференция по фундаментальным и прикладным проблемам физики: Тез. докл. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2004. - С. 14-16.

75. Dupuis М., Mazo R., Onsager L. Surface specific heat of an isotropic solid at low temperatures // J. Chem. Phys. 1960. - V. 33; N 5. - P. 1452-1461.

76. Адамсон А. Физическая химия поверхности. M.: Мир, 1979.-568 с.

77. Бурштейн А.И. Молекулярная физика.-Новосибирск: Наука, 1986.-288 с.

78. Энергия полимолекулярной адсорбции полярных жидкостей / И.Г. Симаков //1 конференция по фундаментальным и прикладным проблемам физики: Тез. докл. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1999. - С. 68-69.

79. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1964. -551 с.

80. Гончаров B.C. Приближенное описание параметров вытекающей волны на границе твердого тела и жидкости // Акуст. журн. 1989. - Том 35; № 5. -С. 944-946.

81. Вытекающие поверхностные волны в твердых телах нагруженных влажным газом / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Сборник трудов XI сессии Росс. Акуст. Общ-ва.-М.: ГЕОС, 2001.-Том 1.-С. 129-132.

82. Вытекающие поверхностные волны в твердых телах, нагруженных жидкостью или газом / И.Г. Симаков // Динамика сплошной среды: Сб. научн. трудов Ин-та гидродинамики СО РАН. Новосибирск, 2002. - В. 121. - С. 179-182.

83. Использование поверхностных акустических волн для исследования жидкости в граничной фазе / И.Г. Симаков, Р.И. Гомбоев // Байкальская школа по фундаментальной физике: Сб. научн. трудов. — Иркутск: Ин-т солнечно-земной физики СО РАН, 2003. С. 184-186.

84. Каринский С.С. Устройства обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах. М.: Сов. радио, 1975. -176 с.

85. Распространение акустических поверхностных волн в атмосфере различных газов / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков, В.Д. Базаров, В.Б. Басанов // Функциональные акустические устройства обработки сигналов: Сб. трудов ЛИАП. Л., 1978. - Вып. 124. - С. 65-68.

86. Propagation of surface acoustic waves influenced by gas humidity / V.S. Gon-charov, G.B. Dorjin, I.G. Simakov, I.B. Yakovkin // Surface wave in solid and layered structures: Proc. II Intern. Symp. Varna, 1989. - V. 1. - P. 253-254.

87. Акустоэлектронные методы измерения параметров различных сред / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков, Р.И. Гомбоев // Методы и средства Измерений физических величин: Тез. докл. IV Всероссийская, научно-техн. конф.-Нижний Новгород, 1999. С. 34.

88. Импульсный интерференционный метод измерения малых изменений скорости и затухания ПАВ / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Устройства аку-стоэлектроники: Тез. докл. IV школы-семинара. Ростов -Ярославский, 1991.-С. 40.

89. ЮЗ.Берлинер М.А. Измерение влажности. 2-е изд.-М.: Энергия, 1973.-400 с.

90. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

91. Влияние адсорбированной влаги на электродные преобразователи / И.Г. Симаков, Р.И. Гомбоев // Исследования в области молекулярной физики: Сб. трудов ИЕН БНЦ СО РАН. Улан-Удэ, 1994. - С. 49-52.

92. Исследование граничных слоев жидкости с помощью поверхностных акустических волн / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Исследования в области молекулярной физики: Сб. трудов ИЕН БНЦ СО РАН. Улан-Удэ, 1994. -С. 39-42.

93. Взаимодействие поверхностных акустических волн с граничными слоями воды / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин, Р.И. Гомбоев // Сб. трудов XIII сессии Росс. Акуст. Общества. М.: ГЕОС, 2003. - Т. 1. - С. 109-113.

94. Зависимость параметров ПАВ от влажности окружающей среды / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков // 32 Intern. Wiss. Koll. Ilmenau, 1987. - H 4; V. B2.-S. 177-179.

95. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. М.: Изд-во МГУ, 1998.-184 с.

96. Структурная и сдвиговая релаксация в жидкостях / Т. Литовиц, К. Дэвис // Физическая акустика: Под ред. У. Мэзона. Т. 2; Ч. А. - М.: Мир, 1968. -С. 298 -370.

97. Debye relaxation in adsorbed water films / I.G. Simakov, G.B. Dorjin // Surface forces: Pros. X Intern. Conf. Moscow, 1992. - P. 61-62.

98. Дисперсия диэлектрической проницаемости в адсорбционном слое воды / И.Г. Симаков, Доржин Г.Б. // Исследования в области молекулярной физики: Сб. трудов ИЕН БНЦ СО РАН. Улан-Удэ, 1994. - С. 43-48.

99. Влияние межфазных границ на параметры диэлектрической релаксации в адсорбированной воде / И.Г. Симаков, Р.И. Гомбоев // Байкальская школа по фундаментальной физике: Сб. научн. трудов. Иркутск: Ин-т солнечно-земной физики СО РАН, 2003. - С. 187-189.

100. Применение поверхностных акустических волн в исследовании процессов на поверхности твёрдого тела / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков // Микроэлектроника-86: Труды V научно-техн. конф. София-Пловдив, 1986. - Т. 1. -С. 29-35.

101. Применение рэлеевских волн для исследования граничных слоев жидкости / И.Г. Симаков, Г.Б. Доржин // Поверхностные силы: Тез. докл. IX межд. конфер. М., 1990. - С. 74-75.

102. Акустоэлектронный контроль параметров окружающей среды / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков // 35 Intern. Wiss. Koll Ilmenau, 1990. - H 5; В 9. - S. 87-89.

103. Ультразвуковой способ измерения толщины пленок / В.Д. Базаров, Г.Б. Доржин, В.Б. Басанов, И.Г. Симаков и др. // Авт. свид. СССР № 2158718 / 28 / 089936. Б. И. № 45. - 1976.

104. Метфессель С. Тонкие пленки, их изготовление и измерение. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 272 с.

105. ШиммельГ. Методика электронной микроскопии. М.: Мир, 1972.-300 с.

106. Диссипация энергии ПАВ в конденсированных средах / Г.Б. Доржин, И.Г. Симаков, B.C. Гончаров, И.Б. Яковкин // Техника средств связи. Сер. ТПО.- 1988.-Вып. 1.-С. 32-37.

107. Исследование фазовых переходов в быстроконденсированных пленках InSb методами АПВ / B.C. Гончаров, В.И. Петросян, И.Г. Симаков и др.// Совещание по упругим поверхностным волнам: Тез. докл. ИФП СО АН СССР. Новосибирск, 1978. - С. 13-14.

108. Особенности динамики фазовых превращений в условиях быстрой конденсации тонких пленок / В.И. Петросян, С.И. Стенин, П.А. Скрипкина, О.И. Васин // Микроэлектроника. 1973. - Т. 2; В. 3. - С. 265-267.

109. Волноводы для поверхностных акустических волн / А. Олинер // Поверхностные акустические волны: Под ред. А. Олинера. М.: Мир, 1981. - С. 226-269.

110. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. - 202 с.