Синтез нанокристаллических оксидных пленок никеля и олова методом импульсной фотонной обработки тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
|
Канныкин, Сергей Владимирович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Воронеж
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
_Иа права\_рукописи
КАННЫКИН Сергеи Владимирович
СШ1ТЕЗ НАНОКРИСТАЛ ЛИЧЕСКИХ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК НИКЕЛЯ И ОЛОВА МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОЙ ФОТОННОЙ ОБРАБОТКИ
Специальность 01 04 07 - Физика конденсированного состояния
АВТОРЕФЕРАI
диссертации на соискание ученой сменеии кандидата физико-математических наук
Воронеж - 2007
003069805
Работа выпопнепа в [воронежском госу члрсгвенном юхпическом универси гс тс
Научный руководитель докюр фи тко-математических
наук, профессор Кущеи Сергей Борисович
Официальные оппоненты доктор физико-математических
наук, профессор
Чапланов Аркадий Михайлович,
доктор физико-математических наук, профессор I ерехои Владимир Андреевич
Ведущая организация Воронежская государственная тех-
нолог! ческая академия
Защита состоится «22» мая 2007 года в 1400 часов в кочференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212 037 06 Воронежского государственного технического универсигет по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп , 14
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного техническою университета
Автореферат разослан « 20 ■> апреля 2007 г
Ученый секретарь Л ^ , ^
диссертационного совета Горлов М И
и У
Л
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации обусловлена следующим Интерес к синтезу, структуре и свойствам пленок оксидов металлов связан с возможностью использования данных материалов в качестве активных слоев для ряда устройств (газочувствительные датчики, проводящие оптические покрытия, солнечные элементы и др )
Анализ литературных данных показывает, что существует много способов синтеза тонких оксидных пленок термическое окисление, электрохимическое (анодное) окисление, ионная имплантация, CVD-процессы, различные методы вакуумного осаждения, золь-гель синтез
В большинстве из них реакция окисления стимулируется длительным высокотемпературным воздействием, что может отрицательно сказываться на некоторых свойствах получаемых материалов. Один из путей, позволяющих локализовать энергию в приповерхностной области и уменьшить время термической нагрузки, ускорение процессов окисления посредством интенсивного светового воздействия Уже накоплен большой экспериментальный материал по исследованию структурных превращений и синтезу соединений при активации процессов импульсным лазерным воздействием, обсуждаются механизмы ускорения процессов, зависимость эффекта лазерной обработки от длины волны излучения, длительности и мощности импульса
До настоящего времени синтез оксидных пленок металлов методом фотонной обработки некогерентным излучением в активных газовых средах не исследовался
Работа выполнена в Региональной научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и электронографии Воронежского государственного технического университета в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 20022006 гг », а также в рамках проекта программы «Функциональные исследования высшей школы в области естественных и гуманитарных наук «Университеты России»» (гранты № УР 06 01.002, УР 06 01 009) и РФФИ (грант № 06-03-96503-р_центр_офи)
Цель работы - установление закономерностей ориентированного роста и субструктуры оксидов Ni и Sn при термической обработке (ТО) и ИФО излучением ксеноновых ламп на воздухе пленок металлов
Для этого предполагается решение следующих задач 1 Провести сравнительные исследования методами просвечивающей электронной микроскопии, дифракции быстрых электронов, атомно-
силовой микроскопии фазового состава, ориентации, субструктуры и морфологии пленок образующихся
- в результате термообработки на воздухе пленок Ni различной ориентации,
- при ИФО на воздухе пленок Ni различной ориентации в зависимости от дозы энергии излучения,
- при ИФО на воздухе пленок Sn
2 По результатам дифракционных исследований провести анализ закономерностей ориентированного роста пленок NiO при ТО на воздухе Проверить применимость известных кристаллогеометрических критериев к прогнозированию ориентационных соотношений в системе NiO-Ni
3 Исследовать электрофизические и сенсорные свойства оксидных пленок Sn с целью установления возможности использования ИФО в качестве метода создания полупроводниковых оксидных сенсорных слоев для газовых датчиков
Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования были выбраны пленки Ni и Sn При выборе исходили
1 Из необходимости исследования эффекта ИФО в синтезе оксидов металлов, отличающихся количеством образующихся оксидных фаз (для Ni - NiO, (Ni203 и Ni02, как известно, были получены только при высоком давлении), для Sn - стабильный оксид Sn02 двух модификаций с ортором-бической и тетрагональной решетками и метастабильное соединение SnO с тетрагональной решеткой типа РЬО)
2 Из возможности электронно-микроскопического исследования закономерностей ориентированного роста в системах с разной сложностью кристаллических решеток (NiO - кубическая решетка типа NaCl и Sn02 - с тетрагональной решеткой типа рутила и орторомбической решеткой)
3 Из возможностей практического применения исследуемых оксидов в качестве материалов активных слоев для ряда устройств (проводящие оптические покрытия, газовые сенсоры и солнечные элементы и др)
Структуру и фазовый состав пленок исследовали на электронных микроскопах ЭМВ-100АК, ПРЭМ-200, ЭМВ-100 БР и электронографе ЭГ-100 М, толщину оксидных пленок определяли по оптическим параметрам, полученным на эллипсометре ЛЭФ-ЗМ-1 Морфологию поверхности исследовали методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) на сканирующем зондовом микроскопе Solver Р47 Исследование электрофизических и сенсорных свойств к парам этилового спирта пленок Sn02 проводили при помощи измерений вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик на установках JI2-5 б и Е7-12
Научная новизна исследований
1 Впервые показана возможность синтеза и определены режимы формирования однофазных пленок NiO, SnO и Sn02 при ИФО некогерентным излучением (Х=0,2-1,2 мкм) пленок металлов на воздухе
2 Показано, что последовательность образования оксидных фаз при ИФО пленки Sn с увеличением Еи соответствует наблюдаемой при формировании оксидов в условиях традиционной ТО
3 Показана корреляция ориентационных соотношений для металлических систем ГЦК-ГЦК и гетероструктур Ni-NiO, что позволяет использовать рассчитанные размерные зависимости энергии межфазных границ (МГ) для прогнозирования оптимальных ориентации в гетероструктурах с кубическими решетками
4 Установлен эффект ИФО в синтезе пленок оксидов Sn, проявляющийся в 10-ти кратном ускорении процесса окисления по сравнению с ТО
5 Показано, что на поверхности поликристаллических пленок Ni и (111 )Ni начало синтеза и образование однофазных пленок NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (001)Ni
6 Установлена нелинейная зависимость скорости окисления Ni от энергии поступающего на образец излучения при малых дозах (Ей < 140 Дж/см2) процесс окисления происходит более эффективно на облучаемой, а при Еи ^ 155 Дж/см2 - на обратной стороне
7 Установлено, что структура оксидных пленок, образующихся при ИФО, более дисперсная, чем при ТО
8 Установлено, что пленки Sn02, синтезированные методом ИФО в атмосфере воздуха чувствительны к парам спирта с увеличением концентрации паров спирта происходит уменьшение диэлектрической проницаемости пленки SnOi
Практическая значимость работы Для обеих систем установлены оптимальные режимы синтеза однофазных пленок оксидов методом ИФО на воздухе, которые могут быть использованы при разработке технологического процесса создания активных слоев при производстве газочувствительных датчиков, проводящих оптических покрытий, солнечных элементов и т д
Основные положения и результаты, выносимые на защиту.
1 При одностороннем облучении гетероструктуры Nl-Si02-moho-Si-Si02-Ni выявлена нелинейная зависимость скорости окисления от энергии поступающего на образец излучения при Еи S 140 Дж/смг процесс окисления происходит с большей скоростью на облучаемой стороне, а при Еи > 155 Дж/см2 - на обратной стороне
2 Основные ориентационные соотношения между кристаллическими решетками Ni и NiO, образующимися при ИФО и термообработке, одинаковы
3 При прогнозировании ориентационных соотношений в системах металл-оксид металла с большим размерным несоответствием кристаллических решеток можно исходить из кристаллогеометрических критериев и расчетов энергии межфазных границ металлических систем
4 Скорость роста пленок NiO зависит от структуры исходных пленок Ni на поверхности поликристаллических пленок Ni и ориентации (111) Ni начало синтеза и образование однофазных пленок NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (001)Ni
5 Последовательность образования кристаллических оксидных фаз Sn02 при ИФО и ТО одинакова
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах Международная научная конференция «Новые перспективные материалы и технологии их получения «НПМ-2004» (Волгоград, 2004), III Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации» (Иваново, 2004), V Международная конференция «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Воронеж, 2004), VIII Международная научная конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» (Обнинск, 2005), VI Международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом» «ВИТТ-2005» (Минск, 2005), IV Международный междисциплинарный симпозиум «Фракталы и прикладная синергетика», «ФиПС-2005» (Москва, 2005), V школе-семинаре «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения» (Звенигород, 2005), IV Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации Нанокри-сталлизация Биокристаллизация» (Иваново, 2006), VI Международная конференция «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2006), III Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2006)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем выполнены в [1-2, 4-6, 9-13, 15] получение исходных пленок, термическая и импульсная фотонная обработка гетероструктур,
электронно-микроскопические исследования, в работах [3, 7-9, 14] - электронно-микроскопические исследования
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы из 123 наименований Работа изложена на 112 страницах и содержит 6 таблиц и 30 рисунков
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, приведены сведения об апробации результатов работы, публикациях, структуре и объеме работы
В первой главе сделан краткий литературный обзор по теме диссертации
Во второй главе описаны способы подготовки исходных подложек, нанесения тонких пленок Sn и Ni, методика термической и импульсной фотонной обработки, а также методы исследования структуры, ориентации, фазового состава, морфологии поверхности, электрофизических и сенсорных свойств образцов.
Для получения исходных монокристаллических пленок Ni различной ориентации в качестве подложек использовали монокристаллы NaCl ориентации (001), (111), (110), (112), поликристаллических пленок Ni -пластины окисленного кремния марки КДБ-10 ориентации (111) (толщина Si02 составляла 0,4 мкм) Исходные тонкие пленки Ni (толщиной t=50-100 нм) наносили методом термического испарения и конденсации в вакууме 6,7 10~4 Па, а толстые пленки (t=0,3-0,5 мкм) - методом электроннолучевого испарения в вакууме 8 1СГ4 Па Температура подложек изменялась от 290-770 К
Тонкие пленки Sn толщиной 30 нм выращивали на поверхности (001)КС1 методом магнетронного распыления на постоянном токе в плазме аргона при комнатной температуре подложки
Для исследования электрофизических и сенсорных свойств образующихся оксидов пленки Sn толщиной 160 нм наносили также на поверхность (11 l)Si марки КДБ-10
Термический отжиг образцов производился в муфельной печи СУ-ОЛ Отжиг отделенных от подложки NaCl пленок Ni проводили в атмосфере воздуха при температурах Т0= 620 - 1270 К
Для выявления эффективности процесса синтеза оксидов при МФО были проведены сравнительные исследования структурных превращений,
5
прошедших в результате ТО на воздухе, пленок 8п/(001)1СС1 при температуре 870 К погружением образцов в муфельную печь на 1-10 с
ИФО проводили в атмосфере воздуха на установке УОЛП-1 М излучением импульсных ксеноновых ламп ИНП 16/250 (диапазон длин волн 0,2-1,2 мкм) при следующих режимах пленок N1 в диапазоне энергии поступающего на образец излучения Еи= 70 - 430 Дж см"2 в течение 0,5-3,0 с, а пленок 8п при Ей =70-280 Дж см"2, времени обработки составляло 0,5-2,0 с соответственно
С целью оценки влияния коротковолновой части спектра ИФО при синтезе оксидов была приготовлена гетероструктура М1-ЙЮ2-31-8Ю2-№ Для исключения воздействия на обратную сторону гетероструктуры N1-8Ю2-81-8102-М1 коротковолновой части спектра, облучение проводили только с одной стороны
Для оценки температурных полей, возникающих в гетероструктуре при ИФО, методом математического моделирования, используя теорию конечных разностей, решалось уравнение теплопроводности с граничными условиями третьего рода
В третьей главе приведены результаты исследования методами ПЭМ фазового состава, субструктуры и ориентации пленок №0, синтезированных методом ТО и ИФО пленок металла на воздухе, а также эллип-сометрические исследования зависимости скорости окисления пленок N1 от энергии поступающего на образец излучения (Еи)
В первом разделе главы приведены исследования закономерностей синтеза пленок N10 методом ТО, анализируются общие закономерности их ориентированного роста на №-подложках различной ориентации и возможность распространения кристаллогеометрических критериев на систему пленка-оксид металла
Установлено, что независимо от ориентации подложки при Т„=293 К кристаллизуются высокодисперсные поликристаллические пленки N1 с произвольной ориентацией зерен, размер которых составлял 10 нм Монокристаллические пленки N1 на всех ориентациях ИаС1 были получены в температурном интервале 690-770 К
Показано, что независимо от ориентации на ранних стадиях окисления (1<15мин) вся поверхность никелевой пленки покрывается слоем N10, в ходе дальнейшего окисления (1>15мин) в пленке никеля образуются поры, имеющие кристаллографическую огранку, соответствующую плоскости поверхности исходной пленки, которые по данным темнопольного анализа, заполнены дисперсным оксидом
Рис.!. Электронограммы и микрофотографии, характеризующие ориентацию и субструктуру пленок N¡0, образующихся при окислении пленок № различной ориентации: (001) -а, б; (112)- и, г (1 11) - д, е
С увеличением времени отжига происходит рост пор до полного окисления пленки №. Для пленок N¡0, образующихся мри 620 К для всех исходных ориентации №, характерна дисперсная структура, с повышением температуры средний размер зерна увеличивается.
Установлено, что во всем интервале температур отжига и для всех исследованных исходных ориентации пленок № имеет место ориентированный рост оксида на никеле (рис. ]).
При окислении в области невысоких температур некоторая доля оксида была ориентирована произвольно. Из анализа электрон о грамм определены орнентационные соотношения на границе раздела, которые приведены в таблице.
При анализе ориентационных соотношений на основе энергетических зависимостей для систем ГЦК-ГЦК и общих кристалл отеометриче-ских критериев установлено, что кристаллогеометрия фаз играет основную роль в задании ориентациовных соотношений на границе раздела.
Показано, что прогнозируемые на основе обоих подходов ориентации соответствуют экспериментально наблюдаемым, что позволяет использовать рассчитанные для металлических систем ГЦ К-Г Г¡К' размерные зависимости энергии межфазных границ для прогнозирования оптимальных ориентации в гетер о структурах с кубическими решетками.
№ пп Ориентационные соотношения Степень проявления'1'
T0 < 770 К Т0 > 770 К
1 (111), [1 ТО] NiO || (001), <1 T0>Ni ос ос
2 (001), [1 ТО] NiO H(OOl), [1 ТО] Ni сл осл
3 (112), [1 ТО] NiO || (001), <1 f 0>Ni осл сл
4 (001), [1 TO] NiO || (110), [1 TO] Ni ос ос
5 110), flTO] NiO || (110), [1 TO] Ni осл сл
6 (112), [1 10] NiO ||(110), [1 10] Ni осл сл
7 (111), [1 TO] NiO || (111), <1 T0>Ni с с
8 (112), [1 TO] NiO || (111), <1 T0>Ni сл сл
9 (110), [1 TO] NiO ||(112), [1 TO] Ni с с
10 (112), [1 TO] NiO H (112), [1 TO] Ni сл сл
11 (111), <1 T 0> NiO || (112), [1 T 0] Ni осл осл
* - ос — очень сильная, с — сильная, сл - слабая, осл - очень слабая
Установлено, что основными условиями являются примерно одинаковая плотность атомов в сопрягающихся плоскостях и согласование плот-ноупакованных плоскостей на межфазной границе
Во втором разделе приведены результаты исследования закономерностей синтеза пленок NiO методом ИФО на воздухе
Установлено, что в интервале Еи = 280 - 430 Джем2 для монокристаллических пленок (001) и (111) Ni имеет место ориентированный рост оксида Ориентационные соотношения между кристаллическими решетками Ni и NiO, совпадают с наблюдаемыми при традиционной термической обработке
Показано, что структура ориентированных пленок NiO, образующихся при ИФО, в отличие от пленок, сформированных термообработкой, была более дисперсной Это связано с малой длительностью процесса рекристаллизации при данном времени обработки (t=0,5-3c)
Установлено, что процесс синтеза пленок NiO зависит от структуры исходных пленок Ni на поверхности поликристаллических пленок Ni и (111) Ni начало синтеза и образование однофазных пленок NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (001) Ni (рис 2) Такое различие может быть связано с большей плотностью упаковки плоскости (111) по сравнению с (001) Ni Полученные результаты согласуются с литературными данными, полученными при термическом окислении Ni различной ориентации
Рис. 2. Электроне граммы и микрофотографии, характеризующие фазовый состав и структуру пленок N1 различной ориентации, прошедших ИФО при Ен{ поли-№ (а,б)- 355 Дж/см2, (И I) N1 (в,г) -430 Дж/см5, (001) № (д,е)- 430 Дж/см2)
Дж/см"
KQ 100 !20 140 I60 ISO 200 220 240 260
Рис. 3. Зависимость толщины пленки NtO от энергии поступающего на образец излучения теневая сторона пластины, лицевая сторона пластины
При исследовании гетероструктуры Ni-SiC>2-Si-Si02-Ni было уста новлено, что при малых дозах (Еи < 140 Дж/см2) процесс окиспения проис ходит более эффективно со стороны ксеноновых ламп, а при Еи> 15f Дж/см2 более эффективно с обратной стороны (рис 3)
Расчет температурных полей показал, что разница температур на ли цевой и обратной стороне гетероструктуры не превышает 2-5 К, что согла суется с литературными данными для режима теплового баланса, который реализуется при длительности импульсов äl0"2c
Эффект замедления скорости процесса окисления на облучаемой стороне может быть вызван тем, что связь физически адсорбированного кислорода с пленкой формирующегося оксида значительно меньше таковой на поверхности металла Поэтому в результате фотон-электронного взаимодействия на облучаемой стороне происходит увеличение энергии молекул кислорода и процесс десорбции физически адсорбированного кислорода происходит более интенсивно, чем на необлучаемой стороне гетероструктуры
В четвертой главе представлены результаты исследований методами ПЭМ влияния ИФО, традиционной и быстрой термообработки на фазовый состав и структуру пленок Sn, полученных магнетронным распылением
Установлено, что исходные пленки ß-Sn имели ярко выраженную текстуру
(010)[Ш0] Sn || (100) [010], [001] KCl, при этом наряду с зернами данной ориентации, некоторая часть зерен была ориентирована произвольно
Установлено, что образование кристаллических оксидных фаз при ИФО на воздухе происходит в той же последовательности, что и при увеличении температуры отжига при ТО (рис 4)
ß - S n -■-*——-> ß-Sn+SnO 140'"",2 >SnO 7S0l"cU"г > Sn02(0)+Sn02(T), где обозначения (О) и (Т) соответствуют тетрагональной (а=4,735 нм, с=3,185 нм) и орторомбической (а=4,714 нм, Ь=5,727 нм, с=5,214 нм) модификациям диоксида олова соответственно
Отсутствие на электронограммах отражений двойной дифракции, свойственных многослойным структурам, свидетельствует о том, что не образуется слоистая структура и оксидные фазы Sn02 моноблочны по толщине
Установлено, что для всех оксидных пленок характерна дисперсная нанокристаплическая структура со средним размером зерна SnO - 10 нм, а Sn02- 7 нм без каких-либо преимущественных ориентаций Сопоставление субструктуры пленок оксидов, синтезированных термической обработкой и ИФО, показало, что во втором случае дисперсность выше
Показано, что фазовый состав пленок, прошедших ТО в интервале (т -2-10 с) времени изменялся в следующей последовательности: £-5(1 (^Зп+ЯпО
Сопоставление фазового состава пленок, прошедших ИФО и 10 я Эквивалентных временных режимах (т = 2 с) показало, что в мерном случае пленки состоят из Зл02(0)АЗп02{Т), а во втором - только из [З-Зл, из чего следует, что при ИФО процесс окисления происходит значительно эффективнее, чем при быстрой термообработке.
V' |Е-. 2<# »1 НИНн
ли .к» ¡in nil t*. и;
Рис. 4. Электрон о граммы и микрофотографии пленок Sn+ShO {а, б), SnO (в, г) И Sn02 (д, е), синтезированных методом ИФО (Е„ =70, 140 и 280 Дж/см2; время обработки 0,5, 1,0 и 2,0 с соочветственно)
В связи с тем, что метод ИФО хорошо совместим с технологией производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, нами был разработан лабораторный вариант технологического процесса создания активного элемента газочувствителыюго датчика на основе пленки SnOv Исходные пленки металла наносили методом магнетронного распыления в атмосфере аргона на поверхность (111) Si марки КДБ-10, с последующим их окислением методом ИФО на воздухе. Для создания контактных площадок методом магнетронного распыления через маску наносили пленки AI и Pt на лицевую и обратную стороны пластины соответственно.
Установлено, исходные пленки Sn/(11 I) Si имели поликристаллическую структуру без признаков гекстурирования со средним размером зерна около 3 нм.
Показано, что фазовый состав пленок Sn/(111) Si, прошедших ИФО при Еи- 280 Дж/см и т -2,0 с отличался от пленок Sn/(001) KCl, чрошед-
М
(ИЮКйОНШЛ SnOiOl
40 U'l III WH 11
ших ИФО ири том же в первом случае 01! представлял собой однофазную пленку БпОгтетрагональной модификации со средним размером зерна порядка 10 нм, а во втором случае Зп0?(0)+5п02{Т).
Данное различие, по-видимому, обусловлено различными оптическими свойствами системы пленка-подложка, вследствие этого температура на поверхности пленок будет различаться: на поверхности 51 из-за поглощения излучения ксеноиоиых ламп тейпе рагу ра выше, чем на КС!.
Рис. 5. ЛСМ изображение и гистограмма распределения высот микрорельефа поверхности пленки 8п/(! 11) 51, прошедшей ИФО при Е„= 280 Дж/см2 и т =2,0 с (а), поперечный срез (б)
Анализ гистограмм распределения высот микрорельефа показал, что поверхность исходных пленок Яп достаточно однородная. Перепад высот составляет 100 нм. В результате ИФО формируются пленки ЫпОт, имеющие пористую структуру и развитый рельеф (рис. 5,а): при толщине пленки 0,3 мкм Шероховатость поверхности составляет 114 им. Как видно из рисунка, рельеф пленки формируется агломератами зерен, средний размер которых составляет 2 мкм, образующихся при плавлении и кристаллизации в процессе окисления исходной пленки при ИФО.
Анализ поперечных срезов {рис. 5,6) показал, что структура пленки однородна по толщине, а межфазная граница между БпОз и очень неоднородна.
Для изучения возможности использования пленок ЭпСК, синтезированных методом ИФО, в качестве активного элемента газового датчика, была исследована чувствительность гетероструктуры р-81/п-8п02 к парам этилового спирта при комнатной температуре
На рис 6 представлена вольт-фарадная характеристика гетероструктуры р-81/п-8п02, полученная на воздухе и в атмосфере паров этилового спирта при концентрации последнего 500-1550 ррш
По полученным ВФХ сделан расчет с5„02 , она составляет 12, что хорошо согласуется с литературными данными По результатам, полученным из ВФХ, и справочным данным, рассчитаны основные параметры гетероперехода р-З^п-БпСЬ
Рис 6 ВФХ гетероструктуры n-Sn02/p-Si на воздухе и в атмосфере паров этилового спирта при концентрации 500-1550 ррш
Установлено, что при концентрации этилового спирта 500 рртп происходит снижение емкости гетероструктуры n-Sn02/p-Si в области насыщения за счет уменьшения диэлектрической проницаемости SnOj на 2 % от исходного значения При увеличении концентрации до 750 ррш диэлектрическая проницаемость пленки уменьшается на 6 %, а при 1500 ррш на 13,5 % относительно диэлектрической проницаемости пленки на воздухе. Полученные результаты коррелируют с данными, полученными для пленок синтезированных распылением олова в плазме кислорода Таким образом, пленки Sn02, синтезированные методом ИФО, могут быть использованы в качестве датчиков паров этилового спирта
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1 Методами ПЭМ, ДБЭ и АСМ проведены исследования фазового состава, структуры, ориентации и морфологии пленок оксидов, образующихся при термическом отжиге и импульсной фотонной обработке излучением ксе-ноновых ламп пленок Ni и Sn на воздухе
2 Впервые показана возможность и определены режимы формирования однофазных пленок оксидов Ni и Sn при ИФО некогерентным излучением в диапазоне длин волн 0,2-1,2 мкм
3 Показана корреляция ориентационных соотношений для металлических систем ГЦК-ГЦК и гетероструктур Ni-NiO, что позволяет использовать рассчитанные размерные зависимости энергии межфазных границ (МГ) для прогнозирования оптимальных ориентации в гетероструктурах с кубическими решетками
4 Установлена нелинейная зависимость скорости окисления Ni от энергии поступающего на образец излучения при малых дозах (Еи < 140 Дж/см2) процесс окисления происходит более эффективно на облучаемой, а при Еи > 155 Дж/см" - на обратной стороне
5 Показано, что процесс синтеза однофазных пленок NtO зависит от структуры исходных пленок Ni на поверхности поликристаллических пленок Ni и (111) Ni начало синтеза и образование однофазных пленок NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (001) Ni
6 Установлено, что последовательность образования оксидных фаз Sn при ИФО на воздухе та же, что и при ТО на воздухе Показано, что ИФО в несколько раз ускоряет процесс синтеза оксидов металлов
7 Показано, что дисперсность оксидных пленок, синтезированных методом ИФО, выше, чем у пленок, синтезированных методом ТО
8 На примере гетероструктур p-Si/n-SnOi показана принципиальная возможность создания методом ИФО активных элементов для газовых анализаторов
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1 Ориентационные соотношения в системе Ni-NiO критерии для прогнозирования/ Е К Белоногов, А В Бугаков, В М Иевлев, С Б Кущев, С В Канныкин, О Г Шведова // Вестник Воронеж гос техн ун-та Сер Материаловедение 2003 Вып 1 14 С 33-39
2 Синтез пленок оксидов олова методом термической и импульсной фотонной обработки на воздухе/ С В Канныкин, С Б Кущев, Ю А Юра-
ков, С В Рябцев, А В Костюченко // Вестник Воронеж гос техн ун-та Сер Материаловедение 2004 Вып 1 16 С 52-55
3 Фазовый состав и оптические свойства пленок олово-кислород, полученных окислением тонких слоев металла/ Э П Домашевская, Ю А Юраков, А Н Лукин, С В Рябцев, О А Чувенкова, С Б Кущев, С В Кан-ныкин, С Г Конников // Известия вузов Сер Материалы электронной техники 2006 № 1 С 52-57
Статьи и материалы конференций
4 Образование окислов в нанослоях олова / Ю А Юраков, С В Рябцев, О А Чувенкова, Э П Домашевская, В М Кашкаров, С Ю Турищев, С Б Кущев, С В Канныкин // Конденсированные среды и межфазные границы 2004 Т6 №4 С 415-421
5 Синтез нанокристаллических пленок NiO методами термической и импульсной фотонной обработки/ В М Иевлев, С Б Кущев, А В Бугаков, С В Канныкин // Новые перспективные материалы и технологии их получения - 2004 сб тр междунар науч конф - Волгоград Изд-во ВолГТУ,
2004 Т 1 С 77-78
6 Кущев С Б Синтез нанокристаллических пленок NiO методом импульсной фотонной обработки / СБ Кущев, С В Канныкин // Кинетика и механизм кристаллизации, тез докл III междунар науч конф - Иваново Изд-во ИХР РАН, 2004 С 139
7 Канныкин С В. Синтез пленок оксидов олова методом импульсной фотонной обработки пленки металла на воздухе/ С В Канныкин, С Б Кущев // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении материалы V междунар конф Воронеж, 2004 Т 1 С 108-110
8 Образование окислов в нанослоях олова / Ю А Юраков, С В Рябцев, О А Чувенкова, Э П Домашевская, В М Кашкаров, С Ю Турищев, С Б Кущев, С В Канныкин // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении материалы V междунар конф Воронеж, 2004 Т 1 С 157-159
9 Кущев С Б Синтез оксидов металлов методом импульсной фотонной обработки /СБ Кущев, С В Канныкин // Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий тез докл VIII междунар науч конф Обнинск Изд-во ИАТЭ, 2005 С 58
10 Кущев СБ Синтез пленок оксидов некогерентным излучением/ С Б Кущев, С В Канныкин // Взаимодействие излучений с твердым телом
2005 материалы VI междунар конф Минск Изд-во БГУ, 2005 С 310-312
1 1 Кущев С Б Фотонная активация синтеза оксидов олова / С Б Кущев, С В Канныкин, А В Костюченко // Фракталы и прикладная
синергетика — 2005 материалы IV междунар междисциплинарного симпозиума М Интерконтакт Наука, 2005 С 53-54
12 Канныкин С В Фотонная активация синтеза пленок оксидов металлов / С В Канныкин // Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения тез докл V школы-семинара М Изд-во МГУ, 2005 С 31
13 Фазовый состав, структура и свойства нанокристаплических пленок оксидов олова, синтезированных импульсной фотонной обработкой / С В Канныкин, С Б Кущев, А П Плешков, С В Рябцев, Ю А Юраков // Кинетика и механизм кристаллизации Нанокристаллизация Биокристаллизация тез докл IV междунар науч конф Иваново Изд-во ИХР РАН, 2006 С 170
14 Фазообразование и субструктура нанослоев олова и его оксидов на различных подложках / Ю А Юраков, С В Рябцев, О А Чувенкова, Э П Дома-шевская, С Б. Кущев, С В Канныкин // Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах материалы III всерос конф Воронеж Изд-во ВГУ, 2006 Т 1 С 461-463
15 Канныкин С В Фотонная активация синтеза пленок NiO / С В Канныкин, С Б Кущев, В Н Санин // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении тез докл VI междунар конф Астрахань Изд-во АГУ, 2006 С 33-34
ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп , 14
Подписано в печать 18 04 2007 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж 90 экз Заказ №¿7$
ВВЕДЕНИЕ (ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ).
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК МЕТАЛЛОВ.
1.1. Методы получения оксидных пленок.
1.2. Применение фотонной обработки в синтезе оксидных пленок
1.2.1. Лазерная термообработка.
1.2.2. Особенности лазерной обработки металлов и полупроводников в окислительной атмосфере.
1.2.3. Влияние длины волны лазерного излучения на процесс окисления металлов и полупроводников.
1.2.4. Фотонная обработка некогерентным излучением.
1.2.5. Импульсная фотонная обработка ксеноновыми лампами
1.3. Синтез пленок оксидов Ni и Sn.
1.3.1. Синтез пленок оксидов Ni.
1.3.2. Синтез пленок оксидов Sn.
1.4. Выводы и постановка задачи.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Нанесение исходных пленок.
2.1.1. Исходные пленки Ni.
2.1.2. Исходные пленки Sn.
2.2. Синтез пленок оксидов методом термического отжига.
2.3. Синтез пленок оксидов методом импульсной фотонной обработки некогерентным излучением.
2.4. Методики исследования фазового, элементного состава, структуры, толщины, морфологии поверхности, электрофизических и сенсорных свойств оксидных пленок.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ПЛЕНОК NiO МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОЙ И
ИМПУЛЬСНОЙ ФОТОННОЙ ОБРАБОТКИ.
3.1. Исходные пленки Ni.
3.2. Термический отжиг.
3.3. ИФО на воздухе пленок Ni.
3.3.1. Эпитаксиальные пленки Ni.
3.3.2. ИФО поликристаллических пленок Ni.
3.4. Ориентационные соотношения в системе Ni-NiO.
3.5. Заключения и выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРА, МОРФОЛОГИЯ И СЕНСОРНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК ОКСИДОВ ОЛОВА, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОЙ ФОТОННОЙ ОБРА
4.1. Исходные пленки Sn.
4.2. Импульсная фотонная обработка пленок Sn.
4.3. Термическая обработка пленок Sn.
4.4. Электрофизические и сенсорные свойства пленок Sn02, синтезированных методом ИФО.pj
4.5. Заключения и выводы к главе 4.
Актуальность темы диссертации обусловлена следующим.
Интерес к синтезу, структуре и свойствам пленок оксидов металлов связан с возможностью использования данных материалов в качестве активных слоев для ряда устройств (газочувствительные датчики, проводящие оптические покрытия, солнечные элементы и др.).
Анализ литературных данных показывает, что существует много способов синтеза тонких оксидных пленок: термическое окисление, электрохи-1 мическое (анодное) окисление, ионная имплантация, CVD-процессы, различные методы вакуумного осаждения, золь-гель синтез.
В большинстве из них реакция окисления стимулируется длительным высокотемпературным воздействием, что может отрицательно сказываться на некоторых свойствах получаемых материалов. Один из путей, позволяющих локализовать энергию в приповерхностной области и уменьшить время термической нагрузки, ускорение процессов окисления посредством интенсивного светового воздействия. Уже накоплен большой экспериментальный » материал по исследованию структурных превращений и синтезу соединений при активации процессов импульсным лазерным воздействием, обсуждаются механизмы ускорения процессов, зависимость эффекта лазерной обработки от длины волны излучения, длительности и мощности импульса.
До настоящего времени синтез оксидных пленок металлов методом фотонной обработки некогерентным излучением в активных газовых средах не исследовался.
Работа выполнена в Региональной научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и электронографии Воронежского государственного технического университета в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.», а также в рамках проекта программы «Функциональные исследования высшей школы в области естественных и гуманитарных наук «Университеты России»» (гранты № УР.06.01.002, УР.06.01.009) и РФФИ (грант № 06-03> 96503-рцентрофи).
Цель работы - установление закономерностей ориентированного роста и субструктуры оксидов Ni и Sn при термической обработке (ТО) и ИФО излучением ксеноновых ламп на воздухе пленок металлов.
Для этого предполагается решение следующих задач;
1. Провести сравнительные исследования методами просвечивающей электронной микроскопии, дифракции быстрых электронов, атомно-силовой микроскопии фазового состава, ориентации, субструктуры и морфологии k пленок образующихся:
- в результате термообработки на воздухе пленок Ni различной ориентации;
- при ИФО на воздухе пленок Ni различной ориентации в зависимости от дозы энергии излучения;
- при ИФО на воздухе пленок Sn.
2. По результатам дифракционных исследований провести анализ закономерностей ориентированного роста пленок NiO при ТО на воздухе. Прове> рить применимость известных кристаллогеометрических критериев к прогнозированию ориентационных соотношений в системе NiO-Ni.
3. Исследовать электрофизические и сенсорные свойства оксидных пленок Sn с целью установления возможности использования ИФО в качестве метода создания полупроводниковых оксидных сенсорных слоев для газовых датчиков.
Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования были выбраны пленки Ni и Sn. При выборе исходили:
1. Из необходимости исследования эффекта ИФО в синтезе оксидов металлов, отличающихся количеством образующихся оксидных фаз (для Ni -NiO, (№гОз и №Ог, как известно, были получены только при высоком давлении), для Sn - стабильный оксид Sn02 двух модификаций с орторомбической и тетрагональной решетками и метастабильное соединение SnO с тетрагональной решеткой типа РЬО).
2. Из возможности электронно-микроскопического исследования закономерностей ориентированного роста в системах с разной сложностью кристаллических решеток (NiO - кубическая решетка типа NaCl и S11O2 - с тетрагональной решеткой типа рутила и орторомбической решеткой).
3. Из возможностей практического применения исследуемых оксидов в качестве материалов активных слоев для ряда устройств (проводящие оптические покрытия, газовые сенсоры и солнечные элементы и др.).
Структуру и фазовый состав пленок исследовали на электронных микроскопах ЭМВ-100АК, ПРЭМ-200, ЭМВ-100 БР и электронографе ЭГ-100 М, толщину оксидных пленок определяли по оптическим параметрам, полученным на эллипсометре ЛЭФ-ЗМ-1. Морфологию поверхности исследовали методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) на сканирующем зондовом микроскопе Solver Р47. Исследование электрофизических и сенсорных свойств к парам этилового спирта пленок S11O2 проводили при помощи измерений вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик на установках Л2-56 и Е7-12.
Научная новизна исследований.
1. Впервые показана возможность синтеза и определены режимы формирования однофазных пленок NiO, SnO и Sn02 при ИФО некогерентным излучением (^=0,2-1,2 мкм) пленок металлов на воздухе.
2. Показано, что последовательность образования оксидных фаз при ИФО пленки Sn с увеличением Ей соответствует наблюдаемой при формировании оксидов в условиях традиционной ТО.
3. Показана корреляция ориентационных соотношений для металлических систем ГЦК-ГЦК и гетероструктур Ni-NiO, что позволяет использовать рассчитанные размерные зависимости энергии межфазных границ (МГ) для прогнозирования оптимальных ориентаций в гетероструктурах с кубическими решетками.
4. Установлен эффект ИФО в синтезе пленок оксидов Sn, проявляющийся в 10-ти кратном ускорении процесса окисления по сравнению с ТО.
5. Показано, что на поверхности поликристаллических пленок Ni и (11 l)Ni начало синтеза и образование однофазных пленок. NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (OOl)Ni.
6. Установлена нелинейная зависимость скорости окисления Ni от энергии поступающего на образец излучения: при малых дозах (Еи ^ 140 Дж/см ) процесс окисления происходит более эффективно на облучаемой, а при Еи > 155 Дж/см - на обратной стороне.
7. Установлено, что структура оксидных пленок, образующихся при ИФО, более дисперсная, чем при ТО.
8. Установлено, что пленки Sn02, синтезированные методом ИФО в атмосфере воздуха чувствительны к парам спирта: с увеличением концентрации паров спирта происходит уменьшение диэлектрической проницаемости пленки Sn02.
Практическая значимость работы. Для обеих систем установлены оптимальные режимы синтеза однофазных пленок оксидов методом ИФО на воздухе, которые могут быть использованы при разработке технологического процесса создания активных слоев при производстве газочувствительных датчиков, проводящих оптических покрытий, солнечных элементов и т.д.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту.
1. При одностороннем облучении гетероструктуры Ni-Si02-MOHO-Si-Si02-Ni выявлена нелинейная зависимость скорости окисления от энергии поступающего на образец излучения: при Еи < 140 Дж/см процесс окисления происходит с большей скоростью на облучаемой стороне, а при Еи > 155 Дж/см2 - на обратной стороне.
2. Основные ориентационные соотношения между кристаллическими решетками Ni и NiO, образующимися при ИФО и термообработке, одинаковы.
3. При прогнозировании ориентационных соотношений в системах металл-оксид металла с большим размерным несоответствием кристаллических решеток можно исходить из кристаллогеометрических критериев и расчетов энергии межфазных границ металлических систем.
4. Скорость роста пленок NiO зависит от структуры исходных пленок Ni: на поверхности поликристаллических пленок Ni и ориентации (111) Ni начало синтеза и образование однофазных пленок NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (001) Ni.
5. Последовательность образования кристаллических оксидных фаз Sn02 при ИФО и ТО одинакова.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Международная научная конференция «Новые перспективные материалы и технологии их получения «НПМ-2004» (Волгоград, 2004), III Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации» (Иваново, 2004), V Международная конференция «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Воронеж, 2004), VIII Международная научная конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий» (Обнинск, 2005), VI Международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом» «ВИТТ-2005» (Минск, 2005), IV Международный междисциплинарный симпозиум «Фракталы и прикладная синергетика», «ФиПС-2005» (Москва, 2005), V школе-семинаре «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения» (Звенигород, 2005), IV Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация» (Иваново, 2006), VI Международная конференция «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2006), III Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно подготовлены исходные пленки, проведена фотонная и термическая обработка гетерострук-тур, электронно-микроскопические исследования1. Постановка задач, определение направлений исследований, обсуждение результатов, подготовка работ к печати и формулировка выводов работы осуществлялись совместно с научным руководителем, профессором С.Б. Кущевым. Совместно с Е.К. Бе-лоноговым проведены исследования морфологии поверхности пленок методом АСМ. Совместно с В.Н. Саниным проведены тепловые расчеты. Совместно с А.П. Плешковым проведены электрические исследования гетерострук-тур и измерения газовой чувствительности пленок SnC>2. Совместно с В.А. Логачевой проведены эллипсометрические измерения толщин, образующихся оксидных пленок. Совместно с А.В. Бугаковым проведено исследование ориентационных соотношений в системе Ni-NiO. В совместных работах автору принадлежит проведение экспериментов, написание статей, обсуждение результатов. Автор благодарит О.В. Сербина за консультирование по методике импульсной фотонной обработки.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы из 123 наименований. Работа изложена на 112 страницах и содержит 6 таблиц и 28 рисунков.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. Методами ПЭМ, ДБЭ и АСМ проведены исследования фазового состава, структуры, ориентации и морфологии пленок оксидов, образующихся при термическом отжиге и импульсной фотонной обработке излучением ксеноновых ламп пленок Ni и Sn на воздухе.
2. Впервые показана возможность и определены режимы формирования однофазных пленок оксидов Ni и Sn при ИФО некогерентным излучением в диапазоне длин волн 0,2-1,2 мкм.
3. Показана корреляция ориентационных соотношений для металлических систем ГЦК-ГЦК и гетероструктур Ni-NiO, что позволяет использовать рассчитанные размерные зависимости энергии межфазных границ (МГ) для прогнозирования оптимальных ориентаций в гетероструктурах с кубическими решетками.
4. Установлена нелинейная зависимость скорости окисления Ni от энергии поступающего на образец излучения: при малых дозах (Еи < 140 Дж/см ) процесс окисления происходит более эффективно на облучаемой, а при 155 Дж/см - на обратной стороне.
5. Показано, что процесс синтеза однофазных пленок NiO зависит от структуры исходных пленок Ni: на поверхности поликристаллических пленок Ni и (111 )Ni начало синтеза и образование однофазных пленок NiO происходит при меньших значениях плотности энергии светового потока, чем на (001)Ni.
6. Установлено, что последовательность образования оксидных фаз Sn при ИФО на воздухе та же, что и при ТО на воздухе. Показано, что ИФО в несколько раз ускоряет процесс синтеза оксидов металлов.
7. Показано, что дисперсность оксидных пленок, синтезированных методом ИФО выше, чем у пленок синтезированных методом ТО.
8. На примере гетероструктур p-Si/n-Sn02 показана принципиальная возможность создания методом ИФО активных элементов для газовых анализаторов.
100
1. Supottina S., De Guire M. R., Heuer A. H. Nanocrystalline Tin Oxide Thin Films via Liquid Flow Deposition // J. Am. Ceram. Soc. - 2003. - V.86. -P.2074-2081.
2. Окисление металлов / Под. ред. Ж.Бенара. М.: Металлургия. 1967. — т. 1. — 499 с.
3. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. Ч. II, М. Изд-во иностр. лит. 1962. - 325 с.
4. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов. М.: Мир. -1969.-562 с.
5. Барре J1. Кинетика гетерогенных процессов. М.: Мир. 1976. - 421 с.
6. Пилипенко В.А. Быстрые термообработки в технологии СБИС / Мн.: Изд. центр Б ГУ. 2004. - 531 с.
7. Двуреченский А.В., Качурин Г.А., Нидаев Е.В., Смирнов J1.C. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов. М.: Наука. 1982. -208 с.
8. Борисенко В.Е. Твердофазные процессы в полупроводниках при импульсном нагреве / Мн.: Навука i тэхшка. 1992. - 248 с.
9. Лабунов В.А., Борисенко В.Е., Грибковский В.В. Импульсная термообработка материалов полупроводниковой электроники некогерентным светом // Зарубежная электронная техника. 1983. - №1. С.3-57.
10. Гуринов А.Ю., Королев М.А., Ревелева М.А., Шевянов В.И. Исследование ускоренного окисления кремния // Электронная техника. Сер.З. 1982. вып.2. - С.97-104.
11. Zeto R.I., Thornton C.G., Hrycowian Е., Bosco C.D. Low temperature thermal oxidation by dry oxygen pressure above atm. // J. Electrochem. Soc. 1975. - V.122. - №10. - P.1409-1412.
12. Яковлева Н.М. Структурно-морфологические закономерности формирования нанопористых оксидов алюминия // Дис. д-ра физ.-мат. наук. Петрозаводск. 2003. - 362 с.
13. Майсселл JL, Глэнг Р. Технология тонких пленок (справочник).- М.: Советское радио. 1977. - т.2. - 768 с.
14. Калябина И.А., Крысов Г.А. Применение импульсных режимов отжига в технологии полупроводниковых структур // Обзоры по электронной технике. Сер. 7 Технология, организация производства и оборудование. М.: ЦНИИ Электроника. 1981.- вып.12,- 35 с.
15. Шнаревич Е.И., Рыбинский О.А., Злобин В.А. Диэлектрики интегральных схем. М.: 1975. 324 с.
16. Qazi I. A., Akhter P., Muni A. On angle-dependent growth of electron-beam vacuum-evaporated tin oxide films// J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. -V.24. - P.80-82.
17. Гришин О.Ф., Карпович И.А. Нанесение диэлектрических пленок методом высокочастотного плазменного распыления // Обзоры по электронной технике. Сер. ТОП. М.: Электроника. 1968. - Вып. 42. - С. 39-42.
18. Williams G., Coles G. // Sensors and Actuators. 1995. - V. B24-25. - P. 469-473.
19. Huang J.-L., Kuo D.-W., Shew B.-Y. // Surf, and Coat. Technol. 1996. -V. 79. -P.263-267.
20. Рембеза С.И., Свистова T.B., Рембеза E.C. Борсякова О.И. Микроструктура и физические свойства тонких пленок Sn02 // ФТП. 2001. -т.35- вып.7. - С.796-800.
21. Логинов В. А., Рембеза С. И., Свистова Т. В., Щербаков Д. Ю. Влияние лазерной обработки на газовую чувствительность пленок диоксида олова // ПЖТФ. 1998. - т.24. - №7 - С.57-60.
22. Кисин В.В., Ворошилов С.А., Сысоев В.В., Симаков В.В. Моделирование процесса низкотемпературного получения газочувствительных пленок оксида олова // ЖТФ. 1999. - т.69. - вып.4. - С. 112-113.
23. Крылов В.М., Прокопенко В.Т., Митрофанова А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. JL: Машиностроение. -1978.-336 с.
24. Водоватов Ф.Ф., Чельный А.А., Вейко В.П., Либенсон М.Н. Лазеры в технологии. М.: Энергия. 1975. - 215 с.
25. Вейко В.П. Лазерная обработка пленочных элементов. Л.: Машиностроение. 1986. - 248 с.
26. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов (справочник). М.: Машиностроение. 1985. - 496 с.
27. Поут Дж.М., Фоти Г., Джекобсон Д.К. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. М.: Машиностроение. 1987. - 424 с.
28. Paustovsky A.V., Shelud'ko V.E. Use of laser technology for modification of material properties (a review)// Functional Materials. 1999 - V.6. - №5. -P. 964-976.
29. Бонч-Бруевич A.M., Либенсон М.Н. Нерезонансная лазерохимия в процессах взаимодействия интенсивного излучения с веществом. Известия АН СССР сер. физическая. - 1974. -т.46. - №6. - С. 1104-1118.
30. Вейко В.П., Котов Г.А., Либенсон М.Н. Окисление тонких пленок на поверхности металла при импульсном нагревании // Электронная техника Сер. 3 Микроэлектроника. 1973. - вып.4. - С.48-56.
31. Котов Г.А., Либенсон М.Н. Кинетика роста тонких окисных пленок на поверхности металла при импульсном нагревании // Электронная техника, Сер. 3 Микроэлектроника. 1973. - вып.4. - С.56-64.
32. Вейко В.П., Котов Г.А., Либенсон М.Н., Никитин М.Н. Термохимическое действие лазерного излучения // ДАН СССР. 1973. - т.208. -№3.- С.587-590.
33. Bunkin F.V., Kirichenko N.A., and Lukyanchuk B.S. Termochemical Effects of Laser Radiation // Usp. fiz. Nauk. 1982. - V. 138. - №1. - P.45-94.
34. Бункин Ф.В., Кириченко H.A., Лукьянчук Б.С. Термохимические и термокинетические процессы в поле непрерывного лазерного излучения // Изв. АН СССР, сер. Физическая. 1983. - Т.47. - № 10. -С.2000-2016.
35. Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции / Под ред. Дж. Поута. М.: Мир. 1982.-576 с.
36. Алимов Д.Т., Тюгай В.К., Хабибулаев П.К., Шаропов Ш., Яковина В.В. Действие лазерного излучения на термоокисление металлов// Журн. физ. химии. 1987. - Т. 61. - № 11. - С.3065 - 3067.
37. Алимов Д.Т., Тюгай В.К., Хабибулаев U.K.// ДАН УзСССР. 1985. -№4. - С.23-28.
38. Чапланов A.M., Шибко А.Н. Влияние термической обработки и лазерного воздействия на композицию ванадий-кремний // ЖТФ. 1997. -т.67. - №6.- С.96-99.
39. Чапланов A.M., Шибко А.Н. Влияние лазерного излучения с hv=l,96 эВ на пленки ванадия при термическом отжиге// Неорганические материалы. 1993.-Т.29.- №11.- С.1477-1479.
40. Чапланов A.M., Шибко А.Н. Влияние лазерного излучения на кинетику окисления пленок титана при термической обработке // Квантовая электроника. 1993.- т.20.-№2. - С.191-193.
41. Дж. Калверт, Дж. Питтс. Фотохимия. М.: Мир. 1968. - 268 с.
42. Нуприенок И.С., Шибко А.Н. Изменение фазового состава пленок ванадия при окислении под влиянием УФ-света и отжига// Неорганические материалы. 2002. - т. 38. - № 6. - С.695-699.
43. Маркевич М.И., Подольцев А.С., Чапланов A.M., Пискунов Ф.А. Особенности окисления пленок хрома при лазерной импульсной термообработке // ФХОМ. 1992. - №4. - С.43-45.
44. Дамаск А., Дине Дж. Точечные дефекты в металлах. М.:Мир. 1966. -с.456.
45. Narayan I. Laser annealing under the oxide layers in silicon // Appl. Phis. Lett.- 1980.- V.37. -№1. P.66-72.
46. Dtshmukh V.G.I., Webber H.C., Mc Canghan D.V. Pulsed laser modification of Si02/Si interface properties and minority carrier lifetime // Appl. Phis. Lett.-1981.- V.39.- №3.-P.251-258.
47. Борисенко B.E, Юдин С.Г. Термоупругие напряжения и термопластические эффекты в полупроводниковых пластинах при импульсном нагреве излучением // ЗЭТ. 1989. -№1. - С.67-82.
48. Ховив A.M., Логачева B.JL, Новикова О.В. Особенности оксидирования пленок олова в условиях пониженного и атмосферного давления кислорода при воздействии ИК-излучения // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2004,- №1.-С. 101-106.
49. Кущев С.Б. Исследование фазового состава и субструктуры силицидов образующихся при ИФО некогерентным излучением пленок металлов на кремнии// Дис. д-ра физ.-мат. наук. Воронеж. 2000. - 248 с.
50. Иевлев В.М., Кущев С.Б., Злобин В.П. Структура и состав силицидов, образующихся при фотонном отжиге Pt на Si // ФХОМ. 1986. - № 2. -С.128-130.
51. Иевлев В.М., Кущев С.Б., Рубцов В.И. и др Состав и структура силицидов образующихся при импульсной фотонной обработке пленок титана на монокристаллическом и аморфном кремнии // ФХОМ. 1997. -№ 4. - С.62-67.
52. Иевлев В.М., Кущев С.Б., Санин В.Н. Твердофазный синтез силицидов при импульсной фотонной обработке гетеросистем Si-Me (Me: Pt, Pd, Ni, Mo, Ti) // ФХОМ. 2002. - № 1. - C.27-31.
53. Иевлев В.М., Кущев С.Б., Сербии О.В., Санин В.Н., Спирин А.И. Эффект двухсторонней импульсной фотонной обработки гетероструктур Me-Si // Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение. 2001. - вып. 1.10. -С.76-78.
54. Иевлев В.М., Белоногов Е.К., Базовой Б.П. Применение ИФО для синтеза пленок CuInSe2 // Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение. 1998. -вып. 1.3- С.56-58.
55. Иевлев В.М., Белоногов Е.К., Базовой Б.П. Применение импульсной фотонной обработки для синтеза пленок CuInSe2// Неорганические материалы.- 2000,- т.36.- №9.-С. 1042-1044.
56. Иевлев В.М., Сербии О.В., Кущев С.Б., Санин В.Н., Исаенко А.П. Синтез пленок карбидов вольфрама при импульсной обработке пленочных гетероструктур W-C// Вестник ВГТУ. Сер. Материаловедение 2002. -вып. 1.11,- С.87-93.
57. Иевлев В. М., Тураева Т. Л., Латышев А. Н., Селиванов В. Н. Эффект фотонной активации процесса рекристаллизации металлических плёнок//ДАН.- 2003.- №4. С.508-512.
58. Иевлев В.М., Латышев А.Н., Ковнеристый Ю.К., Тураева Т.Л., Вавилова В.В., Овчинников О.В., Селиванов В.Н., Сербии О.В. Механизм фотонной активации твердофазных процессов // Химия высоких энергий.- 2005.- т. 39.- №6.- С.455-461.
59. Lopez-Beltran A.M., Mendoza-Galvan A. The oxidation kinetics of nickel thin films studied by spectroscopic ellipsometry // Thin Solid Films. 2006. - V. 503. - P.40-44.
60. Dharmaraj N., Prabu P., Nagarajan S., Kim C.H., Park J.H. and Kim H.Y. Synthesis of nickel oxide nanoparticles using nickel acetate and polyvinyl acetate) precursor // Materials Science and Engineering: B. 2006. - V. 128. - P. 111-114.
61. Estelle J., Salagre P., Cesteros Y., Serra M., Medina F.and Sueiras J. E. Comparative study of the morphology and surface properties of nickel oxide prepared from different precursors // Solid State Ionics. 2003. - V. 156. -P.233-243.
62. Hotovy I., Huran J., Siciliano P., Capone S., Spiess L. and Rehacek V. The influences of preparation parameters on NiO thin film properties for gas-sensing application // Sensors and Actuators B: Chemical. 2001. - V.78. -P.126-132.
63. Chen Hao-Long, Lu Yang-Ming and Hwang Weng-Sing. Characterization of sputtered NiO thin films// Surface and Coatings Technology. 2005. -V.198. - P.138-142.
64. Chen Hao-Long, Lu Yang-Ming and Hwang Weng-Sing. Thickness dependence of electrical and optical properties of sputtered nickel oxide films // Thin Solid Films. 2006. - V.498. - P.266-270.
65. Kakehi Y., Nakao S., Satoh K. and Kusaka T. Room-temperature epitaxial growth of NiO(l 11) thin films by pulsed laser deposition // Journal of Crystal Growth.- 2002.- V.237-239. P.591-595.
66. Tanaka M., Mukai M., Fujimori Y., Kondoh M., Tasaka Y., Usami S. and Baba H. Transition metal oxide films prepared by pulsed laser deposition for atomic beam detection // Thin Solid Films. 1996. - V.281 -282. - P.453-456.
67. Sberveglieri G., Faglia G., Groppelli S. et al. // Semicond. Sci. Technol. -1990.- V.5. P.1231 - 1233.
68. Tafto J., Rajeswaran G., Vanier P. E. The local structure of amorphous Sn02 by electron microscope techniques // J. Appl. Phys. 1986. - V.60. -P.602-606.
69. Advani G.N., Kluge-Weiss P., Longini R.L., Jordan A.G. Oxygen vacancy diffusion in Sn02 thin films // Int. J. Electronics. 1980. - V.48. - №5. - P. 403-411.
70. Abhijit D., Swati R. A study of the structural and electronic properties of magnetron sputtered tin oxide films // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. - V. 24.- P. 719-726.
71. Кисин B.B., Ворошилов C.A., Сысоев B.B., Симаков В.В. Моделирование процесса низкотемпературного получения газочувствительных пленок оксида олова//ЖТФ.- 1999.-т. 69.- вып. 4.- С.112-113.
72. Dominguez J. Е., Fu L., Pan X. Q. Effect of crystal defects on the electrical properties in epitaxial tin dioxide thin films // Appl. Phis. Letters. 2002. -V.81. - №27.- P.5168-5170.
73. Pan X.Q., Fu L. Tin oxide thin Films grown on the (lOl2)sapphire substrate // Journal of Electroceramics. 2001. - V.7. - P.35-46.
74. Seok-Kyun Song Characteristics of SnOx films deposited by reactive-ion-assisted deposition // Phisical Review B. 1999. - V.60. -№15. - P. 137-148.
75. Барабаш O.M., Коваль Ю.Н. Структура и свойства металлов. Справочник. Киев: Наукова думка. 1986. - 598 с.
76. Шиллер 3., Гайзин У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология. М.:Энергия.- 1980.-528 с.
77. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. М.: Радио и связь. 1982. - 72 с.
