Структурные особенности и оптические свойства тонких слоев аморфного гидрогенезированного углерода тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ __ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ_

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ"

На правах рукописи

□□347БЬи(

Коншина Елена Анатольевна

СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО

УГЛЕРОДА

Специальность 01 04 05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соиск-днне ученой степени доктора физико-математических наук

" г ~~' \ ? ° П П

Санкт-Петербург ] / (,'"■_", и-1-1

2009

003476607

Работа выполнена в Государственном оптическом институте им С И Вавилова и в Центре «Информационные оптические технологии» Санкт-Петербургского гос> дарственного университета информационных технологий, механики и оптики

Официальные оппоненты*

д ф -мат наук, профессор Данилов Владимир Васильевич д ф -мат наук, профессор Никоноров Николай Валентинович д ф -мат наук, профессор Князев Сергей Александрович

Ведущая организация*

Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения, г Санкт-Петербург

Защита состоится 10 ноября 2009 г в 15 50 на заседании диссертационного совета Д 212 227 02 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д 49 ауд 285

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан «_»_2009

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 227 02

Л I

к

I

д ф -мат наук, профессор Козлов С А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуатьность диссертационной работы обусловлена необходимостью создания новых оптических материалов для решения практических задач, возникающих при разработке компонентной базы квантовой электроники и оптоэлектронных устройств, а также развития оптических телекоммуникационных систем К таким материалам относятся аморфные углеродные пленки с показателем преломления близким алмазу, сочетающие в себе прозрачность в ИК обтает» спектра с механической прочностью и химической стойкостью Уникальное сочетание свойств открывает большие возможности для применения алмазоподобных углеродных пленок в оптических элементах лазеров, инфракрасной технике и других оптических устройствах, например, в качестве защитных и просветляющих покрытий оптических элементов

В настоящее время наряду с интенсивным развитием и совершенствованием методов получения алмазоподобных пленок, проводятся исследования аморфных углеродных пленок с различными оптическими и электрическими свойствами, изучаются особенности их структуры, а также ведется поиск новых применений их макроскопических свойств Аморфные углеродные пленки могут быть получены как распылением графита, так и химическим осаждением газообразных и жидких углеродосодержащих веществ Метод, основанный на химическом осаждении паров (chemical vapor deposition - CVD) углеродсодержащих материалов с помощью плазмы ттеющего разряда на ВЧ потенциале или постоянном токе является одним из перспективных направлений развития современных нанотехнологий получения оптических тонкопленочных материалов с определенными физическими свойствами Аморфные углеродные пленки, полученные разными методами, могут различаться по составу и плотности упаковки атомов Тонкие аморфные пленки, осажденные из паров углеводородов с помощью плазмы, содержат в структуре связанный водород и поэтому называются гидрогенизированными углеродными пленками (а-С Н) Физические свойства пленок а-С Н можно варьировать в широких пределах, изменяя условия конденсации

Первые представления о структуре пленок а-С Н с алмазоподобными свойствами были основаны на доминировании в пленках атомов углерода в sp3 валентном состоянии, образующих тетраэдрическую сетку [Discler В, Bubenzer А, Koidl Р Bonding in hydrogenated hard carbon studied by optical spectroscopy //Sol Stat Comm 1983 V 48 No2 P 105-108] Поглощение в видимой области спектра, характерное для алмазоподобных пленок а-С Н, объясняли присутствием в структуре атомов углерода в sp2 валентном состоянии в виде графитовых слоев или полициклических ароматических групп, ориентированных случайным

образом Атомы углерода в sp3 валентном состоянии в этой модели соединяли графитовые слои, обеспечивая механическую прочность пленок а-С Н [McKenzie D R, McPhedran R С, Savvides N, Cockayne DJ Н Analysis of films prepared by plasma polymerization of acetylene in DC magnetron // Thin Solid Films 1983 V 108 No3 P 247-256] Согласно модели структуры аморфного углерода, предложенной Робертсоном [Robertson J Amorphous carbon // Adv Phys 1986 V 35 P 317-374] и развитой им в последующих работах, свойства аморфного углерода определяются средним порядком структуры, т е размерами я-связанных кластеров, состоящих из атомов углерода в sp2 валентном состоянии, которые распределены внутри sp3 связанной матрицы Однако существующие представления о структуре аморфного углерода не объясняют изменение оптических, эпектрических и механических свойств пленок а-С Н в широком интервале от алмазоподобных до полимероподобных при вариации условий CVD-процесса их получения с помощью плазмы

Основной целью диссертационной работы являются исследования оптических свойств тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода, полученных в CVD-процсссе с помощью плазмы, а также получение новых знаний о влиянии структурных особенностей и содержания связанного водорода в пленках на эти свойства

В соответствии с поставленной целью в основные задачи диссертации входили следующие фундаментальные исследования

> закономерностей изменения оптических постоянных тонких пленок а-С Н в широких пределах при вариации кинетики процесса химического осаждения пленок из паров углеводородов в плазме тлеющего разряда,

>• закономерностей изменения оптического поглощения в видимой и ИК областях спектра, а также ширины оптической щечи тонких пленок а-С Н,

V взаимодействия лазерного излучения с пленками а-С Н, прозрачными в ИК области,

> механизма физико-химического взаимодействия полимероподобных пленок на основе а-С Н с жидкими кристаллами

Для решения поставленных задач в работе были использованы оптические методы исследования, такие как многоугловая эллипсометрия, адсорбционная спектроскопия в видимой области спектра, ИК спектроскопия многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО), спектроскопия комбинационного рассеяния (KP), а также электронная и атомная микроскопия и другие методы

Научная новизна резучьтатов диссертационной работы заключается в том, что впервые

1 Установлены закономерности изменения оптических постоянных пленок а-С Н в зависимости от скорости осаждения паров углеводородов в плазме тлеющего разряда и показано влияние природы исходного углеводорода на показатели преломления и поглощения пленок

2 Исследованы закономерности изменений в резонансных КР спектрах пленок, а также в спектрах поглощения пленок в видимой и ИК областях спектра, и установлено присутствие в структуре а-С Н цепей полиенового и полиинового типа, которые вместе с почициклическими ароматическими группами образуют я-связанные кластеры с единой системой сопряжения кратных связей

3 Установлены закономерности изменения электронных спектров поглощения и ширины оптической щели пленок а-С Н в зависимости от условий СУЭ-процесса, а также корреляция между изменением ширины оптической щели и удельным сопротивлением

4 Установлены закономерности изменений котебательных спектров пленок а-С Н в зависимости от условий конденсации и природы исходного углеводорода, а также показателя преломления пленок

5 Установлены закономерности изменения порога оптического пробоя у поверхности медных зеркал с защитным покрытием а-С Н при воздействии импульсов интенсивного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм

6 Предложены механизмы межмотекулярного взаимодействия жидких кристаллов на основе цианобифенилов с поверхностью слоев а-С Н, полученных химическим осаждением углеводородов в плазме

Защищаемые положения

1 Показатель преломления тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода можно изменять в широком интервате от значений, характерных для кристаллической формы уперода - алмаза, до показатетя преломления, соответствующего потимерам, варьируя скорость осаждения пленок путем изменения мощности тлеющего разряда, давления в вакуумной камере и содержания паров углеводородов в плазме

2 Пленки аморфного гидрогенизированного углерода представляют собой оптический материал с изотропными свойствами, элементами наноструктуры которого являются л-связанные углеводородные кластеры размером от нескольких единиц до десятков

5

нанометров в зависимости от толщины и условий потучения пленок а-С Н Особенности, наблюдаемые в спектрах комбинационного рассеяния пленок, свидетельствуют о присутствии в кластерах цепей полиенового и полиинового типов разной длины наряду с полициклическими группами с различным числом ароматических колец

3 Ширина оптической щели пленок а-С Н изменяется от 2,3 до 0,8 эВ в зависимости от состава, размеров и пространственного распределения л-связанных кластеров в структуре пленок, что коррелирует с уменьшением содержания СН-групп в л/;3 валентном состоянии, нарушающих систему сопряжения кратных связей

4 Изменение интенсивности полосы поглощения в ИК спектрах пленок а-С Н около 1250 смобусловленной колебаниями одинарных С-С связей в 4-х функциональных узлах разветвления структуры, коррелирует с плотностью упаковки структуры и показателем преломления пленок

5 Повышение порога оптического пробоя медных зеркал с защитным покрытием на основе а-С Н связано с тем, что прозрачное в ИК области и механически прочное покрытие предотвращает процесс диффузии примесей и газов с полированной поверхности металла при воздействии интенсивного импульсного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм, что способствует уменьшению вероятности образования плазмы вблизи поверхности

6 Механизм гомогенной ориентации жидких кристаллов на поверхности прозрачных в видимой области спектра тонких пленок а-С Н с показателем преломления менее 1,7 связан с взаимодействием между бифенильными кольцами молекул ЖК и полициклическими ароматическими группами в структуре пленок, расположенными параллельно поверхности раздела фаз

Практическая ценность результатов работы

1 Возможность получения нового оптического материала - тонких пленок а-С Н с заданным показателем преломления в интервале от 1,55 до 2,4 в сочетании с их прозрачностью в области длин волн 4-5 мкм открывает перспективы практического применения этого материала в лазерах и оптике среднего ИК диапазона

2 Уникальное сочетание механической прочности, химической стойкости и прозрачности в ИК области в тонких пленках на основе а-С Н, имеющих показатель преломления в интервале 2,0-2,4, с высокой лучевой прочностью до 13 МВт/см2

обусловливает перспективность использования этого оптического материала для защиты металлооптических элементов мощных ИК лазеров

3 Способность тонких пленок а-С Н с показателем преломления менее 1,7 ориентировать жидкие кристаллы позвотяет использовать такие пленки для получения гомогенной ориентации в устройствах на нематических жидких кристаллах, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе

4 Прозрачные в видимой и ближней ИК области спектра пленки, осажденные из упеводородов в плазме, которые обеспечивают стабильную гомеотропную ориентацию нематического жидкого кристалла, могут быть использованы в призменных ЖК потяризаторах, работающих в широком диапазоне длин волн, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе

5 Поглощающие в видимой области спектра тонкие пленки на основе а-С Н с показателем преломления, равным 2,0, могут быть использованы в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа для защиты фоточувствительного слоя от проникновения в него считывающего излучения и осуществления оптической развязки для процессов записи и считывания изображения, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях III и IV Всесоюзная конференция «Оптика лазеров» (Ленинград 1982 и 1984), International Liquid Crystal Workshop on Surface Phenomena (Санкт-Петербург, 1995), 6th European Conference on Diamond, Diamond-like and Related Materials (Barcelona, Spain 10-15 September 1995), 16th International liquid crystal conference (Kent, Ohio USA,1996), Liquid Crystal Materials, Devices, and Applications V (San Jose, California USA, 1997), Artificial Turbulence for Imaging and Wave Propagation, Artificial Turbulence for Imaging and Wave Propagation (San Diego, CA, USA, July 1998), 7th International conference on ferroelectric liquid crystal (Darmstadt, Germany, 1999), IV Международная Конференция «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2000 и 2002), Advances in Optical Information Processing IX (Orlando, FL, USA, April 2000), High-Resolution Wavefront Control Methods, Devices, and Applications II (San Diego, CA, USA, August 2000), High-Resolution Wave front Control Methods, Devices, and Applications IV (Seattle, WA, USA, July 2002), XV International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers (Prague, Czech Republic Monday 30 August 2004)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работ из них 35 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК, таких как Оптический журнал, Оптика и спектроскопия, ЖТФ и Письма в ЖТФ, ФТТ, ФТП, Кристаллография, и др , а также публикации в зарубежных изданиях, включенных в систему цитирования Web of Science Diamond&Related materials, J Phys D Appl Phys, Mol Cryst &Liq Cryst, Ferroelectncs и др, 8 из этих работ подготовлены лично автором Получено одно авторское свидетельство и 5 патентов, в том числе 4 международных

Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации результаты получены автором лично или при его непосредственном участии Автор осуществлял выбор направлений и постановку задач исследований, а также проведение экспериментов по получению экспериментальных образцов и анализ полученных результатов исследований

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 231 ссылку, из них 57 ссылок на работы автора Работа изложена на 250 страницах, содержит 81 рисунок и 25 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обсуждается объект исследования и актуальность работы, развитие представлений о структуре пленок, сформулированы цели, задачи, научная новизна полученных результатов и защищаемые положения, а также дана краткая аннотация содержания отдельных глав

Первая глава диссертации посвящена исследованию кинетики CVD-процесса осаждения пленок аморфного гидрогенизированного углерода в плазме тлеющего разряда на постоянном токе В этой главе дается описание конструкции и работы многоэлектродного устройства, используемого для осаждения исследуемых пленок, особенностью которого является одновременное существование наряду с плазмой тлеющего разряда на постоянном токе, магнетронной плазмы, локализованной вблизи анода При подаче напряжения на анод, расположенный в области скрещенных магнитного и электрического полей, возникает плотная плазма тороидальной формы в результате эффективного захвата электронов магнитным полем, что способствует ионизации газа в разрядном промежутке при давлениях на порядок ниже, чем в известных диодных системах [1,2] Рис 1 иллюстрирует зависимость ионного тока 1 на электроде-держателе подложек от давления Р ацетилена в вакуумной камере В отсутствие магнитного поля тлеющий разряд возникает в устройстве при более высоком давлении Я = 0,06 Па (рис 1, кривая с) и напряжении U= 1200 В, а ионный ток

зависит от давления Использование магнетронной плазмы уменьшает влияние давления в вакуумной камере на ионный ток (рис 1, кривые а и б), а повышение напряжения от 600 до

Рис. 1. Зависимости ионного тока на электроде-держателе подложек от давления ацетилена в вакуумной камере при поддержке ттеющего разряда тороидальной плазмой, локализованной вбтизи анода, при U = 600 В (а) и 800 В (6) и без нее при i/= 1200 В (с)

Исследование вотьтамперных характеристик устройства показало, что наиболее эффективная ионизация газа наблюдается при давлении 0,03 Па Ионный ток на подложку можно изменять от 2 до 40 мА в интервале межэлектродных напряжений 600-1200 В и давлений в вакуумной камере от 0,004 до 0,1 Па Мощность разряда W, рассеиваемая положительными ионами на электроде-держателе подложек, при этом увеличивается от 1,2 до 44 Вт [3] Анализ характеристик разработанного устройства показал, что его использование расширяет возможности получения тонких пленок а-С Н с помощью CVD-процесса в плазме тлеющего разряда, благодаря снижению рабочего давления по сравнению с обычными диодными системами

Согласно модели адсорбированного слоя [Jacob W Surface reactions during growth and erosion of hydrocarbon films // Thin Solid Films 1998 V 326 P l^t2] углеводородные радикалы, образующиеся в плазме, конденсируются на поверхности в результате физической адсорбции Затем под действием энергичных частиц происходит индуцированная ионами сшивка структуры и переход углеводородных радикалов в хемосорбированное состояние Поверхность пленки при этом подвергается непрерывной бомбардировке положительными ионами, которые в зависимости от передаваемой ими энергии могут способствовать как уплотнению конденсата за счет образования сшивок, так и деструкции слабосвязанных частиц и их диффузии по поверхности с последующей десорбцией Баланс процессов, способствующих росту и травлению пленки, определяет скорость конденсации

Уменьшению скорости осаждения пленок способствует разбавление паров углеводородов инертным газом, что вызвано усилением процесса десорбции слабосвязанных частиц конденсата Так, например, скорость осаждения г пленки а-С Н на медные подложки

800 В вызывает увеличение тока в два раза

можно снизить от 4 до 0,5 А/с, уменьшая объемную концентрацию ацетилена в смеси с криптоном до 20 % (рис 2)

г, А/с 10

40 60 80 С2Н2/Кг,%

Рис 2 Изменение скорости осаждения пленок а-С Н на поверхность медных подложек при увеличении объемного содержания ацетилена в смеси с криптоном и постоянной мощности разряда, равной 1,8 Вт при давлении 0,05 Па

10 П Вг

Рис 3. Скорости осаждения пленок а-С Н

на поверхность прозрачного проводящего электрода InjSnOj (■) и полупроводникового слоя a-Si С Н (о) при давлении ацетилена Р~ 0,05 Па в зависимости от мощности разряда

На скорость осаждения пленок влияет образование поверхностного заряда Стекание заряда в процессе конденсации зависит как от проводимости подложки, так и от толщины и удельного сопротивления растущей пленки [Ludnig М Thickness limits for coatings deposited by direct current cracking of vapors // Appl Opt 1986 V 25 No 22 P 3977-3979] Было показано, что при одинаковой мощности разряда скорость осаждения пленок на поверхность прозрачного проводящего электрода на основе окислов индия и олова (IníSnOj) на порядок величины выше (рис 3), чем в случае осаждения на поверхность полупроводникового слоя а-Si С Н с удельным сопротивлением около 1012 Ом см

Оптические постоянные пленок а-С Н были исследованы с помощью метода многоугловой эллипсометрии на длине волны 632,8 нм Одновременное определение трех параметров показателей преломления п и поглощения к, а также толщины пленки дало возможность установить зависимость оптических постоянных от скорости осаждения в CVD-процессе Было установлено, что с увеличением скорости осаждения пленок из паров ацетилена и толуола на кварцевые подложки при температуре окружающей среды показатели преломления и поглощения пленок монотонно убывают [4] В интервале г = 0,4-2,5 А/с оптические постоянные были равны п = 2,4-2,0 и ¿ = 0,3-0,1 для пленок, полученных из ацетилена, и п- 1,8-1,6 и к = 0,1-0,01 для пленок, полученных из толуола

Самый низкии показатель преломления, равный /1=1,55-1,6 наблюдался у пленок, полученных из октана в том же интервале скоростей, при этом величина к была меньше 0,01 и не зависета от скорости осаждения Набчюдаемые различия оптических постоянных тенок а-С Н, потученных при одинаковой скорости, объясняется неодинаковой способностью исходных мот скул углеводородов к ионизации Вариация п в интервале от 2,4 до 1,55 сопровождается уветнчением прозрачности пленок в видимой области спектра [4,5]

Вторая глава посвящена исследованию особенностей структуры тонких пленок на основе а-С Н с помощью адсорбционной спектроскопии в ИК и видимой областях спектра и резонансной КР спектроскопии, а также метода декорирования поверхности островковыми пленками Ag

Рентгеноструктурный анализ пленок а-С Н с п = 2,4, осажденных на медные подложки из ацетиленовой плазмы тлеющего разряда, показал, что наблюдаемые рефлексы не соответствуют известным кристаллическим формам углерода, а структура пленок явтяется аморфной Результаты исследования полосы поглощения 3100-2700 см1 в ИК спектрах, соответствующей валентным колебаниям СН-групп, свидетельствуют о присутствии в структуре атомов углерода в sp\ sp2, и sp валентных состояниях, содержание которых зависит от условий осаждения и толщины пленки [6] Особенности спектров пленок а-С Н, наблюдаемые в полосе поглощения СН-групп, связаны с многообразием процессов разложения, присоединения и сшивания фрагментов структуры, а также адсорбции и десорбции продуктов газофазной реакции в зависимости от условий конденсации в плазме

[7]

Содержание в пленках связанного водорода, может быть рассчитано по интегральной интенсивности полос поглощения в ИК спектрах [Watanabe 1, Hasegawa S, Kurata Y Photolummiscense of hydrogenated amorphous carbon films //Jap J Appl Phys 1982 V 21 No 6 P 856-859] Расчет показал, что у исследуемых пленок содержание водорода в пленках не превышало 20% [6] Однако результаты химического полумикроанализа путем окисления навески порошкообразной пленки в струе кислорода при температуре 1000°С в присутствии катализатора показали, что содержание водорода составляет 31-35 ат%, что в полтора раза больше Расхождение результатов расчета и экспериментальных данных свидетельствуют о присутствии в структуре а-С Н полимерной составляющей, типа полиеновых цепей (НС=СН)П, колебания СН-групп в которых неактивны в ИК спектрах В то время как ассиметричные колебания СН-групп в sp3 валентном состоянии активны благодаря их случайному расположению в структуре, что приводит к увеличению

дипольного момента По оценкам среднее координационное число для исследуемых пленок а-С Н с п = 2,0-2,4 соответствует 2,6

Спектры ЭПР исследуемых пленок а-С Н были подобны спектрам различных углей, продуктов карбонизации органических соединений, ароматических и свободных радикалов в твердой фазе Интенсивность одиночной симметричной линии с g-фактором свободного электрона, наблюдаемой в спектрах ЭПР, коррелировала с изменением интенсивности полосы поглощения валентных колебаний СН-групп в ИК спектрах Спиновая плотность а-С Н пленок, характеризующая концентрацию неспаренных электронов, составила 1021-1022 спин/Кг, что указывает на существование в структуре свободных радикалов, образующихся в результате обрыва цепи, отщепления водорода и разрыва кратных связей [6]

Спектры КР пленок а-С Н, полученные при возбуждении на длине волны X, = 441,6 нм, представляли собой широкую полосу, которую условно можно разложить на две полосы гауссова типа с максимумами в области 1565 см"1 (полоса А) и 1372 см'1 (полоса Б) В результате отжига пленок в вакууме при температуре 420°С в течение часа максимумы полос смещались в область более высоких частот к 1600 см"1 и 1405 см"', соответственно При этом в слабой полосе вблизи 3000 см'1 появлялась структура, положение максимумов в которой соответствовало положению обертонов и составного тона полос А и Б, что позволяет интерпретировать ее, как спектр второго порядка При вариации Хв в интервале от 441,6 до 632,8 нм (2,81-1,96 эВ) было обнаружено изменение параметров спектров КР пленок а-С Н положения максимумов полос А и Б, их полуширины, а также относительных интегральных интенсивностей JeIJa, что указывает на резонансную природу спектров [8] Особенности, наблюдаемые в спектрах КР пленок а-С Н, не характерны для спектров мелкодисперсных графитов [Баранов А В, Бехтерев А Н, Бобович Я С, Петров В И Интерпретация некоторых особенностей в спектрах комбинационного рассеяния графита и стеклоуглерода //Опт и спектр 1987 Т 62 в 5 С 1036-1042]

Полученные результаты свидетельствуют о том, что несмотря на внешнее сходство спектров КР а-С Н и неупорядоченных графитов, в структуре как исходных, так и отожженных пленок отсутствуют микрокристаллы графита, как материала с определенными электронными и фононными свойствами Сдвиг полос в спектрах а-С Н при вариации длины волны возбуждения связан с присутствием в структуре рассеивающих центров, которым соответствуют разные полосы поглощения в электронных спектрах и колебательные частоты Широкий разброс электронных и колебательных параметров этих полос обусловлен

разными размерами элементов структуры, а резонансные условия возбуждения спектров КР приводят к избирательному усилению рассеяния

Характер зависимости относительной интенсивности Je¡J\ основных полос, условно выделенных в спектрах КР, от Хв, а также изменение ее вида при переходе от спектра исходной пленки к спектру отожженной пленки, свидетепьствует о том, что эти по юсы относятся к разным типам элементов структуры В соответствии с положением максимумов полоса А связана с рассеянием на полиеновых цепях различной длины [Kezmahy Н Resonance Raman Scattering from Neutral and Doped Polyacetylene // Phys Stat Sol В 1980 V 97 P 521-531], а полоса Б - с рассеянием на полициклических ароматических группах с разным чисюм колец, для которых характерны интенсивные линии вблизи соответствующих колебатечьных частот Правильность интерпретации полос, наблюдаемых в спектрах КР пленок а-С Н, подтвердити теоретические расчеты КР спектров аморфного углерода [Satoshi Matsunuma Theoretical simulation of resonance Raman bands of amorphous carbon // Thin Solid Films 1997 V 306 P 17-22] Наличие составного тона в спектре КР второго порядка дает основание утверждать, что структура пленок а-С Н не является гетерофазной, а ее отдельные элементы имеют общую систему сопряжения кратных связей и представляют собой упеводородные л-связанные кластеры

Структуру пленок а-С Н можно представить как набор беспорядочно ориентированных я-связанных углеводородных кластеров, состоящих из полициклических ароматических колец различных размеров и разветвленных полиеновых цепей разной длины, имеющих единую систему сопряжения кратных связей Атомы углерода в sp3 валентном состоянии, присутствующие в структуре пленок, должны нарушать сопряжение кратных связей, приводя к локализации указанных систем сопряжения, поэтому от их содержания зависит размер я-связанных кластеров [9] Предложенное описание структуры а-С Н позволяет удовлетворительно объяснить природу резонансных КР спектров и характер наблюдаемых в них изменений, а также электронные свойства пленок, определяемые 7С-71* электронными переходами в отдельных кластерах

Исследования пленок а-С Н методом декорирования островковыми пленками Ag их поверхности показали, что размер центров кристаллизации изменялся от 4 до 100 нм в зависимости от толщины пленки, условий получения и исходного углеводорода Активными центрами кристаллизации Ag на поверхности исследуемых пленок явтяются л-связанные углеводородные кластеры [10] Набчюдаемое увеличение размера частиц серебра с ростом толщины пленки а-С Н обусловлено влиянием л-связанных кластеров, находящихся в объеме [11]

Третья глава посвящена исследованию края оптического поглощения и ширины оптической щели пленок а-С Н и влияния на характер спектров электронного поглощения условий получения пленок в плазме тлеющего разряда и содержания связанного водорода

В соответствии с кластерной моделью [Robertson J Electronic structure of diamond-like carbon // D&RM, 1997 V 6 P 212-218] ширина оптической щели зависит от размеров 71-связанных кластеров и уменьшается при увеличении фракции sp2 состояний, их образующих Ширину оптической щели исследуемых пленок а-С Н определяли известными методами по значению энергии Et», соответствующей линейному коэффициенту поглощения а= 104см ', и экстраполяцией зависимости (аЕ)"2 от Е, согласно уравнению Тауца (Er), используя спектральные зависимости коэффициента поглощения в интервале 0-5 эВ Экспериментально установлено, что для исследуемых пленок величина Е<» была в среднем на 30 % больше величины Ет [12]

а ги Л«

1<«й поо г, в

Экспериментально было установлено, что ширина оптической щели Ет пленок а-С Н понижается от 2,3 до 0,8 эВ при увеличении межэлектродного напряжения и уменьшении давления ацетилена в интервале от 0,1 до 0,01 Па (рис 4 а) в результате повышения энергии ионов, участвующих в СУО-процессе При этом понижение величины Ет коррелирует с уменьшением коэффициента поглощения в полосе 2920 см 1 в ИК спектрах пленок (рис 4, б), что

Рис 4. Зависимости Ет (а) и

коэффициента поглощения а (б) на длине свидетельствует об уменьшении содержания волны 2920 см пленок а-С Н от СН-групп в состоянии гибридизации напряжения и

Прямая информация о структуре края оптического поглощения пленок а-С Н была получена из спектров поглощения в интервале длин волн 400-2400 нм В этой спектральной области были выделены две общие полосы поглощения для всех спектров исследованных пленок Полоса с максимумом вблизи 600 нм, характерная для электронных спектров полимеров, содержащих полиеновые цепи, и полоса ~800 нм, связанная с поглощением в более сложных системах сопряжения кратных связей Относительная интегральная интенсивность полос поглощения JшlJш в электронных спектрах понижалась при вариации

межэлектродного напряжения в интервале 600-1200 В при осаждении пленок Отношение основных полос Уидо/Л540» выделенных в КР спектрах пленок а-С Н, в подобных условиях их получения, напротив, возрастало, что свидетельствует об укрупнение л-связанных кластеров за счет образования единой системы сопряжения между полиеновыми цепями и полициклическими группами [7,13]

Анализ спектров электронного поглощения исследованных пленок а-С Н позволил условно разделить образцы на две группы Для пленок, в спектрах которых присутствует несколько максимумов, ширина оптической щели Тауца соответствует энергии максимума наиболее интенсивной полосы поглощения В этом стучае ширина щели определяется энергией наиболее вероятного тг-тг* электронного перехода, а внутри щели возможны локализованные состояния с более низкими значениями энергии, которые могут служить ловушками для носителей тока У пленок с широкополосным электронным спектром ширина оптической щели определяется минимальной энергией л-л* электронного перехода, локальные уровни внутри щети практически отсутствуют, а уровни, лежащие на краю оптического поглощения, образуют плотный квазинепрерывный электронный спектр [13]

Установлено, что изменение ширины оптической щели пленок а-С Н в интервале 0,8-2,3 эВ в результате повышения скорости осаждения от 1 до 10 А/с коррелирует с увеличением удельного сопротивления пленок от 108 до Ю13Омсм, что сопровождается снижением поглощения в видимой области спектра [14]

Четвертая глава посвящена сравнительному анализу ИК спектров МНПВО в интервале 4000-1000 см 1 у пленок а-С Н, полученных в разных условиях С\П-процссса в плазме Обсуждаются особенности колебательных спектров пленок с разными показателями преломления и влияние на них молекулярной структуры исходного углеводорода, а также исследуется дисперсия оптических постоянных в ИК области спектра

Для получения спектров пленки а-С Н осаждали на элементы МНПВО в виде призм, изготовленных из монокристалла германия Применение метода ИК спектроскопии МНПВО исключает негативное влияние сильного интерференционного эффекта, характерного для колебательных спектров тонких пленок а-С Н на германии Сравнение колебательных спектров пленок а-С Н, полученных из разных углеводородов при вариации условий осаждения в плазме, показало, что для них характерны два спектральных интервала поглощения Первый интервал связан с валентными колебаниями СН-групп 3300-2700 см а во втором интервале 1800-1000 см"1 можно выделить пики валентных колебаний одинарных С-С, двойных С=С связей и тройных С^С связей, а также полосы, отвечающие колебаниям карбонильных групп, и деформационным колебаниям СН-групп [15]

Особенностью спектров пленок а-С Н с показателем преломления более 2,0 является присутствие полосы вблизи 1250 см', обусловленной колебаниями С-С связей в узлах разветвления структуры (рис 5) Эта полоса отсутствует в спектрах пленок с более низким показателем преломления, для которых характерны полосы поглощения 1700 см"1 и 3400см'1, соответствующие валентным колебаниям карбонильной и гидроксильной групп (рис 6), связанные с адсорбционными процессами после осаждения пленок

Я «о

В-.о-о

4000

3000

2000

1000

Рис. 5 ИК спектры МНПВО пленок а-С Н с п > 2, приготовленных из толуола (а), октана (6) и циклогексана (с) при Р = 0,01-0,03 Па и №= 10-13 Вт

Рис. 6 ИК спектры МНПВО пленок а-С Н с п <1,7, приготовленных из толуола (а) и октана (6) при Р = 0,3 Па и Г=2Вт

Исследование влияния условий получения на колебательные спектры пленок, осажденных из ацетиленовой плазмы, показало, что интенсивность полосы 1250 см' уменьшается с понижением межэлектродного напряжения и повышением давления в вакуумной камере В ИК спектре пленки, полученной на изолированной подложке без участия ионов в процессе формирования структуры, полоса 1250 см1 отсутствовала Одновременно увеличивалась интенсивность полос валентных и деформационных колебаний СН-групп, а также валентных колебаний карбонильных и гидроксильных групп, что свидетельствовало о снижении плотности упаковки структуры [7]

Интенсивность полос, соответствующих колебаниям карбонильных и гидроксильных групп, увеличивалась при хранении пленок а-С Н с п< 1,7 в комнатных условиях [16] На характер ИК спектров пленок с показателем преломления более двух (рис 5) не влияет природа исходного углеводорода, в то время как спектры пленок с более низким показателем преломления (рис 6) могут иметь некоторые отличия Это связано с разной энергией ионизации углеводородных молекул в условиях конденсации пленок в плазме тлеющего разряда С увеличением мощности разряда усиливаются процессы деструкции молекул

углеводородов, что способствует образованию 4-х функциональных узлов разветвления, соединяющих отдельные элементы структуры аморфного уперода, повышению плотности упаковки атомов и росту показателя прсточтения пленок а-С Н [15]

Интенсивность полос -1540 см1 и 1600 см"1, наблюдаемых в ИК спектрах, которые соответствуют понюсимметричным колебаниям в плоскости двойных кратных углеродных связей в полиеновых цепях и полициклических ароматических кольцах, а также полос 2100 и 1900 см1 (рис 5) и 2080 см"1 (рис 6), обусловленных валентными колебаниями тройных связей в починковых цепях, была мала Сравнение ИК и КР спектров исследуемых пленок показало, что единственной общей полосой в них является полоса 1540 см ', характерная для полиацетиленов

Исследование дисперсии показателя преломления в ИК области на длине волны 10,6 мкм с помощью метода МНПВО пленок а-С Н показало, что она незначительна по сравнению с показателем преломления на длине волны 0,63 мкм Повышению показателя преломления от 2,0 до 2,4 способствовало уменьшение скорости осаждения от 5 до 1 А/с в результате разбавления паров ацетилена инертным газом - аргоном, что сопровождалось снижением содержания СН-групп в з-/?3 состоянии гибридизации [17] Исследование пленок а-С Н показало, что независимо от исходного углеводорода, используемого для их осаждения, чем выше интегральная интенсивность полосы валентных колебаний СН-групп в ИК спектрах, тем ниже показатель преломления пленок [15]

Экспериментально было показано, что тонкие пленки а-С Н с показателем преломления, равным 2,0 и толщиной, соответствующей четверти длины волны, осажденные на обе стороны оптических элементов из германия, обеспечивают 100% просветление в области 4-5мкм благодаря отсутствию поглощения в этом интервале длин волн [15]

Пятая глава посвящена исследованию порога оптического пробоя воздуха вблизи поверхности лазерных медных зеркал с защитным покрытием на основе а-С Н при воздействии импульсов интенсивного излучения с длиной волны 10,6 мкм Перспективность использования алчазоподобных пленок на основе а-С Н в качестве защитных покрытий для медных зеркал была впервые показана в работе [18] Такое покрытие не вызывало изменения формы оптической поверхности, но уменьшало ее шероховатость, а также существенно повышало механическую прочность, коррозийную стойкость и лучевую прочность до 11 МВт/см2, не снижая при этом коэффициент отражения зеркала, благодаря прозрачности пленок а-С Н в этой обтасти спектра

Статистическая обработка результатов испытаний зеркал с покрытием разной тотщины показала, что пороговые значения плотностей мощности излучения могли

изменяться в интервале от 1 МВт/см2 до 16 МВт/см2, при этом коэффициент корреляции с порогами пробоя исходной поверхности зеркал при объеме выборки Лг= 32 был равен 0,3 Площадь разрушения в результате оптического пробоя у поверхности зеркала с покрытием при толщине г/ < 0,2 мкм возрастала пропорционально увеличению плотности мощности излучения и толщине покрытия Расчет подъема температуры в пятне облучения поверхности импульсным ИК излучением в случае сильного сцепления и идеального теплового контакта между зеркалом и покрытием а-С Н показал, что температура поверхности не должна превышать 200°С для зеркала с коэффициентом отражения Я = 98,6% при плотности мощности, равной 13 МВт/см2 Однако характер разрушений покрытия при оптическом пробое свидетельствовал о том, что температура поверхности в пятне облучения могла повышаться до 420°С, что следует из наблюдаемых необратимых термохромных изменений покрытия [9], или подниматься до температуры, равной 1000°С, при которой происходит испарение покрытия а-С Н

Несмотря на защитные свойства покрытия, позволяющие сохранять высокий коэффициент отражения зеркала, равный 98,4-99,0%, условия образования плазмы у его поверхности могли изменяться со временем [19] Порог оптического пробоя зеркал с покрытием мог снижаться, а площадь разрушения увеличиваться при хранении образцов Учитывая химическую стойкость защитного покрытия а-С Н, снижение порогов пробоя со временем может быть вызвано увеличением теплового сопротивления в результате понижения адгезии на границе раздела зеркала и покрытия, причиной которого может быть диффузия примесей с полированной поверхности металла

Разброс экспериментальных значений пороговой плотности мощности ц в зависимости от толщины покрытия (рис 7) свидетельствует о влиянии на развитие оптического пробоя у поверхности зеркала с покрытием а-С Н, по крайней мере, двух факторов, один из которых способствует повышению порога, а другой вызывает его снижение с увеличением толщины покрытия [20]

В отсутствии адгезионного контакта поток излучения, падающий на поверхность, должен полностью поглощаться покрытием за время действия лазерного импульса В случае прозрачной пленки на слабый монотонный рост поглощения с увеличением толщины покрытия накладывается осцилляция, связанная с интерференцией света в слое Для теоретического описания поглощательной способности медного зеркала с покрытием а-С Н было испопьзовано известное решение классической задачи электродинамики об отражении света от плоского однородного слоя с резкими границами раздела и окаймляющими средами [Бонч-Бруевич А М, Либенсон МИ Нерезонансная лазеротермия в процессах

взаимодействия интенсивного излучения с веществом //Изв АН СССР Серфиз 1982 Т 46 № 6 С 1104-1118] Согласно расчету, пчотность мощности, необходимая для разрушения покрытия а-С Н при отсутствии адгезионного контакта, монотонно возрастает с ростом толщины покрытия, как видно на рис 7 При толщине покрытия, равной 0,7 мкм, значение плотности мощности, необходимой для потного разрушения покрытия, достигает 0,35 мВт/см2, что на порядок ниже значений порога оптического пробоя, полученных экспериментально Это позвопяет слетать вывод о том, что причиной понижения порога с увеличением точщины покрытия, набчюдаемого на практике, является нарушение адгезионного и теплового контакта из-за ослабчения сипы сцепления покрытия с зеркалом на границе раздета [21]

Рис. 7. Экспериментальные значения (■) плотностей мощности импульсного ИК излучения приповерхностного пробоя медных зеркал и расчетные значения порогов лазерного разрушения покрытия а-С Н при нарушенном адгезионном контакте с зеркалом (•) в зависимости от точщины защитного покрытия

Полированная поверхность медного зеркала может содержать примеси, вносимые на стадии полировки, диффузия которых способствует как локальному снижению, так и полному нарушению адгезионного контакта с покрытием [22] Вместе с тем, с увеличением толщины покрытия повышается вероятность процесса релаксации внутренних сжимающих напряжений, характерных для прочных покрытий а-С Н Экспериментально установлено, что при толщине покрытия 0,35 мкм действие внутренних сжимающих напряжений может приводить к самопроизвочьному отслаиванию покрытия с поверхности медного зеркала при его нагреве до 200°С [23] Локальное нарушение адгезионного и теплового контакта зеркала с покрытием может вызываться тепловым и ударным воздействием лазерного изчучения

Отсутствие корреляции между порогами пробоя зеркала с покрытием и без покрытия указывает на различие устовий птазчообразования у поверхности металла и пленки а-С Н Наиболее высокие пороги оптического пробоя были получены для покрытий с низкими значениями удельного сопротивчения 10я Ом см и ширины оптической щели, что свидетельствует о влиянии электронной структуры а-С Н на процесс образования плазмы

при оптическом пробое Поглощения кванта с энергией 0,1 эВ при воздействии на покрытие ИК излучения достаточно для зарождения носителей заряда внутри области сопряжения л-электронов на отдельном кластере Чем выше проводимость покрытия, тем меньше вероятность нагрева его за время действия лазерного импульса и выше порог оптического пробоя

Согласно тепловому механизму, оптический пробой вблизи поверхности зеркала с покрытием а-С Н может развиваться в результате локального нагрева отдельных участков зоны лазерного облучения до температуры выше 450°С, соответствующей началу термодеструкции покрытия и окислению углеводородных продуктов разложения Вместе с тем нельзя исключать возможность трибо- и механоэмиссии электронов при образовании трещин в результате релаксации внутренних сжимающих напряжений в покрытие, когда тепловое сопротивление стремится к бесконечности Полученные результаты способствуют пониманию взаимодействия интенсивных световых потоков лазерного излучения с пассивными элементами СО г лазеров с защитными покрытиями а-С Н

Шестая глава посвящена исследованию физико-химического взаимодействия нематических жидких кристаллов (ЖК) с поверхностью ориентирующих слоев, полученных из паров углеводородов в плазме тлеющего разряда Эти исследования представляют интерес как для понимания механизма взаимодействия поверхности твердого тела с ЖК, так и для дальнейшего совершенствования технологии изготовления ЖК устройств [24] В этой главе представлены результаты изучения микрорельефа поверхности, макроскопических свойств, молекулярной структуры и адсорбционной способности ориентирующих слоев на основе а-СН

Известные слои, полученные из углеводородов в плазме тлеющего разряда, ориентируют молекулы жидких кристаллов гомеотропно, т е перпендикулярно поверхности [Watanabe R, Nakamo Т, Satoh Т, Hatoh Н, Onki У Plasma-polymerized films as orientating layers for LCs // Jap J Appl Phys 1987 V 26 №3 P 373-376] Для получения параллельно-направленной гомогенной ориентации молекул ЖК поверхности таких слоев подвергают дополнительной обработке с использованием ионных пучков, плазмы тлеющего разряда или УФ излучения В этой работе был впервые предложен оригинальный способ получения гомогенной ориентации ЖК, основанный на осаждении слоев а-С Н из углеводородной плазмы при мощности разряда 1,6-2,0 Вт без какой-либо последующей обработки поверхности Слои а-С Н осаждались на подложки, расположенные наклонно относительно

вертикальной оси устройства, при непрерывной бомбардировке конденсируемой пленки почожительными нонами под скользящими углами [25]

Изучение с помощью эчектронной микроскопии ориентирующих слоев а-С Н, осажденных на полированную поверхность стекла, не выявило каких-либо признаков анизотропии микрорельефа, в отличие, например, от наклонно напьпенных слоев окиси церия [34,35] С помощью атомно-силовой микроскопии было показано, что тонкий слон а-С Н при осаждении на поверхность наклонно напыленной моноокиси германия сглаживает первоначальный речьеф [36]

Ориентация ЖК контролировалась путем измерения начального угла вр наклона директора ЖК, соответствующего направлению ориентации длинных осей молекул Для этого испочьзовался известный метод вращения ЖК ячейки, основанный на измерении интенсивности пропускания света через слой жидкого кф и стал па в зависимости от упа падения света [Baur G, U'lttu cr V, Berreman D W Determination of the tilt angles at surfaces of substrates in liquid crystal cells // Phys Lett 1976 V 56A N 2, P 142-143] Для ЖК-1282 (НИОПиК), ориентированного на поверхности слоя а-С Н, угол вр< 2-3,5° [31] Осаждение слоя а-С Н на поверхность электрода, с искусственно созданным рельефом с заданным направчением, способствовало улучшению однородности азимутальной ориентации молекул на тощади 10 см2, но при этом вызывало увеличение угла вр до 7-14° [32] В то же время осаждение тонкого слоя а-С Н на поверхность наклонно напыленной моноокиси германия приводило к уменьшению угла 0Я для ЖК марки BL-037 (фирмы Merck) [33] Полученные результаты свидетельствуют о влиянии характера ретьефа поверхности, предшествующей стою а-С Н, на начальный угол наклона директора ЖК

Обработка поверхности известных ориентирующих слоев в плазме тлеющего разряда кислорода после их осаждения полимеризацией в плазме приводила к изменению характера ориентации ЖК с гомеотропнои на гомогенную, т е изменению угла наклона директора ЖК от 90° до 0° В случае исследуемых ориентирующих слоев а-С Н такая обработка приводила к противопотожному эффекту [26] Сравнение стоев а-С Н и плазменно-полимеризованного октана (ППО) с показателями преломления каркаса 1,641 и 1,555 на длине волны 632,8 нм с помощью адсорбционно-эллипсометрического метода [Тоъмачев В А, Окатов М А , Mat/оян Е Ф Опредечение пористости и истинного показателя преломления тонких пленок методом эллипсочетрии // Опт журн 1993 №5 С 37-39] показало, что они отличаются относитечьным содержанием фазы пустот, которая оценивалась по адсорбционной способности к воде У обработанных слоев а-С Н пористость была выше и составляла 7,7 %,

а у слоев ППО она была равна 4,5% [16] Это объясняется тем, что при обработке поверхности слоя а-С Н в плазме кислорода удаляется верхний слой материала пленки и вскрываются микропоры, что создает благоприятные условия для хемосорбции воды и кислорода, благодаря образованию разорванных углерод-водородных связей, что подтвердили исследования таких пленок с помощью ИК спектроскопии [16]

С помощью метода поляризационной ИК спектроскопии МНПВО была исследована ориентация ЖК на основе цианобифенилов (ЦБ) на поверхности слоев а-С Н и ППО Начальное значение параметра ориентационного порядка, определяемого оптической плотностью в полосах поглощения для р- и ¿-поляризации ИК излучения, было выше у гомогенно ориентированного слоя ЦБ и равно 0,63-0,68, в то время как для гомеотропного слоя ЖК оно составляло 0,43-0,45 [37] Наибольшие значения дихроичного отношения коэффициентов поглощения % и ар для 5- и /)-поляризации ИК излучения, равные 4,3-5,3, наблюдались для колебаний связей, в направление параллельном директору ЖК, таких как СеЫ связи (2220 см"1) и С-С связей в фенильном (1610 см"1 и 1500 см'1) и бифенильных кольцах (1240 см ') для гомогенно слоя ЖК, ориентированного поверхностью а-С Н

Рис. 8 Изменение дихроичного отношения основных полос поглощения в ИК спектрах гомогенно (а) и гомеотропно (Ь) ориентированных слоев ЖК-1282 первоначальное (1), после хранения ЖК ячеек в течение 10 месяцев (2) и после нагревания до температуры 60°С (3) Полосы поглощения □ - СзЫ, • - С-С в фенильном кольце, ▲ - С-С в бифенилах

У гомеотропно ориентированного слоя ЖК с помощью ППО отношение а^а? было меньше единицы для тех же самых полос поглощения в спектре Исследование негерметизированных ЖК ячеек после хранения в комнатных условиях в течение 10 месяцев, а также после их нагрева до температуры 60°С, соответствующей температуре перехода ЖК из нематической в изотропную фазу, показало незначительные изменения отношения а5/ар в полосах

Ь

2

0 V

Стадии

Стадии

колебания С-С связей фенильного и бифенильного колец как для гомогенно (рис 8, а), так и для гомеотропно (рис 8, Ь) ориентированных слоев ЖК

Проведенные исследования показали, что гомеотропная ориентация молекул ЦБ на поверхности слоя ППО связана с дисперсионным взаимодействием алкильных радикалов молекул ЖК с мстильными группами на поверхности слоя [38] Гомогенная параллельно-направленная ориентации молекул ЦБ на поверхности ориентирующего слоя а-С Н обусловлена взаимодействием между бифенильными кольцами молекул ЖК и полициклическими ароматическими группами, расположенными параллельно границе раздела фаз Это взаимодействие может иметь как дисперсионный характер, так и быть связано с коллективными взаимодействиями между л-электронами бифенильных колец молекул и углеводородных кластеров на поверхности ориентирующего слоя Изменение характера ориентации молекул ЖК в результате обработки слоя а-С Н в плазме кислорода, вызывающей разрушение полициклических ароматических групп на поверхности, может служить косвенным подтверждением предложенного механизма взаимодействия

Седьмая глава посвящена определению поверхностной энергии слоев а-С Н с показателем преломления порядка 1,6 и энергии межфазного взаимодействия этих слоев с жидкими кристаллами по экспериментальным результатам определения краевых углов смачивания поверхности жидкостью

Для расчета поверхностной энергии слоев использовалось уравнение Гуда-Овенса-Вендта, а все изменения при оценке взаимодействия на границе раздела фаз жидкость -твердое тело связывали с изменением поверхностного натяжения

rsL=rs + n-4rds rX-2(rps гПп, о

Неизвестные величины дисперсионной у/ и полярной у/ составляющих поверхностной энергии вычисляли из системы двух уравнений

cos вк< = Krirl у/г.и + 2irSrl )У/Уц -1 (2)

cosfl,, =2(yJsrif/yL! +2Мг!,У/гh -1 Экспериментально определялись значения краевых углов 0*, и Of, двух жидкостей, одна из которых являлась полярной, а другая неполярной, с известными значениями дисперсионной уl и полярной у/ компонент поверхностного натяжения В качестве пар жидкостей были использованы вода и а-Br нафталин, а также глицерин и а-Br нафталин Эти пары отличались величиной полярной и дисперсионной составляющих поверхностного натяжения уi

Расчет поверхностной энергии показал, что обработка поверхности слоев а-С Н в плазме кислорода приводит к снижению поверхностной энергии, главным образом, за счет понижения дисперсионной составляющей [39] Экспериментально наблюдаемое скачкообразное изменение характера ориентации молекул ЖК при кратковременном воздействии плазмы кислорода на ориентирующие слои а-С Н вызвано резким возрастанием полярной компоненты поверхностной энергии по отношению к ее дисперсионной составляющей (рис 9) [26]

10 д

в / \

4

0 12 3 4

X мин

Рис. 9. Изменение отношения полярной

р - j

у/ и дисперсионнои у5 составляющих поверхностной энергии слоя а-С Н при увеличении времени обработки в плазме кислорода

Определение поверхностной энергии разных материалов полированного стекла, ориентирующих слоев а-С Н, ППО и поливинилового спирта (ПВС), а также прозрачных проводящих покрытий на основе окислов In203-Sn02 и НГО2 показало, что наибольшая поверхностная энергия, равная 44 мДж/м2, соответствовала слою а-С Н У слоя ППО она была ниже и составляла 38 мДж/м2 [32,40] Экспериментально было показано, что с увеличением поверхностной энергии твердого тела энергия межфазного взаимодействия с жидким кристаллом (ЖК-1282) возрастала (рис 10) [41]

Восьмая глава посвящена исследованиям, связанным с применением слоев на основе а-С Н в ЖК устройствах Тонкие пленки а-С Н, поглощающие свет в видимой области спектра, были впервые применены для светоблокировки фоточувствительных полупроводниковых слоев аморфного гидрогенизированного кремния a-Si Н и карбида кремния a-Si С Н и обеспечения оптической развязки между записывающим и считывающим светом в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа [42] на основе нематических [43,44] и смектических ЖК [46,47] Было показано, что для снижения

25 30 35 40 45 50

75 мДжм!

Рис 10 Энергия межфазного взаимодействия ЖК увь с поверхностью твердого тела в зависимости от поверхностной энергии уэ

Частота, Гц

пропускания на длине волны Х = 632,8 нм до 1%, можно использовать стой а-С Н точщиной 1,3 мкм с коэффициентом поглощения 5 104 см 1 [48,49]

Эффективность создания оптической развязки для видимого света с помощью слоев а-С Н иллюстрирует рис 11, на котором показано изменение контраста от частоты для трех оптических модуляторов на основе смектического ЖК с мозаичными металлическими зеркалами Максимальный контраст, равный 80 1, был получен на частоте 100 Гц при ослаблении пропускания света в 150 раз (рис 11, кривая 6) Уменьшение эффективности светоблокировки в три раза

Рис. 11 Изменение контраста в вызывало понижение контраста до 60 1 оптических СЖК модуляторах с

(рис 11, в) Минимальный контраст, равный мозаичным металлическим зеркалом и

блокирующим споем а-С Н (а и о) и без 20 1 (рис 11, г) был получен в отсутствии него (г)

попощающего слоя а-С Н в промежутках между пикселями металлического зеркала [47] Размещение поглощающего стоя а-С Н в ЖК модуляторах с многослойными диэтектрическими зеркалами на основе a-Si С Н позволило не только исключить влияние считывающего света на работу модулятора, но и снизить требования к коэффициенту отражения зеркала, уменьшить количество, входящих в него четвертьволновых слоев и точщину зеркала, что способствовало согласованию его со слоем ЖК [48]

Для повышения коэффициента отражения до 95% многослойного диэлектрического зеркала на основе a-Si С Н, состоящего из 7-9 четвертьволновых стоев, было впервые предложено использовать слой а-С Н с низким показателем преломления В сочетании со светобтокирующим слоем а-С Н такое зеркало должно обеспечивать эффективную оптическую развязку между записывающим и считывающим светом в оптически управтяемых ЖК чодутяторах [49,50]

Оригинальный способ создания параллельной однонаправтенной ориентации молекул ЖК [52-54], основанный на осаждении тонких слоев а-С Н с помощью плазмы из различных исходных углеводородов толуопа [26], бензота [27], октана [28], этитового спирта [29] и ацетона [30] - использовался для изготовления электроуправляемых ЖК модуляторов [32,33,36] Достоинствами предложенного способа получения ориентирующих слоев с

помощью плазмы являются отсутствие необходимости подогрева и дополнительной обработки поверхности после осаждения слоев, что отличает его от способов, ранее известных и разрабатываемых в настоящее время

Для получения гомеотропно ориентированного слоя жидкого кристалла при изготовлении призменных ЖК поляризаторов было впервые предложено использовать ориентирующие слои, полученные полимеризацией паров октана в плазме тлеющего разряда [55] Гомеотропно ориентированные слои жидкого кристалла, полученные таким способом, являются стабильными [38] благодаря высокой поверхностной энергии, характерной для полимеров, полученных с помощью плазмы [32,41] Достоинством призменных ЖК поляризаторов на основе ППО, исследованных в диссертации, является увеличение срока эксплуатации таких устройств в сочетании с широким интервалом длин волн от видимого до ближнего ИК диапазона, в котором они могут быть использованы [56]

В заключение диссертационной работы сформулированы основные результаты исследований их практическая ценность и выводы

Основные результаты диссертации заключаются в следующем

1 Исследование кинетики осаждения тонких пленок на основе а-С Н с помощью СУО-

процесса в плазме тлеющего разряда в интервале давлений от 0,1 до 0,004 Па показали, что

(а) скорость осаждения пленок а-С Н в зависимости от проводимости поверхности подложки можно варьировать в широких пределах от 1 до 35 А/с путем изменения межэлектродного напряжения от 600 до 1200 Вт, а также путем изменения содержания паров углеводорода в плазме,

(б) показатель преломления пленок а-С Н можно варьировать в интервале от 2,4 до 1,5 меняя скорость осаждения пленок из углеводородов в плазме от 0,4 до 5 А/с

2 Исследование особенностей структуры тонких пленок аморфного гидрогенизированного

углерода с помощью методов КР, адсорбционной спектроскопии в ИК и видимой области спектра, а также декорирования поверхности островковыми пленками серебра показало, что

(а) интенсивность полосы поглощения, соответствующей валентных колебаниям СН-групп в ИК спектрах пленок а-С Н, зависит от условий СУБ-процесса осаждения и обусловлена преимущественно асимметричными колебаниями СН-групп в ¡р1 состоянии гибридизации, в то время как полносиметриные колебания СН-групп в $р2 и зр валентных состояниях выражены слабо,

(б) изменение положения максимумов основных полос ~1565 см' и -1372 см1, выделенных в спектрах КР пленок а-С Н, а также полуширины и интегральных интенсивностей этих полос, наблюдаемых в результате отжига пленок и при вариации длины волны возбуждения, свидетельствует о резонансной природе спектров,

(в) характер изменений, наблюдаемых в резонансных спектрах КР, указывает на присутствие в структуре тонких пленок а-С Н двух типов рассеивающих центров, которыми являются полиеновые цепи разной длины и полициклические группы с разным числом ароматических колец,

(г) наличие составного тона в спектре КР второго порядка указывает на то, что рассеивающие центры в структуре а-С Н имеют единую систему сопряжения кратных связей и образуют л-связанные кластеры,

д) размер тг-связанных углеводородных кластеров, которые являются центрами кристаллизации островковых пленок серебра при декорировании поверхности а-С Н, может изменяться от 4 до 100 нм в зависимости от условий получения и толщины пленок, а также исходного углеводорода для их осаждения

3 Исследование спектральных зависимостей коэффициента поглощения пленок а-С Н в интервале от 200 нм до 2400 нм показало, что

(а) ширина оптической щели исследуемых пленок а-С Н, подобно другим аморфным полупроводникам, удовлетворительно описывается уравнением Тауца и ее величину можно уменьшать в интервале от 2,3 эВ до 0,8 эВ, повышая межэлсктродное напряжение и понижая давление паров углеводородов при осаждении пленок в плазме тлеющего разряда,

(б) электронные спектры пленок являются квазинепрерывными, а их интенсивность и структура края оптического поглощения зависят от условий осаждения пленок а-С Н с помощью плазмы,

(в) в пленках а-С Н с широкополосным электронным спектром ширина оптической щели определяется минимальной энергией к-л* электронного перехода, а в пленках а-С Н, имеющих электронный спектр с несколькими максимумами, ширина оптической щели соответствует энергии наиболее вероятного тг-л* электронного перехода,

(г) изменение ширины оптической щели пленок а-С Н в интервале 0,8-2,3 эВ при изменении скорости осаждения от 1 до 10 А/с коррелирует с увеличением удельного сопротивления пленок от 108 до Ю13Омсм, что сопровождается уменьшением поглощения в видимой области спектра

4 Исследование колебательных спектров пленок а-С Н с помощью ИК спектроскопии

МНПВО показало, что

(а) интенсивность поглощения в интервалах частот от 3300 до 2700 см' и от 1800 до 1000 см"1 может изменяться в зависимости от условий СУБ-процесса получения пленок а-С Н в плазме,

(б) отличительной особенностью колебательных спектров пленок а-С Н с показателем преломления более 2,0 является присутствие полосы вблизи 1250 см обусловленной колебаниями С-С связей в 4-х функциональных узлах разветвления структуры,

(в) для колебательных спектров пленок а-С Н с показателем преломления менее 1,7 характерны интенсивные полосы поглощения валентных колебаний углеводородных, карбонильных и гидроксильных групп,

(г) интегральная интенсивность полосы поглощения с максимумом вблизи 2900 см"1, соответствующей колебаниям СН-групп в 5р3 валентном состоянии, тем ниже, чем выше показатель преломления пленок а-С Н и плотнее упаковка структуры

5 Исследование взаимодействия интенсивного импульсного лазерного излучения с длиной

волны 10,6 мкм с поверхностью медных зеркал с защитными покрытиями на основе а-С Н показало, что

(а) прозрачная в ИК области спектра, механически прочная и химически стойкая пленка аС Н защищает поверхность металлического зеркала и может повышать порог приповерхностного оптического пробоя до 13 МВт/см2, благодаря блокированию паров органических примесей, выделяемых полированной поверхности металла, при тепловом воздействии лазерного излучения,

(б) порог оптического пробоя зеркал зависит от толщины защитного покрытия

а-С Н, что связано с влиянием силы сцепления покрытия с поверхностью зеркала,

(в) снижению порога оптического пробоя с повышением толщины более 0,2 мкм способствует уменьшение силы сцепления на границе раздела между зеркалом и покрытием в результате действия внутренних сжимающих напряжений, характерных для механически прочных пленок а-С Н, что приводит к росту теплового сопротивления,

(г) снижение порога оптического пробоя, наблюдаемое при хранении зеркал с покрытием, обусловлено локальным нарушением адгезионного контакта в результате диффузии примесей и газов с поверхности медного зеркала на границу раздела, что вызывает рост теплового сопротивления при воздействии лазерного излучения

6 Исследования физико-химического взаимодействия тонких прозрачных в видимой области пленок с показателем преломления менее 1,8, полученных из углеводородов с помощью С\Т)-процссса в плазме, с нематическими жидкими кристаллами показало, что

(а) ориентация молекул ЖК (или выравнивание длинных осей молекул ЖК вдоль определенного направления) с помощью слоев, полученных из углеводородов в плазме, основана на механизме межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз,

(б) гомеотропная ориентация ЖК на основе цианобифенилов, когда молекулы ЖК выравниваются перпендикулярно границе раздела фаз, связана с дисперсионным взаимодействием алкильных радикалов, расположенных на концах этих молекул, с метальными группами, присутствующими на поверхности слоев, полученных из углеводородов в тазме,

(в) гомогенная ориентация ЖК на основе цианобифенилов, когда длинные оси молекул ЖК выравниваются параллельно границе раздела фаз, происходит в результате взаимодействия бифенильных групп молекул с полициклическими ароматическими группами, присутствующими на поверхности а-С Н и расположенными параллельно ей,

(г) при обработке поверхности а-С Н в плазме кислорода происходит распыление материала с разрушением полициклических групп, что приводит к изменению характера взаимодействия молекул на границе раздела фаз и является причиной наблюдаемого скачкообразного изменения начального угла наклона молекул ЖК

7 Исследования смачиваемости поверхности ориентирующих слоев полярными и неполярными жидкостями и оценка поверхностной энергии ориентирующих слоев показали, что

(а) кратковременное воздействие плазмы на поверхность ориентирующего слоя

а-С Н приводит к росту полярной составляющей поверхностной энергии, что связано с образованием оборванных связей и повышением адсорбционной активности поверхности,

(б) ориентирующие слои а-С Н обладают высокой поверхностной энергией, равной 44 мДж/м2, которая превышает значения поверхностной энергии для гомеотропно ориентирующих слоев ГГПО (38 мДж/м2), а также слоя ПВС (36 мДж/м ), ориентирующего ЖК гомогенно,

(в) экспериментально показано, что энергия межфазного взаимодействия ЖК возрастает с увеличением поверхностной энергии твердого тела и ее значения для ориентирующих слоев ППО, ПВС и а-С Н были равны 6,4,8,4 и 16,7 мДж/м2 соответственно

8 Проблемно-ориентированные исследования слоев а-С Н, полученных с помощью СУЕ)-процесса в плазме тлеющего разряда, с целью применения их в жидкокристаллических устройствах, показали

(а) перспективность использования тонких пленок а-С Н с показателем преломления менее 1,7 для получения гомогенной ориентации ЖК с малыми начальным углами наклона директора,

(б) возможность использования тонких прозрачных ориентирующих слоев, обеспечивающих гомеотропную ориентацию ЖК, в призменных ЖК поляризаторах, что способствует повышению стабильности ориентации и увеличивает срок службы этого устройства,

(в) перспективность использования поглощающих в видимой области спектра слоев на основе а-С Н для блокирования фотопроводника от проникновения в него считывающего света с целью обеспечения оптической развязки между записывающим и считывающим светом в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа

В результате проведенных исследований в диссертационной работе получили дальнейшее развитие

V представления о характере изменений оптических постоянных, ширины оптической щели и оптического поглощения а-С Н пленок в широком интервале длин волн от видимой области до дальней ИК области спектра и влиянии на эти свойства кинетики СУО-процесса осаждения пленок с помощью плазмы тлеющего разряда на постоянном токе,

> представления о наноструктуре и электронной структуре тонких пленок а-С Н, удовлетворительно объясняющие экспериментальные результаты исследования электронных и резонансных КР спектров, а также изменение оптических и электрических свойств пленок,

> представления об оптическом пробое при воздействии интенсивного импульсного излучения с длинной волны 10,6 мкм, вблизи поверхности металлических зеркал, покрытых механически прочной, химически стойкой и прозрачной в ИК области спектра тонкой пленкой на основе а-С Н,

> физико-химическая концепция взаимодействия тонких прозрачных в видимой области спектра тенок на основе а-С Н с жидкими кристаллами

Таким образом, в диссертации получен ряд новых научных результатов по оптике, исследованы закономерности изменения показателя преломления пленок а-С Н в широких пределах и влияния на него изменения структурных особенностей пленок, исследованы особенности спектров оптического поглощения пленок в широкой области длин волн, исследован оптический пробой вблизи поверхности металлооптических элементов с защитными пленками на основе а-С Н при воздействии интенсивного лазерного ПК излучения, исследованы новые направления применения оптических свойств пленок в элементах инфракрасной оптики, лазерной техники и оптических устройствах на основе жидких кристаллов, а также разработаны физические принципы получения нового оптического материала - тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода с помощью СУЭ-процесса в плазме тлеющего разряда и исследованы механизмы физико-химического взаимодействия тонких пленок на основе а-С Н с жидкими кристаллами

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

[1] Бшаков А В, Коншина Е А Способы получения и свойства углеродных

алмазоподобных пленок //ОМП -1982 -№9 -С 52-59

[2] Бапаков А В, Коншина Е А Осаждение углеродных пленок с алмазоподобными

свойствами из ацетилен-криптоновой плазмы //ЖТФ -1982 -Т 52 -Вып 4-С 810-811

[3] Коншина Е А Осаждение пленок а-С H в тлеющем разряде на постоянном токе с областью маги стройной плазмы, локализованной вблизи анода // ЖТФ -2002 -Т 72 -Вып 6 - С 35-40

[4] Коншина Е А, Тогмачев В А Влияние кинетики процесса конденсации на оптические

постоянные аморфных гидрогенизированных углеродных пленок //ЖТФ -1995 -Т 65 1 -С 175-178

[5] Tolmachev V А , Komhma Е A Ellipsometnc study of а-С H films // D&RM 1996 -Vol 5 -N12 -P 1397-1401

[6] Коншина E А Структурные особенности углеродных пленок, полученных в

ацетиленовой плазме //ОМП -1987 -№2 -С 15-18

[7] Коншина Е А , Баранов А В, Яковлев В Б Колебательные спектры углеродных

пленок, полученных из ацетиленовой плазмы //ЖПС -1988 —Т 48 -С 957-962

[8] Баранов А В, Коншина Е А Резонансное КР углеводородных пленок, осажденных из

ацетиленовой плазмы //Опт и спектр -1988 -Т65 -С 856-860

[9] Коншина Е А , Баранов А В К вопросу о структуре углеродных пленок //

Поверхность -1989 -Т 4 -С 53-58

[10] Коншина Е А , Туровская Т С Исследование микроструктуры поверхности тонких слоев а-С Н, ориентирующих жидкие кристаллы //ЖТФ -1998 -Т68 -№ 1 -С 106-108

[11] Баранов А В, Бобович Я С, Коншина Е А , Туровская Т С Гиганское комбинационное рассеяние гидрогенизированными пленками аморфного углерода а-СН //Опт и спектр - 1989 -Т 67 -Вып 2 -С 456-458

[12] Коншина Е А Корреляция оптической щели и особенности структуры аморфных гидрогенизированных углеродных пленок //ФТТ -1995 -Т 37 -С 1120-1125

[13] Коншина Е А Поглощение и ширина оптической щели пленок а-С Н, полученных из ацетиленовой плазмы //ФТП -1999 -Т 33 -Вып 3 -С 469-475

[14] Коншина Е А Корреляция электрических и оптических свойств пленок а-С H // ЖТФ -2000 -Т 70 -Вып 3 -С 87-89

[15] Коншина Е А, Вангонен А И Особенности колебательных спектров алмазоподобных и полимероподобных пленок а-С H // ФТП, -2005, -Т 39 -вып 5 -С 616-621

[16] Вангонен А И, Коншина Е А, Толмачев В А Адсорбционные свойства слоев веществ, ориентирующих жидкие кристаллы //ЖФХ -1997 -Т 71 -С 1102-1103

[17] Яковчев В Б, Васильева Л К, Веремей В В, Коншина Е А Определение оптических характеристик аморфных углеродных пленок //ЖПС -1990 -Т 53 -С 863-865

[19] Балаков А В, Коншина Е А, Песков О Г, Шорохов О А Защита медных зеркал покрытиями из i-углерода //Тез докл III Всесоюз конф Оптика лазеров JI, —1981 -С 365

[20] Балаков А В, Коншина Е А , Юдинцев Е M Исследование оптических свойств защитных углеродных покрытий // Тез докл IV Всесоюз конф Оптика лазеров Л -, 1983 -С 337

[21] Коншина Е А Взаимодействие интенсивного лазерного ИК излучения с защитными покрытиями а-С H //ЖТФ -1998 -Т 68 -Вып 9 -С 59-66

[22] Балаков А В.ГравельЛ А, Коншина Е А Моричев И Е, Савинов В П Семенов Е П Спектроскопическое и масс-спектрометрическое исследование поверхности медных зеркал //ОМП -1979 -№3 -С 4-6

[23] Балаков А В, Коншина Е А , Качугипа Т И Старение углеродных покрытий // ОМП -1986 12 -С 37-38

[24] Коншина Е А Развитие физико-химической концепции нанотехнологии ориентации жидких кристаллов //Науч-Техн Вестник СпбГУИТМО -2006 -Вып 23 -С 3-13

[25] Коншина Е А ЖК модулятор и способ его изготовления Патент РФ №951113451997 06 20 -G02F1/13

[26] Коншина Е А Взаимодействие между нематическим жидким кристаллом и аморфными углеводородными ориентирующими слоями //Кристаллография -1995 -Т 40, -№6 -С 1074-1076

[27] VangonenA I, KonshmaE A ATR-IR spectroscopy study of nLC orientation at the plasma-polymerized layers surface //Mol Cryst&Liq Cryst -1997 -V 304 -P 507-512

[28] Konshma E A , Tolmachiev V A , VangonenA I, Onokhov A P Novel alignment layers produced by CVD technique from hydrocarbon plasma Proc ofLiq Cryst Materials, Devices, and Applications V San Jose, California USA,-1997 -V 3015 -P 52-60

[29] Коншина E A , Федоров M А Влияние граничных условий на фазовую модуляцию света в случае S - эффекта нематика // Письма в ЖТФ -2006 -Т 32 -вып 22 -С 15-21

[30] Коншина E А , Федоров M А , Иванова H Л, Амосова Л П Аномальное пропускание света нематическими жидкокристаллическими ячейками // Письма в ЖТФ -2008 -Т 34 -в 2 -С 39-45

[31] Konshina E A Alignment of nematie LCs on the surface of amorphous hydrogenated carbon //Proc SP1E -1995 -V 2731 -P 20-24

[32] Коншина E A , Тогмачев В M, Вангонен А И, ФаткупшаЛ А Исследование свойств птазменно-полимеризованных слоев и влияния их на ориентацию нематических жидких кристаллов //Опт журн -1997 -Т 64 -№ 5 -С 88-95

[33] Коншина Е А , Федоров М А , Амосова Л П Определение угла наклона директора и фазовой задержки жидкокристалтических ячеек оптическими методами // Опт журн -2006 -Т 73, -В 12 -С 9-13

[34] Isaev М V, Konshina Е А , Onokhov А Р, Turovskaya Т S Influence of relief geometry on the surface of condensed layers on the alignment of LCs // Proc SPIE —1995 —V 2731 -P 25-27

[35] Исаев M В, Коншина E A , Онохов А П, Т\ровская T С Влияние структуры поверхности конденсированных слоев на ориентацию жидких кристаллов // ЖТФ -1995 -Т 65,-№10 -С 175-180

[36] Коншина Е А , Федоров М А , Амосова Л П, Воронин Ю М Втияние поверхности на фазовую модуляцию света в слое нематического жидкого кристалла // ЖТФ -2008 -Т 78 -Вып 2 -С 71-76

[37] Коншина Е А , Вангонен А II Исследование ориентации тонких ппенок нематика методом ИК спектроскопии многократно нарушенного полного внутреннего отражения //Опт журн -1998 -Т 65 -№7 -С 34-38

[38] Коншина Е А , ТогиачевВ А , Вангонен А И Гомеотропная ориентация нематического жидкого кристалла на поверхности плазменно-полимеризованного октана //Кристаллография -1998 -Т 43 -№ 1 -С 107-110

[39] Коншина Е А , Тогмачев В А Краевые углы и поверхностная энергия слоев аморфного гидрогенизнрованного углерода //Коллоид журн -1996 -Т 58,-№4 -С 491-493

[40] Точмачев В А, Коншина Е А Оценка полярных компонентов при определении поверхностной энергии твердого тела //Коллоид журн -1998 -Т 60 -№4 -С 569-573

[41] Го 7 мачев В А , Коншина Е А Оценка энергии взаимодействия на границе твердое тело - жидкий кристалл //Опт журн -1998 -Т 65 -№ 7 -С 39—41

[42] Dultz W, Haase W BeresnevL Konshina £ Onokhov A Method of applying a light blocking layer between photoconductive layer and mirror during manufacture of an optically addressable spatial light modulator (OASLM) Patent US6338882 (Bl), Patent EP1039334 (A3), Patent DE19914112 (Al), Patent CA2301457 (Al), Paten! EP1039334 (Bl)

[43] Berenberg V A , Ivanovo N L, Isaev M V, Konshina E A ^ Onokhov A P, Fedorov M A , ChaikaA N. Feoktistov N A Phase reflective OA LC SLM with clear aperture up 50 mm for recording dynamic holographic grating with high-diffraction efficiency // Proc SPIE -2002 -V 4825 -P 198-206

[44] Berenberg V A , Venediktov V Yu, Ivanovo N L, Isaev M V, Konshina E A , Onokhov A P, Fedorov M A , Feoktistov N A Large-aperture optically addressed spatial light modulator development //Proc SPIE -2005 -V 5777 (PART II),-P 711-715

[45] Beresnev L A , Weyrauch T, Haase W, Onokhov A P, Isaev M V, Ivanovo N L , Konshina E A t Berenberg V A Development of the optically addressed spatial light modulators for dynamical holography applications using deformed helix ferroelectric liquid crystals //Proc SPIE -1998 -V 3432 -P 151-162

[46] Onokhov A P, Konshina E A , Feoktistov N A , Beresnev L A , Haase IV Reflective type FLC optically addressed spatial light modulators with pixelated metal mirror and light-blocking layer // Ferroelectncs -2000 -V 246 -P 259-268

[47] Исаев М В, Коншина Е А, Онохов А П, Федоров М А, Феоктистов Н А , Чайка А Н Оптически управляемые модуляторы света отражательного типа на смектических жидких кристаллах //Опт журн -2001 -Т 68 -Л» 9 -С 66-72

[48] Коншина Е А, Онохов А П Применение поглощающих пленок а-С Н в жидкокристаллических модуляторах света отражательного типа //ЖТФ -1999 -Т 69 -Вып 3 -С 80-81

[49] Konshma Е А, FeoktistovN A Properties of а-С Н light-blocking layer used for optical isolation of a-Si С H photosensor in reflective liquid crystal spatial light modulator // J Phys D Appl Phys -2001 -V 34 -P 1131-1136

[50] Феоктистов H A , Онохов А П, Коншина E А Пространственный модулятор света с оптической адресацией Патент РФ-2001 -№20010106945 G02F1/00

[51 ] Feoktislov N А, Onokhov А Р, Konshma Е A .Optically addressed spatial light modulator (oaslm) with dielectric mirror comprising layers of amorphous hydrogenated carbon Patent GB20010014972 -2001 20 06, Patent W002073303 (Al)-2002 19 09, Patent EP1379913- 2004 01 14, Patent US2004160539 (Al) -Aug 19 2004, Patent DE60205022T (T2>- 2006 04 20, Patent US7092046 (B2) -Aug 15 2006

[52] Dultz W, Onokhov A , Haase W, Konshma E ,_Weyrauch T Method for producing a layer which influences the orientation of liquid crystal and a liquid crystal cell which has at least one layer of this type Patent W00148263 (A3) -2001

[53] Dultz W, Onokhov A , Haase W, Konshma E, Weyrauch T Modulator with liquid crystal cell having a layer which influences the orientation of the liquid crystal Patent EP1254278-2002

[54] Dultz W, Onokhov A , Haase W_JKonshina E, Weyrauch T Method for producing a layer which influences the orientation of a liquid crystal and a liquid crystal cell having at least on layer of this type Patent US2003/0129328 (Al) -2003

[55] Dultz IV, Haase W, Konshma E, Onokhov A , Weyrauch, T Method for making polarizer involves coating sides of two transparent, trapezoidal components with transparent polymer and placing them together, forming chamber which is filled with liquid crystal material Patent DEI0247004 -2004 04 22

[56] Коншина E A , Федоров M A , Амосова Л П, Исаев М В, Косто маров Д С Оптические модуляторы на основе двухчастотного нематического жидкого кристалла //Опт журн -2008 -Т 75,-В 10 -С 73-80

Подписано в печать 30 06 2009 Формат А5 Печать цифровая Уел печ Л 2 Тираж 100 эю

Обозначения и сокращения

Введение

I Глава Кинетика С\Т>-процесса осаждения пленок аморфного гидрогенизированного углерода в плазме тлеющего разряда на постоянном токе

Введение

1.1. Устройство для осаждения пленок в плазме 20 тлеющего разряда и его характеристики

1.2. Факторы, влияющие на скорость осаждения пленок а-С:Н

1.2.1. Влияние параметров тлеющего разряда

1.2.2. Осаждение пленок из смеси паров 28 углеводорода с инертным газом

1.2.3. Влияние проводимости подложки

1.3. Влияние скорости осаждения на оптические 31 постоянные пленок а-С:Н

Выводы

II Глава Структурные особенности пленок аморфного гидрогенизированного углерода

2.1. Исследование структуры ближнего порядка

2.2. Исследование полосы поглощения валентных 38 колебаний СН-групп

2-3. Оценка содержания связанного водорода в пленках а-С:Н

2.4. Исследование наноструктуры пленок а-С:Н

2.4.1. Особенности резонансных спектров КР 45 пленок

2.4.2. Изменения в адсорбционных спектрах 53 пленок при отжиге

2.5. Анализ результатов и моделирование структуры 55 пленок а-С:Н

2.6. Исследование наноструктуры поверхности тонких слоев а-С:Н методом декорирования островковыми пленками серебра

Выводы

III Глава Поглощение в видимой области спектра и электронная структура тонких пленок а-С:Н

3 1 Современные представления об атомной и электронной 67 структуре аморфного углерода

3.2. Определение ширины оптической щели пленок а-С:Н

33 Спектры поглощения в интервале длин волн

400-2400 нм и влияние на них условий получения пленок а-С:Н

3.4. Корреляция изменений в спектрах электронного 76 поглощения со спектрами КР пленок

3.5. Соотношение параметров спектров поглощения пленок 78 а-С:Н с шириной оптической щели Тауца

3.6. Корреляция оптических и электрических свойств 81 пленок а-С:Н

Выводы

IV Глава Особенности колебательных спектров пленок а-С:Н

Введение

4.1. Колебательные спектры пленок а-С:Н, полученных в 88 ацетиленовой плазме тлеющего разряда

4.2. Сравнение колебательных спектров пленок а-С:Н, 92 полученных из разных углеводородов

4.3. Интерпретация особенностей ИК спектров МНПВО 95 пленок а-С:Н

4.4. Исследование дисперсии оптических постоянных 100 пленок а-С:Н в ИК области спектра

Выводы *

V Глава Взаимодействие интенсивного лазерного ИК излучения с защитными покрытиями на основе а-С:Н 1

5.1. Сравнение оптических характеристик медных зеркал с 107 покрытием а-С:Н и без него

5.2. Влияние свойств покрытия а-С:Н на порог оптического НО пробоя медных зеркал

5.3. Расчет температуры поверхности медного зеркала с 116 покрытием в пятне облучения импульсным ИК излучением и порога разрушения покрытия в зависимости от его толщины для случая нарушенного адгезионного контакта с зеркалом

5.4. Механизм оптического пробоя вблизи поверхности И9 медного зеркала с покрытием а-С:Н

Выводы

VI Глава Физико-химическое взаимодействие слоев аморфного гидрогенизированного углерода с жидкими кристаллами

Введение

6.1. Слои а-С:Н, формирующие гомогенную ориентацию 129 жидких кристаллов

6.2. Начальный угол наклона директора в ЖК ячейках с 131 ориентирующими слоями а-С:Н

6.3. Исследование рельефа поверхности ориентирующих 136 слоев

6.4. Молекулярная структура и адсорбционные свойства 141 ориентирующих слоев, полученных с помощью плазмы тлеющего разряда

6 5 Исследование ориентации жидких кристаллов с помощью поляризационной ИК спектроскопии МП ПВО

6.6. Гомеотропная ориентация нематического ЖК на поверхности слоев полученных в плазме

Выводы

VII Глава Поверхностная энергия ориентирующих слоев и влияние ее на межфазное взаимодействие с жидкими кристаллами

7.1 Краевые углы смачивания и поверхностная энергия ориентирующих слоев а-С:Н

1 -1. Экспериментальное определение краевых углов 165 смачивания и расчет поверхностной энергии

7.1.2. Изменение поверхностной энергии в результате 169 обработки слоев а-С:Н в плазме кислорода

7.2 Оценка энергии взаимодействия на границе

раздела фаз твердое тело — жидкий кристалл

Выводы

Глава Применение тонких пленок на основе аморфного гидрогенизированного углерода в жидкокристаллических устройствах

8.1 Применение поглощающих в видимой области пленок 183 а-С:Н в оптически управляемых модуляторах света отражательного типа для осуществления оптической развязки

8.1.1 Исследование оптических и электрических 186 свойств поглощающих в видимой области спектра пленок а-С:Н

8.1.2 Оптически управляемые ЖК модуляторы с 189 мозаичным металлическим зеркалом и светоблокирующим слоем а-С:Н

8.1.3 Оптически управляемые ЖК модуляторы с 195 многослойными диэлектрическими зеркалами и светоблокирующим слоем а-С:Н

8-2 Применение тонких пленок а-С:Н в оптических ЖК 200 модуляторах для формирования гомогенной ориентации молекул жидких кристаллов

8-3 Применение плазменно-полимеризованного октана в 209 призменных ЖК поляризаторах для формирования гомеотропной ориентации молекул жидких кристаллов

Выводы

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью создания новых оптических материалов для решения практических задач, возникающих при разработке компонентной базы квантовой электроники и оптоэлектронных устройств, а также развития оптических телекоммуникационных систем. К таким материалам относятся аморфные углеродные пленки с показателем преломления близким алмазу, сочетающие в себе прозрачность в ИК области спектра с механической прочностью и химической стойкостью. Уникальное сочетание свойств открывает большие возможности для применения алмазоподобных углеродных пленок в оптических элементах лазеров, инфракрасной технике и других оптических устройствах, например, в качестве защитных и просветляющих покрытий оптических элементов.

В настоящее время наряду с интенсивным развитием и совершенствованием методов получения алмазоподобных пленок, проводятся исследования аморфных углеродных пленок с различными оптическими и электрическими свойствами, изучаются особенности их структуры, а также ведется поиск новых применений их макроскопических свойств.

Аморфные углеродные пленки могут быть получены как распылением графита, так и химическим осаждением газообразных и жидких углеродосодержащих веществ. Метод, основанный на химическом осаждении паров (chemical vapor deposition - CVD) углеродсодержащих материалов с помощью плазмы тлеющего разряда на ВЧ потенциале или постоянном токе, является одним из перспективных направлений развития современных нанотехнологий получения оптических тонкопленочных материалов с определенными физическими свойствами.

Аморфные углеродные пленки, полученные разными методами, могут различаться по составу и плотности упаковки атомов. Тонкие аморфные пленки, осажденные из паров углеводородов с помощью плазмы, содержат в структуре связанный водород и поэтому называются гидрогенизированными углеродными пленками (а-С:Н). Физические свойства пленок а-С:Н можно варьировать в широких пределах, изменяя условия конденсации.

Первые представления о структуре пленок а-С:Н с алмазоподобными свойствами были основаны на доминировании в пленках атомов углерода в sp3 валентном состоянии, образующих тетраэдрическую сетку [.Discler В., Bubenzer A., Koidl P. Bonding in hydrogenated hard carbon studied by optical spectroscopy. // Sol. Stat. Comm. 1983. V. 48. N 2. P. 105-108]. Поглощение в видимой области спектра, характерное для алмазоподобных пленок а-С:Н, объясняли присутствием в структуре атомов углерода в sp2 валентном состоянии в виде графитовых слоев или полициклических ароматических групп, о ориентированных случайным образом. Атомы углерода в sp валентном состоянии в этой модели соединяли графитовые слои, обеспечивая механическую прочность пленок а-С:Н [McKenzie D.R., McPhedran Я. С., Sawides N., Cockayne D.J.H. Analysis of films prepared by plasma polymerization of acetylene in D.C. magnetron. // Thin Solid Films. 1983. V. 108. N 3. P. 247-256]. Согласно модели структуры аморфного углерода, предложенной Робертсоном [Robertson J. Amorphous carbon. // Adv. Phys. 1986. V. 35. P. 317-374] и развитой им в последующих работах, свойства аморфного углерода определяются средним порядком структуры, т.е. размерами ти-связанных кластеров, состоящих из атомов углерода в sp1 валентном состоянии, которые распределены внутри sp связанной матрицы. Однако существующие представления о структуре аморфного углерода не объясняют изменение оптических, электрических и механических свойств пленок а-С:Н в широком интервале от алмазоподобных до полимероподобных при вариации условий CVD-процесса их получения с помощью плазмы.

Основной целью диссертационной работы являются исследования оптических свойств тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода, полученных в CVD-процессе с помощью плазмы, а также получение новых знаний о влиянии структурных особенностей и содержании связанного водорода в пленках на эти свойства.

В соответствии с поставленной целью в основные задачи диссертации входили следующие фундаментальные исследования: закономерностей изменения оптических постоянных тонких пленок а-С:Н в широких пределах при вариации кинетики процесса химического осаждения пленок из паров углеводородов в плазме тлеющего разряда; закономерностей изменения оптического поглощения в видимой и ИК областях спектра, а также ширины оптической щели тонких пленок а-С:Н; взаимодействия лазерного излучения с пленками а-С:Н, прозрачными в ИК области; механизма физико-химического взаимодействия полимероподобных пленок на основе а-С:Н с жидкими кристаллами.

Для решения поставленных задач в работе были использованы оптические методы исследования, такие как многоугловая эллипсометрия, адсорбционная спектроскопия в видимой области спектра, ИК спектроскопия многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНИВ О), спектроскопия комбинационного рассеяния (КР), а также электронная и атомная микроскопия и другие методы.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что впервые:

1. Установлены закономерности изменения оптических постоянных пленок а-С:Н в зависимости от скорости осаждения паров углеводородов в плазме тлеющего разряда и показано влияние природы исходного углеводорода на показатели преломления и поглощения пленок.

2. Исследованы закономерности изменений в резонансных КР спектрах пленок, а также в спектрах поглощения пленок в видимой и ИК областях спектра, и установлено присутствие в структуре а-С:Н цепей пол ненового и полиинового типа, которые вместе с полициклическими ароматическими группами образуют тс-связанные кластеры с единой системой сопряжения кратных связей.

3. Установлены закономерности изменения электронных спектров поглощения и ширины оптической щели пленок а-С:Н в зависимости от условий СУБ-процесса, а также корреляция между изменением ширины оптической щели и удельным сопротивлением.

4. Установлены закономерности изменений колебательных спектров пленок а-С:Н в зависимости от условий конденсации и природы исходного углеводорода, а также показателя преломления пленок.

5. Установлены закономерности изменения порога оптического пробоя у поверхности медных зеркал с защитным покрытием а-С:Н при воздействии импульсов интенсивного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм.

6. Предложены механизмы межмолекулярного взаимодействия жидких кристаллов на основе молекул цианобифенилов с поверхностью слоев а-С:Н,,полученных химическим осаждением углеводородов в плазме.

Защищаемые положения

1. Показатель преломления тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода можно изменять в широком интервале от значений, характерных для1 кристаллической формы углерода - алмаза, до показателя преломления, соответствующего полимерам, варьируя-скорость осаждения пленок путем изменения мощности тлеющего разряда, давления в вакуумной камере и содержания паров углеводородов в плазме.

2. Пленки аморфного гидрогенизированного углерода представляют собой оптический материал с изотропными свойствами, элементами наноструктуры которого являются 7Г-связанные углеводородные кластеры размером от нескольких единиц до десятков нанометров в зависимости от толщины и условий получения пленок а-С:Н. Особенности, наблюдаемые в спектрах комбинационного рассеяния пленок, свидетельствуют о присутствии в кластерах цепей полиенового и полиинового типов разной длины наряду с полициклическими группами с различным числом ароматических колец.

3. Ширина оптической щели пленок а-С:Н изменяется от 2,3 до 0,8 эВ в зависимости от состава, размеров и пространственного распределения тг-связанных кластеров в структуре пленок, что коррелирует с уменьшением содержания СН-групп в яр валентном состоянии, нарушающих систему сопряжения кратных связей.

4. Изменение интенсивности полосы поглощения в ИК спектрах пленок а-С:Н около 1250 см"1, обусловленной колебаниями одинарных С-С связей в 4-х функциональных узлах разветвления структуры, коррелирует с плотностью упаковки структуры и показателем преломления пленок.

5. Повышение порога оптического пробоя медных зеркал с защитным покрытием на основе а-С:Н связано с тем, что прозрачное в ИК области и механически прочное покрытие предотвращает процесс диффузии примесей и газов с полированной поверхности металла при воздействии интенсивного импульсного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм, что способствует уменьшению вероятности образования плазмы вблизи поверхности.

6. Механизм гомогенной ориентации жидких кристаллов на поверхности прозрачных в видимой области спектра тонких пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 связан с взаимодействием между бифенильными кольцами молекул ЖК и полициклическими ароматическими группами в структуре пленок, расположенными параллельно поверхности раздела фаз.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях: III и IV Всесоюзная конференция «Оптика лазеров» {Ленинград 1982 и 1984); International Liquid Crystal Workshop on Surface Phenomena (Санкт-Петербург, 1995); 6th European Conference on Diamond, Diamond-like and Related Materials (Barcelona, Spain 1015 September- 1995); 16th International liquid crystal conference {Kent, Ohio USA, 1996); Liquid Crystal Materials, Devices, and Applications V. (San Jose, California USA, 1997);Artificial Turbulence for Imaging and Wave Propagation, Artificial Turbulence for Imaging and Wave Propagation {San Diego, CA, USA, July 1998); 7th International conference on ferroelectric liquid crystal. (Darmstadt , Germany, 1999);YV Международная Конференция «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2000 и 2002); Advances in Optical Information Processing IX (Orlando, FL, USA, April 2000); High-Resolution Wavefront Control: Methods, Devices, and Applications II (San Diego, CA, USA, August 2000); High-Resolution Wave front Control: Methods, Devices, and Applications IV (Seattle, WA, USA, July 2002); XV International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers (Prague, Czech Republic Monday 30 August 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работ из них 35 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК, таких как Оптический журнал, Оптика и спектроскопия, ЖТФ и Письма в ЖТФ, ФТТ, ФТП, Кристаллография, и др., а также публикации в зарубежных изданиях, включенных в систему цитирования Web of Science: Diamond&Related materials, J. Phys. D. Appl. Phys., Mol. Cryst.&Liq. Cryst., Ferroelectrics и др., 8 из этих работ подготовлены лично автором. Получено одно авторское свидетельство и 5 патентов, в том числе 4 международных.

Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации результаты получены автором лично или при его непосредственном участии. Автор осуществлял выбор направлений исследований, постановку и проведение экспериментов по получению экспериментальных образцов и анализ полученных результатов исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 231 ссылки, из них 57 ссылок на работы автора. Работа изложена на 250 страницах, содержит 81 рисунок и 25 таблиц.

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Исследование кинетики осаждения тонких пленок на основе а-С:Н с помощью С\Т)-процесса в плазме тлеющего разряда в интервале давлений от 0,1 до 0,004 Па показали, что: а) скорость осаждения пленок а-С:Н в зависимости от проводимости поверхности подложки можно варьировать в широких пределах от 1 до 35 А/с путем изменения межэлектродного напряжения от 600 до 1200 Вт, а также путем изменения содержания паров углеводорода в плазме; б) показатель преломления пленок а-С:Н можно варьировать в интервале от 2,4 до 1,5, меняя скорость осаждения пленок из углеводородов в плазме от 0,4 до 5 А/с.

2. Исследование особенностей структуры тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода с помощью методов КР, адсорбционной спектроскопии в ИК и видимой области спектра, а также декорирования поверхности островковыми пленками серебра показало, что: а) интенсивность полосы поглощения, соответствующей валентных колебаниям СН-групп в ИК спектрах пленок а-С:Н, зависит от условий С\Т)-процесса осаждения и обусловлена преимущественно о асимметричными колебаниями СН-групп в эр состоянии гибридизации, в то время как полносиметриные колебания СН-групп в яр2 и зр валентных состояниях выражены слабо; б) изменение положения максимумов основных полос ~1565 см"1 и ~1372 см"1, выделенных в спектрах КР пленок а-С:Н, а таюке полуширины и интегральных интенсивностей этих полос, наблюдаемых в результате отжига пленок и при вариации длины волны возбуждения, свидетельствует о резонансной природе спектров; в) характер изменений, наблюдаемых в резонансных спектрах КР, указывает на присутствие в структуре тонких пленок а-С:Н двух типов рассеивающих центров, которыми являются полиеновые цепи разной длины и полициклические группы с разным числом ароматических колец; г) наличие составного тона в спектре КР второго порядка указывает на то, что рассеивающие центры в структуре а-С:Н имеют единую систему сопряжения кратных связей и образуют 7и-связанные кластеры; д) размер тг-связанных углеводородных кластеров, которые являются центрами кристаллизации островковых пленок серебра при декорировании поверхности а-С:Н, может изменяться от 4 до 100 нм в зависимости от условий получения и толщины пленок, а также исходного углеводорода для их осаждения.

3. Исследование спектральных зависимостей коэффициента поглощения пленок а-С:Н в интервале от 200 нм до 2400 нм показало, что: а) ширина оптической щели исследуемых пленок а-С:Н, подобно другим аморфным полупроводникам, удовлетворительно описывается уравнением Тауца и ее величину можно уменьшать в интервале от 2,3 эВ до 0,8 эВ, повышая межэлектродное напряжение и понижая давление паров углеводородов при осаждении пленок в плазме тлеющего разряда; б) электронные спектры пленок являются квазинепрерывными, а их интенсивность и структура края оптического поглощения зависят от условий осаждения пленок а-С:Н с помощью плазмы; в) в пленках а-С:Н с широкополосным электронным спектром ширина оптической щели определяется минимальной энергией 71-71* электронного перехода, а в пленках а-С:Н, имеющих электронный спектр с несколькими максимумами, ширина оптической щели соответствует энергии наиболее вероятного п—п* электронного перехода; г) изменение ширины оптической щели пленок а-С:Н в интервале 0,8-2,3 эВ при изменении скорости осаждения от 1 до 10 А/с коррелирует с увеличением удельного сопротивления пленок от 108 до

13

10 Ом-см, что сопровождается уменьшением поглощения в видимой области спектра.

4. Исследование колебательных спектров пленок а-С:Н с помощью ИК спектроскопии МНПВО показало, что: а) интенсивность поглощения в интервалах частот от 3300 до 2700 см"1 и от 1800 до 1000 см"1 может изменяться в зависимости от условий СУГ)-процесса получения пленок а-С:Н в плазме; б) отличительной особенностью колебательных спектров пленок а-С:Н с показателем преломления более 2,0 является присутствие полосы вблизи 1250 см"1, обусловленной колебаниями С-С связей в 4-х функциональных узлах разветвления структуры; в) для колебательных спектров пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 характерны интенсивные полосы поглощения валентных колебаний углеводородных, карбонильных и гидроксильных групп; г) интегральная интенсивность полосы поглощения с максимумом

1 3 вблизи 2900 см" , соответствующей колебаниям СН-групп в валентном состоянии, тем ниже, чем выше показатель преломления пленок а-С:Н и плотнее упаковка структуры.

5. Исследование взаимодействия интенсивного импульсного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм с поверхностью медных зеркал с защитными покрытиями на основе а-С:Н показало, что: а) прозрачная в ИК области спектра, механически прочная и химически стойкая пленка а-С:Н защищает поверхность металлического зеркала и может повышать порог приповерхностного оптического пробоя до

•у

13 МВт/см~, благодаря блокированию паров органических примесей, выделяемых полированной поверхности металла, при тепловом воздействии лазерного излучения; б) порог оптического пробоя зеркал зависит от толщины защитного покрытия а-С:Н, что связано с влиянием силы сцепления покрытия с поверхностью зеркала; в) снижению порога оптического пробоя с повышением толщины более 0,2 мкм способствует уменьшение силы сцепления на границе раздела между зеркалом и покрытием в результате действия внутренних сжимающих напряжений, характерных для механически прочных пленок а-С:Н, что приводит к росту теплового сопротивления; г) снижение порога оптического пробоя, наблюдаемое при хранении зеркал с покрытием, обусловлено локальным нарушением адгезионного контакта в результате диффузии примесей и газов с поверхности медного зеркала на границу раздела, что вызывает рост теплового сопротивления при воздействии лазерного излучения.

6. Исследования физико-химического взаимодействия тонких прозрачных в видимой области пленок с показателем преломления менее 1,8, полученных из углеводородов с помощью СУО-процесса в плазме, с нематическими жидкими кристаллами показало, что: а) ориентация молекул ЖК (или выравнивание длинных осей молекул ЖК вдоль определенного направления) с помощью слоев, полученных из углеводородов в плазме, основана на механизме межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз; б) гомеотропная ориентация ЖК на основе цианобифенилов, когда молекулы ЖК выравниваются перпендикулярно границе раздела фаз, связана с дисперсионным взаимодействием алкильных радикалов, расположенных на концах этих молекул, с метальными группами, присутствующими на поверхности слоев, полученных из углеводородов в плазме; в) гомогенная ориентация ЖК на основе цианобифенилов, когда длинные оси молекул ЖК выравниваются параллельно границе раздела фаз, происходит в результате взаимодействия бифенильных групп молекул с полициклическими ароматическими группами, присутствующими на поверхности а-С:Н и расположенными параллельно ей; г) при обработке поверхности а-С:Н в плазме кислорода происходит распыление материала с разрушением полициклических групп, что приводит к изменению характера взаимодействия молекул на границе раздела фаз и является причиной наблюдаемого скачкообразного изменения начального угла наклона молекул ЖК.

7. Исследования смачиваемости поверхности ориентирующих слоев полярными и неполярными жидкостями и оценка поверхностной энергии ориентирующих слоев показали, что: а) кратковременное воздействие плазмы на поверхность ориентирующего слоя а-С:Н приводит к росту полярной составляющей поверхностной энергии, что связано с образованием оборванных связей и повышением адсорбционной активности поверхности; б) ориентирующие слои а-С:Н обладают высокой поверхностной л энергией, равной 44 мДж/м , которая превышает значения поверхностной энергии для гомеотропно ориентирующих слоев ППО (38 мДж/м2), а также слоя ПВС (36 мДж/м2), ориентирующего ЖК гомогенно; в) экспериментально показано, что энергия межфазного взаимодействия ЖК возрастает с увеличением поверхностной энергии твердого тела и ее значения для ориентирующих слоев ППО, ПВС и а-С:Н были равны 6,4, 8,4 и 16,7 мДж/м соответственно.

8. Проблемно-ориентированные исследования слоев а-С:Н, полученных с помощью СУГ)-процесса в плазме тлеющего разряда, с целью применения их в жидкокристаллических устройствах, показали: а) перспективность использования тонких пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 для получения гомогенной ориентации ЖК с малыми начальным углами наклона директора; б) возможность использования тонких прозрачных ориентирующих слоев, обеспечивающих гомеотропную ориентацию ЖК, в призменных ЖК поляризаторах, что способствует повышению- стабильности ориентации и увеличивает срок службы этого устройства; в) перспективность использования поглощающих в видимой области спектра слоев на. основе а-С:Н для блокирования фотопроводника от проникновения в него считывающего' света с целью обеспечения оптической развязки между записывающим и считывающим светом-в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа.

В результате проведенных исследований в диссертационной, работе получили дальнейшее развитие: представления о характере изменений оптических постоянных, ширины оптической щели и оптического поглощения а-С:Н пленок в широком интервале длин волн от видимой области до дальней ИК области спектра и влиянии на эти свойства кинетики СУО-процесса осаждения пленок с помощью плазмы тлеющего разряда на постоянном токе; представления о наноструктуре и электронной структуре тонких пленок а-С:Н, удовлетворительно объясняющие экспериментальные результаты исследования электронных и резонансных КР спектров, а также изменение оптических и электрических свойств пленок; представления об оптическом пробое при воздействии интенсивного импульсного излучения с длинной волны 10,6 мкм; вблизи поверхности металлических зеркал, покрытых механически прочной, химически стойкой и прозрачной в ИК области спектра тонкой пленкой на основе а-С:Н; физико-химическая концепция взаимодействия тонких прозрачных в видимой области спектра пленок на основе а-С:Н с жидкими кристаллами.

Практическая ценность результатов работы

1. Возможность получения нового оптического материала — тонких пленок а-С:Н с заданным показателем преломления в интервале от 1,55 до 2,4 в сочетании с их прозрачностью в области длин волн 4-5 мкм открывает перспективы практического применения этого материала в лазерах и оптике среднего ИК диапазона.

2. Уникальное сочетание механической прочности, химической стойкости и прозрачности в ИК области в тонких пленках на основе а-С:Н, имеющих показатель преломления в интервале 2,0-2,4, с высокой лучевой прочностью до 13 МВт/см" обусловливает перспективность использования этого оптического материала для защиты металлооптических элементов мощных ИК лазеров.

3. Способность тонких пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 ориентировать жидкие кристаллы позволяет использовать такие пленки для получения гомогенной ориентации в устройствах на нематических жидких кристаллах, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе.

4. Прозрачные в видимой и ближней ИК области спектра пленки, осажденные из углеводородов в плазме, которые обеспечивают стабильную гомеотропную ориентацию нематического жидкого кристалла, могут быть использованы в призменных ЖК поляризаторах, работающих в широком диапазоне длин волн, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе.

5. Поглощающие в видимой области спектра тонкие пленки на основе а-С:Н с показателем преломления, равным 2,0, могут быть использованы в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа для защиты фоточувствительного слоя от проникновения в него считывающего излучения и осуществления оптической развязки для процессов записи и считывания изображения, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе.

Таким образом, в диссертации получен ряд новых научных результатов по оптике:, исследованы закономерности изменения показателя преломления пленок а-С:Н в широких пределах и влияния на него изменения структурных особенностей пленок; исследованы особенности спектров оптического-поглощения пленок в широкой области длин волн; исследован, оптический пробой вблизи поверхности металлооптических элементов с защитными пленками на основе а-С:Н при воздействии интенсивного лазерного РЖ излучения; исследованы новые направления применения оптических свойств пленок в элементах инфракрасной оптики, лазерной техники и оптических устройствах на основе жидких кристаллов, а также разработаны физические принципы получения нового оптического материала — тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода с помощью СУО-процесса в плазме тлеющего разряда и исследованы, механизмы физико-химического взаимодействия тонких пленок на основе а-С:Н с жидкими кристаллами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Anderson I.P., Berg S., Norstrom H. et al. Properties and coating rates ofdiamond-like carbon films produced de R.F. glow discharge of hydrocarbon. // Thin Solid Films. -1979. -V. 63. -P. 155-157.

2. Whitmel D.S., Williamson R. The deposition of hard surface layers byhydrocarbon cracking. // Thin Solid Films. -1976. V. 35. - No. 2. -P. 255-261.

3. Holland L., Ojha S.M. Deposition of hard and insulating carbonaceousfilms on an r.f. target in a butane plasma. // Thin Solid Films. -1979. -V. 58.-No. l.-P. 107-116.

4. Discler В., Bubenzer A., Koidl P. Bonding in hydrogenated hard carbonstudied by optical spectroscopy. // Sol. Stat. Comm. -1983. V. 48. -No. 2.-P. 105-108.

5. Jones D.I., Stewart A.D. Properties of hydrogenated amorphous carbonfilms and the effects of dopping. // Phil. Mag. B. -1982. V. 45. - No. 5. - P. 432-434.

6. EnkeK., Dimigen H., Hubach H. Frictional properties of hard andinsulating carbonaceous films grown in an R.F. discharge. // Appl. Phys. Lett. -1980. V. 36. - No. 4. - P. 291-292.

7. Watanabe I., Hasegawa S., Kurata Y. Photoluminiscense of hydrogenatedamorphous carbon films. // Jap. J. Appl. Phys. -1982. V. 21. - No. 6. -P. 856-859.

8. McKenzie D.R., McPhedran R.C., Sawides N., Cockayne D.J.H. Analysis offilms prepared by plasma polymerization of acetylene in D.C. magnetron. // Thin Solid Films. -1983. V. 108. - No. 3. - P. 247-256.

9. Meyerson В., Smith F. W. Electrical and optical properties of hydrogenatedamorphous carbon films. // J. Non-Crys. Sol. 1980. - V. 35/36. -P. 435-440.

10. Балаков A.B., Коншина E.A. Осаждение углеродных пленок с алмазоподобными свойствами из ацетилен-криптоновой плазмы. // ЖТФ.-1 982.-Т. 52.-Вып. 4. С. 810-811.

11. Mori Т., Namba Y. Hard diamond-like carbon films deposited by ionized deposition of methane gas. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1983. - V. 1. -P. 23-27.

12. Weismantel C., Bewilogua K., Bzeuer K. et al. Preparation and properties of hard i-C and i-BN coatings. // Thin Solid Films. 1982. - V. 96.1. No. 1.-P. 31-44.

13. Балаков A.B., Коншина E.A. Способы получения и свойства углеродных алмазоподобных пленок. // ОМП. 1982. - № 9. -С. 52-59.

14. Коншина Е.А. Осаждение пленок а-С:Н в тлеющем разряде на постоянном токе с областью магнетронной плазмы, локализованной вблизи анода. // ЖТФ. 2002. - Т. 72. - Вып. 6. - С. 35-40.

15. Коншина Е.А., Толмачев В.М., Вангонен А.И., ФаткулинаЛ.А. Исследование свойств плазменно-полимеризованных слоев и влияния их на ориентацию нематических жидких кристаллов. // Опт. журн. 1997. - Т. 64. - № 5. - С. 88-95.

16. Jacob W. Surface reactions during growth and erosion of hydrocarbon films. // Thin Solid Films. 1998. - V. 326. - P. 1-42.

17. Коншина E.A. Структурные особенности углеродных пленок, полученных в ацетиленовой плазме.// ОМП. 1987. - № 2. -С. 15-18.

18. Ludwig M. Thickness limits for coatings deposited by direct current cracking of vapors. // Appl. Opt. -1986. V. 25. - No. 22.1. P. 3977-3979.

19. Bubenzer A., Discler В., Brandt G. Koidl P. Role of hard carbon in the field of infrared coating materials. //J. Appl. Phys. 1983. - V.54. -No. 8.-P. 4590-4595.

20. Locher.R., Wild C. Koidl P. Direct ion-beam deposition of amorphous hydrogenated carbon films. // Surf, and Coat. Tech. -1991. V.47. -P. 426-432.

21. Fujii R., Shohota N., Mikami M. et.al. Properties of carbon films by dc plasma deposition. // Appl. Phys. Lett. 1985. - V. 47. - No. 4.1. P. 370-372.

22. Яковлев В.Б, Васильева U.K., Веремей В.В., Коншина Е.А. Определение оптических характеристик аморфных углеродных пленок. //ЖПС. 1990. - Т. 53. - С. 863-865.

23. Азам Р., Башаран Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.Мир. -1981.-582 с.

24. Коншина Е.А., Толмачев В.А. Влияние кинетики процесса конденсации на оптические постоянные аморфных гидрогенизированных углеродных пленок // ЖТФ. 1995. - Т. 65. - №. 1. - С. 175-178.

25. Tolmachev V.A., Konshina Е.А. Ellipsometric study of a-C:H films. / Diamond & Related Materials. -1996. Vol. 5. - No. 12.1. P. 1397-1401.

26. Pascual E., Serra C., Estevel J. Ellipsometric study of diamond-like thin films. // Surf, and Coat. Tech. -1991. V. 47. - P. 263-268.

27. Swith F. W. Optical constant of a hydrogenated amorphous carbon films. // J. Appl. Phys. 1984. - V. 55. - No. 3. - P. 764-771.

28. Catterine X., Coudere P. Electrical characteristics and growth kinetics in discharges used for plasma deposition of amorphous carbon. // Thin Solid Films. -1998. V. 326. - P. 1-42.

29. SpencerE.G., Schmidt P.H., JoyD.C., SansaloneF.J. Ion-beam-deposited polycrystalline diamondlike films. // Appl. Phys. Lett. 1976. - V. 29. -P. 118-120.

30. Матюшенко H.H., Стрелъницкий B.E., Гусев B.A. Новая плотная модификация кристаллического углерода С8. // Письма в ЖЭТФ, 1979. - Т. 30. - С. 218-221.

31. Чайковский Э.Ф., Пузиков В.М., Семенов А.В. Осаждение алмазных пленок из ионных пучков углерода. // Кристаллография. —1981. — Т. 26.-С. 219-222.

32. Мельниченко В.М., Сладкое A.M., Никулин Ю.Н. Строение полимерного углерода. // Успехи химии. -1982. Т. 51. - С. 736-762.

33. Ojha S.M., Norstrom Н. Meluluch D. The growth kinetics and properties of hard and insulating carbonaceous films grown in an R.F. discharge. // Thin Solid Films. -1979. V. 60. - P. 213-225.

34. Fink J, Mtiller-Heinzerling Т., PfliXgerJ., Bubenzer A., Koidl P., Crecelius G. Structure and bonding of hydrocarbon plasma generated carbon films: An electron energy loss study. // Sol. St. Comm. -1983. V. 47.1. P. 687-691.

35. ZelezJ. Diamond-like carbon films. //RCA. Rewiew. 1982. V. - 43. -P. 665-673.

36. Miller D.J., Mckenzi D.R. Electron spin resonance study of amorphous hydrogenated carbon films. // Thin Solid Films. 1983. - V. 108. -P. 257-264.

37. Романенко Е.А., Ткачук Б.В. Инфракрасные спектры и строение тонких полидиметилсилоксановых пленок. //ЖПС. 1973. - Т. 18. С. 251-256.

38. Kaplan S., Jansen F., Machonkin M. Characterization of amorphous carbon-hardrogen films by solid-state nuclear magnetic resonance. // Appl. Phys. Lett. 1985. - V.47. - No. 7. - P. 750-753.

39. Robertson J. Amorphous carbon. //Adv. Phys. 1986. - V. 35. -P. 317-374.

40. Nadler M.P., Donovan T.M., Green A.K. Thermal annealing study of carbon films formed by the plasma decomposition of hydrocarbons. // Thin Sol. Films. 1984. - V. 116. - P. 241-247.

41. Caudere P., Catherine Y. Structure and physical properties of plasma-grown amorphous hydrogenated carbon films. // Thin Sol. Films. -1987. -V. 146.-N l.-P. 93-107.

42. Баранов A.B., Коншина E.A. Резонансное KP углеводородных пленок, осажденных из ацетиленовой плазмы. // Опт. и спектр. 1988. - Т. 65. - С. 856-860.

43. Баранов А.В., Бехтерев А.Н., Бобович Я.С., Петров В.И. Интерпретация некоторых особенностей в спектрах комбинационного рассеяния графита и стеклоуглерода. // Опт. и спектр. 1987. - Т. 62. - в. 5. - С. 1036-1042.

44. Баранов А.В., Бобович Я.С., Петров В.И. Проявление резонансных и размерных эффектов в спектрах комбинационного рассеяния стеклоуглерода. // Опт. и спектр. 1987. - Т. 63. - в.5.1. С. 1026-1029.

45. Mernagh Т.Р., Cooney R.P., Johsson R.A. Raman spectra of Graphon carbon black. // Carbon. 1984. - V. 22. - No 1. - P. 39-42.

46. Vidano R.P., Fischbach D.B., Willis L.J., Lochr Т.Н. Observation of Ramon band shifting with exaltation wave length for carbon and graphites. // Sol. St. Comm. 1981. - V. 39. - N 2. - P. 341-344.

47. Schugerl F.B., Kuzmany H. Optical modes of /гага-polyacetylene. //J. Chem. Phys. 1981. - V. 74. - N 2. - P. 953-958.

48. Nemanich R.J., Solin S.A. First- and second-order Raman scattering from finite-size crystals of graphite. // Phys. Rev. B. 1979. - V. 20. - No 2. -P. 392-401.

49. Dillon R.O., John A., Wollam J. A., Katkanant V. Use of Raman scattering to investigate disorder and crystallite formation in as-deposited and annealed carbon films. 11 Phys. Rev. B. 1984. - V. 29. - No 6.1. P. 3482-3489.

50. Shad M.L., Chance R.R., Lefosttollec M., Schott M. Raman photoselection and conjugation-length dispersion in conjugated polymer solutions. // Phys. Rev. B. 1982. - V. 25. - N 7. - P. 4431-4436.

51. Nakamizo M, Kammereck R., Walker P.L. Laser Raman studies on carbons. // Carbon. 1974. - V. 12. - P. 259-267.

52. Коншина E.A., Баранов A.B. К вопросу о структуре углеродных пленок. //Поверхность. 1989. - Т. 4. - С. 53-58.

53. Shirakawa Н., Ito I., Ikeda S. Raman Scattering and Electronic Spectra of Poly (acetylene). // Polym. J. 1973. - V. 4. - No. 4. - P. 460-462.

54. Kezmahy H. Resonance Raman Scattering from Neutral and Doped Polyacetylene. // Phys. Stat. Sol. B. 1980. - V. 97. - P. 521-531.

55. Jungnickel G., Frainheim Th., Porezag D., Blaudeck P., Stephan U., Newport R.J. Structural properties of amorphous carbon. IV. A molecular-dynamics investigation and comparison to experiments. // Phys. Rev. B.- 1994. V. 50. - P. 6709-6716.

56. Ramsteiner M., Wagner J. Resonant Ramon scattering of hydrogenated amorphous carbon: Evidence for 71-bonded carbon clusters.// Appl. Phys. Lett. 1987. - V. 51. - P. 1355-1357.

57. Yoshikawa M., Katagiri G., Ishida, A. Ishitani H, Akamatsu T. Resonant Raman scattering of diamondlike amorphous carbon films. // Appl. Phys. Lett. 1988.-V. 52.-P. 1639-1641.

58. Tamor MA., HaireJ.A., Wu C.H., Hass K.C. Correlation of the optical gaps and Raman spectra of hydrogenated amorphous carbon films. // Appl. Phys. Lett. 1989. - V. 54. - No. 2. - P. 123-125.

59. Walters J. K., Honeybon P., Huxley D. W., Newport R.J., Howells W.S. Structural properties of hydrogenated carbon. I. A high-resolution neutron-diffraction study. //Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - P. 831-845.

60. Jager M., Gottward J., Spiess H. W., Newport R. J. Structural properties of amorphous hydrogenated carbon.III. NMR Investigations. // Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - P. 848-852.

61. Honeybone J.R, Newport R.J., Walters J. K., Howells W.S., Tomkinson J. Structural properties of amorphous hydrogenated carbon. II. An inelastic neutron-scattering study. // Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - P. 839-845.

62. Satoshi Matsunuma. Theoretical simulation of resonance Raman bands of amorphous carbon. // Thin Solid Films. 1997. - V. 306. - P. 17-22.

63. Декорирование поверхности твердых тел. М.: Наука, -1976. -112 с.

64. ПалатникЛ.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М.: Наука, -1972. -320 с.

65. Коншина Е.А., Туровская Т. С. Исследование микроструктуры поверхности тонких слоев а-С:Н, ориентирующих жидкие кристаллы //ЖТФ.- 1998.-Т.68. -№ 1.-С. 106-108.

66. Ishida IL, Fukuda H., Katagiri G., Ishitani A. An Application of Surface-Enhanced Raman Scattering to the Surface Characterization of Carbon Materials. // Appl. Spectr. 1986. - V. 40. - P. 322-330.

67. Marchon В., Salmeron M., Siekhaus W. et al. Observation of graphitic and amorphous structures on the surface of hard carbon films by scanning tunneling microscopy. // Phys. Rev. B. 1989. - V. 39. - No. 17.1. P. 12907-12910.

68. Баранов A.B., Бобович Я.С., Коншина E.А., Туровская T.C. Гиганское комбинационное рассеяние гидрогенизированными пленками аморфного углерода а-С:Н // Опт. и спектр. 1989. - Т. 67. - В. 2. -С. 456-458.

69. Chen Y.J., Carter G.M., Tripathy S.K. Study of Langmuir-Blodgett polydiacetylene polymer films by surface enhanced Raman scattering. // Sol. St. Comm. 1985.-V. 54.-No. l.-P. 19-22.

70. Creighton J.A. Surface raman electromagnetic enhancement factors for molecules at the surface of small isolated metal spheres: The determination of adsorbate orientation from SERS relative intensities. // Surf. Sci. 1983. - V. 124. - P. 209-219.

71. Robertson J., O'Reilly E.P. Electronic and atomic structure of amorphous carbon. //Phys. Rev. B. 1987. - V. 35. - P. 2946-2957.

72. Robertson J. Properties of diamond-like carbon. // Surf, and Coat. Tech.- 1992-V. 50.-P. 185-203.

73. Robertson J. Electronic structure of diamond-like carbon. I I D&RM,- 1997.-V.6.-P. 212-218.

74. Frainheim Th., BlaudeckP., Stephan U., Jungnickel G. Atomic structure and physical properties of amorphous carbon and its hydrogenated analogs. // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48. - P. 4823-4834.

75. Zhang F., Chen G., Zhang Y, Yu G. IR and ESR studies of the structural properties of hydrogenated amorphous carbon films. // Phys. Stat. Sol. (a)- 1988. V. 109. - K39-K44.

76. Yamamoto K., Ichikawa Y., Nakayama Т., Tawada Y. Relationship between Plasma Parameters and Carbon Atom Coordination in a-C:H Films Prepared by RF Glow Discharge Decomposition. // Jap. J. Appl. Phys. 1988. -V. 27. - P. 1415-1421.

77. Serra C., Pascual E., Maass F., Esteve J. Plasma deposition of hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) under a wide bias potential range. // Surf. Coat. Tech. 1991. - V. 247. - P. 89-97.

78. Rohwer K., Hammer P., Thiele J-U., Gissler W., e.a. Electrical and optical properties of plasma-deposited amorphous hydrocarbon films. // J. Non-Cryst. Sol. 1991. - V. 137&138. - P. 843-846.

79. Tauc J., Grigorovici R., Vancu A. Optical Properties and Electronic Structure of Amorphous Germanium. // Phys. Stat. Sol.(b) -1966. -V. 15.-P. 627-637.

80. Коншина E.A. Корреляция оптической щели и особенности структуры аморфных гидрогенизированных углеродных пленок. // ФТТ. 1995. - Т. 37. - С.1120 -1125.

81. Мотт Н., Девис Э. II Электронные процессы в некристаллических веществах М. 1974. - 472 с.

82. Хи S., Hundhausen М., Ristein J., Хап В., Le L. Influence of substrate bias on the properties of a-C:H films prepared by plasma CVD. // J. Non-Cryst. Sol. 1993. - V. 164-166. - P. 1127-1130.

83. Коншина E.A., Баранов A.B., Яковлев В.Б. Колебательные спектры углеродных пленок, полученных из ацетиленовой плазмы. // ЖПС.- 1988. Т. 48. - С. 957-962.

84. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. Л., Химия, 1985. - гл. 5, - с. 121.

85. Коншина Е.А. Поглощение и ширина оптической щели пленок а-С:Н, полученных из ацетиленовой плазмы. // ФТП. 1999.1. Т. ЗЗ.-В.З.-С. 469-475.

86. Dasgupta D., Demichelis F., Pirri C.F., Tagliaferro А. к bands and gap states from optical absorption and electron-spin-resonance studies on amorphous carbon and amorphous hydrogenated carbon films. // Phys. Rev. В. 1991.-V. 43. - P. 2131-2135

87. Dasgupta D., Martino C.De, Demichelis F., Tagliaferro A. The role of n and я* gaussian-like density-of-states bands in the interpretation of the physical properties of a-C and a-C:H films. // J. Non-Cryst. Sol. -1993. -V. 164-166.-P. 1147-1150.

88. Robertson J. Amorphous carbon cathodes for field emission display. // Thin Solid Films. 1997. - V. 296. - P. 61-65.

89. Egret S., Robertson J., Milne W.I., Clough F.J. Diamond-like carbon metal-semiconductor-metal switches for active matrix displays. // Diamond & Related Materials. 1997. - V. 6. - P. 879-883.

90. Коншина Е.А. Корреляция электрических и оптических свойств пленок а-С:Н. // ЖТФ. 2000. - Т. 70. - В. 3. - С. 87-89.

91. Коншина Е.А., Опохов А.П. Применение поглощающих пленок а-С:Н в жидкокристаллических модуляторах света отражательного типа. // ЖТФ. 1999. - Т. 69. -В. 3. - С. 80-81.

92. Коншина Е.А., Вангонен А.И. Особенности колебательных спектровалмазоподобных и полимероподобных пленок а-С:Н. // ФТП. 2005. -Т.39.-В.5.- С. 616-621.

93. Enke К. Hard carbon layer for wear protection and the antireflection purposes of infrared devices.// Appl. Optics. 1985. - V. 24.1. P. 508-512.

94. Pellicori S.F., Peterson C.M., Henson T.P. Transparent carbon films: Corparison of properties between ion- and plasma-deposition processes. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1986. - V. 4. - P. 2350-2355.

95. Klibanov L., Croitoru N.I., Seidman A., Gilo V., Dahan R. Diamond-like carbon thin films as antireflective and protective coatings of GaAs elements and devices. // Opt. Eng. 2000. - V.39. - P. 989 - 992.

96. MemmingR. Properties of a-C:H layers made by CVD. // Thin Sol. Films.- 1986. V. 143. - P. 279-289.

97. Rodil S.E. Infrared spectra of amorphous carbon based materials. // Diamond & Related Materials. 2005. - V. 14. - P. 1262 - 1269.

98. Graig S., Harding G. Structure, optical properties and decomposition kinetics of sputtered hydrogenated carbon // Thin Sol. Films. -1982. -V. 97.-No. 4.-P. 345-361.

99. Волъкенштейн M.B., Грибов Л.А., Елъяшевич M.A., Степанов Б.И. Колебания молекул. 4е изд. исп. и доп. М.: Наука, -1972. -С. 699.

100. Levis W.F., Batchelder D.N. Modeling vibration modes in diacetylene polymers. // Chem. Phys. Lett. -1979. V. 60. -No. 2. - P. 232-237.

101. ХаррикН. Спектроскопия внутреннего отражения. М., Мир, 1970. -с. 335.

102. Вангонен А.И., Коншина ЕЛ., Толмачев В.А. Адсорбционные свойства слоев веществ, ориентирующих жидкие кристаллы. // ЖФХ.- 1997.-Т. 71.-С. 1102-1103.

103. Lefrant S., Litchman L.S., Temkin H., e.a. Raman scattering in (CH)x and (CH)x treated with bromine and iodine. // Sol. St. Comm. -1979. V. 29. —No 3. - P. 191-196.

104. Nadler M.P., Donovan T.M., Green A.K. Thermal annealing study of carbon films formed by the plasma decomposition of hydrocarbons. // Thin Sol. Films, 1984. -V. 116. - P. 241-247.

105. Robertson J. Hard amorphous (diamond-like) carbons. //Progr. Sol. St. Chem.- 1991.-V. 21.-P. 199-333.

106. Бонч-Бруевич A.M., Диденко И.А., Капорский JI.H. Низкопороговый оптический пробой газов вблизи поверхности (Обзор экспериментальных и теоретических работ). Минск: АН БССР,- 1985.-С. 60.

107. Балаков А.В., Коншина Е.А., Песков О.Г., Шорохов О.А. Защита медных зеркал покрытиями из i-углерода. // Тез. докл. Ш Всесоюз. конф. Оптика лазеров. Л., 1981. - С. 365.

108. Балаков А.В., Коншина Е.А., Юдинцев Е.М. Исследование оптических свойств защитных углеродных покрытий. // Тез. докл. IV Всесоюз. конф. Оптика лазеров. Л., 1983. - С. 337.

109. Захаров А. С., Зеленое А.А., Семенов Е.П., Юдинцев Е.М. Импульсный электроразрядный СОглазер с ионизацией газовой смеси ультрафиолетовым излучением при атмосферном давлении. // ОМП. 1977. - № 6. - С. 29-31.

110. Семенович В.А., Шегурский Л.А., Огородник Б.В., Пугач Э.А. Термохимические свойства углерода, осажденного в газовом разряде. //Сверхтвердые материалы. 1984. - № 6. - С. 17-18.

111. Балаков А.В., Коншина Е.А., Калугина Т.Н. Старение углеродных покрытий. // ОМП. 1986. - № 12. - С. 37-38.

112. Карпман И.М., Либенсон М.Н., Яковлев Е.Б. Лазерная термолитография в производстве интегральных схем. Л., -1981.1. С. 4.12.

113. РедиДж.Ф. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974.-С. 89-92.

114. Бонч-Бруевич A.M., Либенсон М.И. Нерезонансная лазеротермия в процессах взаимодействия интенсивного излучения с веществом. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1982. - Т. 46. - № 6. - С. 1104-1118.

115. Физика тонких пленок. М.: Мир, 1967. - Т. 2. - С. 294.

116. Конов В.И., Прохоров A.M., Чаплиев Н.И. Плазмообразование на металлических зеркалах С02-лазеров//Изв. АН СССР. Сер. физ. -1984. Т. 48. - № 8. - С. 1591-1599.

117. Балаков А.В., Гравелъ Л.А., Коншина Е.А., Моричев И.Е., Савинов

118. B.П., Семенов Е.П. Спектроскопическое и масс-спектрометрическое исследование поверхности медных зеркал. // ОМП. 1979. -№3.1. C. 4-6.

119. Коншина Е.А. Взаимодействие интенсивного лазерного ИК излучения с защитными покрытиями а-С:Н. // ЖТФ. 1998. -Т. 68. - Вып. 9. - С. 59-66.

120. Васильев А. А., Касасент Д. Компанец И.Н., Парфенов А.В. Пространственные модуляторы света М: Радио и связь.-1987. -320 с

121. Лукъянченко Е.С., Козупов В.А., Григос В.И. Ориентации нематических жидких кристаллов. // Успехи химии. 1985. Т. 54, -С. 214-238.

122. Hass W., Adams J., FlanneryJ. New Electro-Optic Effect in a Room-Temperature Nematic Liquid Crystal. // Phys. Rev. Letts. -1970.1. V. 25.-P. 1326-1327.

123. Naemura S. Measurement of anisotropic interfacial interactions between a nematic liquid crystals with substrates. // Appl. Phys. Lett. 1978. -V. 33,-P. 1-3.

124. Perez E., Proust J.E., Ter-Minassian-Saraga L. The Orientation of Nematic Liquid Crystals.,// Mol.Cryst. & Liquid Cryst. 1977. -V. 42.-P. 1177-1180.

125. Haller I. Alignment and wetting properties of nematic liquids. // Appl. Phys. Lett. 1974. - V. 24. - P. 349-351.

126. Hiltrop K., Stegemeyer H. Contact Angles and Alignment of Liquid Crystals on Lecithin Monolayers. // Mol. Cryst. Liquid.Cryst. 1978. -V. 49. - P.61-65.

127. Dubois J.C., GazardM., ZannA. Plasma-polymerized films as orientating layers for liquid crystals. // Appl .Phys. Lett. — 1974. V. 24, -No. 7.-P. 297-300.

128. Dubois J. C., Gazard M., Zann A. Liquid-crystal orientation induced by polymeric surfaces. // J. Appl. Phys. 1976. - V. 47. - No. 4.1. P. 1270-1274.

129. Sprokel G.J., Gibson R.M. Liquid crystal alignment produced by RF plasma deposited films. // J. Electrochem. Soc. 1977. - V. 124. -No. 4.-P. 557-561.

130. Watanabe R., Nakamo Т., Satoh Т., Hatoh H., Onki Y Plasma-polymerized films as orientating layers for LCs // Jap. J. Appl. Phys. 1987. - V. 26. - No. 3. - P. 373-376.

131. Коншина E.A. Развитие физико-химической концепции нанотехнологии ориентации жидких кристаллов. // Научно-Техн. Вестник СПб ГУ ИТМО, 2005- Вып. 23. - С. 3-13.

132. Коншина Е.А. ЖК модулятор и способ его изготовления. Патент РФ №95111345 -1997.06.20 -G02F1/13.

133. Коншина Е.А. Взаимодействие между нематическим жидким кристаллом и аморфными углеводородными ориентирующими слоями. // Кристаллография. 1995. - Т.40, - №6. -С. 1074-1076.

134. Vangonen A.I., Konshina Е.А. ATR-IR spectroscopy study of nLC orientation at the plasma-polymerized layers surface. // Mol. Cryst.& Liq. Cryst. 1997. -V. 304. - P. 507-512.

135. Konshina E.A.f Tolmachiev V.A., Vangonen A.I., Onokhov A.P. Novel alignment layers produced by CVD technique from hydrocarbon plasma. //Procc. SPIE. 1997. -V. 3015. - P. 52-60.

136. Коншина E. А., Федоров M. А. Влияние граничных условий на фазовую модуляцию света в случае s эффекта нематика. // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32. -В. 22. - С. 15-21.

137. Коншина Е.А., Федоров М.А., Иванова H.J1, Амосова Л.П. Аномальное пропускание света нематическими жидкокристаллическими ячейками. // Письма в ЖТФ. 2008. -Т. 34. -В. 2.-С. 39-45.

138. ЯсудаХ., Полимеризация в плазме. М.: Мир, -1988. С. 375.

139. Толмачев В.А., Окатов М.А., Леонова Т.В. Адсорбционноэллипсометрический метод определения пористости тонких пленок: В кн. Эллипсометрия,: теория, методы, приложения. Новосибирск. Наука, 1991.-С. 252.

140. Hwang S. J., Lin S.-T., Lai C.-H. A novel method to measure the cell gap and pretilt angle of a reflective liquid crystal display. // Opt. Comm.- 2006. V. 260. - P. 614-620.

141. Baur G., Wittwer V., Berreman D. W. Determination of the tilt angles at surfaces of substrates in liquid crystal cells. // Phys. Lett. 1976. - V. 56A.-No. 2.-P. 142-143.

142. Nakano F., IsogaiM., Sato M. Simple method of determining liquid crystal tilt-bias angle. // Jpn. J. Appl. Phys. 1980. - V. 19. - No. 10. -P. 2013-2014.

143. Cuminal M.-P., Brunei M. A technique for measurement of pretilt angles arising from alignment layers. // Liquid Crystals. 1997. -V. 22. - No. 2. -P. 185-192.

144. Konshina E. A. Alignment of nematic LCs on the surface of amorphous hydrogenated carbon. // Proc. SPIE 1995. - V. 2731. - P. 20-24.

145. Коншина E. A. t Федоров M. A., Амосова JI. П. Определение угла наклона директора и фазовой задержки жидкокристаллических ячеек оптическими методами. // Опт. журн. 2006. - Т.73. - В. 12.1. С. 9-13.

146. Rousille L., Robert J. Liquid crystal quasihomeotropic orientation induced by a polymer deposited on a SiO surface. I IJ Appl. Phys. 1979. -V. 50.-P. 3975-3977.

147. Адамчик А., Стругалъский 3. Жидкие кристаллы. M.: Сов. радио. 1979.- 159 с.

148. Heffner W.R., Berreman D. W., Sammon M., Meiboom S. Liquid crystal alignment on surfactant treated obliquely evaporated surfaces. // Appl. Phys. Lett. 1980. - V. 36. - No. 2. - P. 144-146.

149. Isaev M. V., Konshina E. A., Onokhov A.P., Turovskaya T.S. Influence of relief geometry on the surface of condensed layers on the alignment of LCs. // Proc. SPIE. 1995. - V. 2731. - P. 25-27.

150. Исаев M.B., Коншина E.A., Онохов А.П., Туровская Т. С. Влияние структуры поверхности конденсированных слоев на ориентацию жидких кристаллов. // ЖТФ. 1995. - Т.65. - №10. - С.175-180.

151. Коншина Е. А., Федоров М. А. , Амосова Л. П., Воронин Ю. М. Влияние поверхности на фазовую модуляцию света в слое нематического жидкого кристалла. // ЖТФ. 2008. - Т. 78. -В. 2. -С. 71-76.

152. Миронов В.А., Янковский С.А. Спектроскопия в органической химии. М.: Химия, 1985. - С. 232.

153. Hatta A. Application of infrared ATR spectroscopy to liquid crystals. 1. Surface-induced orientation in thin films of nematic MBBA. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1977. - V. 50. -No. 10. - P. 2522-2527.

154. Коншина E.A., Вангонен А.И. Исследование ориентации тонких пленок нематика методом ИК спектроскопии многократно нарушенного полного внутреннего отражения. // Опт. журн. 1998. -Т. 65.-№7.-С. 34-38.

155. Коншина Е.А., Толмачев В.А., Вангонен А.И. Гомеотропная ориентация нематического жидкого кристалла на поверхности плазменно-полимеризованного октана. //Кристаллография. 1998. -Т. 43.-№ 1.-С. 107-110.

156. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М. Химия. -1974. -С. 416.

157. Good W.R. A comparison of contact angle interpretations. // J. Colloid Interface Sci. 1973. - V. 44. - No. 1. - P. 63-71.

158. Ovens D.K., Vendt R.C. Estimation of the surface free energy of polymers. // J. Appl. Polymer. Sci. 1960. - V. 13. - No. 8.1. P. 1741-1747.

159. Naemura S. Polar and nonpolar contributions to liquid-crystal orientations on substrates. // J. Appl. Phys. 1980. - V. 51. - 12. -P. 6149-6159.

160. Коншина E.A., Толмачев В Л. Краевые углы и поверхностная энергия слоев аморфного гидрогенизированного углерода. // Коллоид, журн. 1996. - Т. 58. - №4. - С.491-493.

161. Томгшин М.Г. Взаимодействие жидких кристаллов с поверхностью. // Опт. журн. 1997. - Т. 64. - №5. - С. 58-87.

162. Naemura S. Physicochemical Study on liquid crystal-substrate interfacial interactions // Mol. Cryst.& Liq. Cryst. 1981. - V. 68.1. P. 183-198.

163. Van Oss C.J., Good R. J., Chaudhury M.K. Additive and nonadditive surface tension components and the interpretation of contact angles. // J. Langmuir. 1988. - V. 4. - P. 884-891.

164. Толмачев В А., Коншина E.A. Оценка полярных компонентов при определении поверхностной энергии твердого тела. // Коллоидный журнал. 1998. - Т.60. - №4. - С. 569-573.

165. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М. Мир. -1979. 568с.

166. Толмачев В.А., Коншина Е. А. Оценка энергии взаимодействия на границе твердое тело жидкий кристалл. // Опт. журн. -1998.1. Т. 65.-№7.-С. 39-41.

167. Практикум по коллоидной химии латексов и поверхностно-активных веществ, под ред. Р.Э. Неймана, М.: Высшая школа,- 1972. 65 с.

168. Толмачев В.А., Онохов А.П., Васильев П.Я. Исследование оптического профиля покрытий на основе In203-Sn02 методом эллипсометрии. // Опт. журн. 1998. - Т. 65. - №2. - С. 28-30.

169. Kim S.M., Kim J.D. Surface properties of rubbed polyimide for alignment of Liquid crystal. // Mol. Cryst. & Liq. Cryst. 1996.1. V. 287. P. 229-237.

170. Perennes F., Crossland W.A., Kozlowski D., and Wu Z.Y. New reflective layer technologies for fast ferroelectric liquid crystal optically addressed spatial light modulators. // Ferroelectrics. 1996. - V. 181. - P. 129-137.

171. Abdulhalim I., Moddel G., Jonson K.M., and Walker C.M. Optically addressed electroclinic liquid crystal spatial light modulator with an a-Si:H photodiode. // J. Non-Ciyst. Sol. 1989. - V. 115.1. P. 162-164.

172. Yim L.W.K., Davey A.B., Travis A.R. L. Operating characteristics of pixelated gray-scale optically addressed spatial light modulators incorporating the twisted smectic-C* liquid crystal effect. // Opt. Eng.- 1998. V. 37. - P. 2387-2394.

173. Effron U., GrinbergJ., Braatz P.O., Little M.J., ReifP.G., Schwartz R.N. The silicon liquid-crystal light valve. // Appl. Phys. -1985. V. 57.1. P. 1356-1368.

174. Sonehara T. Photo-addressed liquid crystal SLM with twisted nematic ECB mode. // Jap. J. Appl. Phys. 1990. - V. 29. - L1231-L1234.

175. Fukushima S., Kurokawa T., Matsuo S, Kozawaguchi H. Bistable spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal. // Opt. Lett. -1990. -V. 15.-P. 285-287.

176. Fukushima S., Kurokawa T., Ohno M. Real-time hologram construction and reconstruction using a high-resolution spatial light modulator. // Appl. Phys. Lett. 1991. - V. 58. - P. 787-789.

177. Bleha W.P., Lipton L.P., Wiener E. AC liquid crystal light valve. // Opt. Eng. 1978. - V. 1. - P. 371-384.

178. Liquid Crystal light valve and associated bonding structure. US Patent -4799773 1989.

179. Liquid crystal light valve having a Si02/Ti02 dielectric mirror and a Si/Si02 light blocking layer. US Patent -5272554 1993.

180. Light addressed liquid crystal light valve incorporating electrically insulating light blocking material of a SiGe:H. US Patent 5084777- 1992.

181. Takizawa K., Kikuchi H., Fujikake H., Namikawa Y Reflection mode polymer-dispersed liquid crystal light valve. // Jpn. J. Appl.Phys. 1994.- V. 33.-P. 1346-1351.

182. Takizawa K., Fujii T, Kawakita M., Kikuchi H., Fujikake H., Yokozawa M., MurataA., Kishi K. Spatial light modulators for projection displays. // Appl. Opt. -1997. V. 36. - P. 5732-5747.

183. Takizawa K., Fujii T., Kawakita M., Kikuchi H., Fujikake H., Yokozawa M., Murata A., Kishi K. Spatial light modulators for high-brightness projection displays. // Appl. Opt. 1999. - V. 38. - P. 5646-5655.

184. Dultz W., Haase W. Beresnev L. Konshina E. Onokhov A. Method of applying a light blocking layer between photoconductive layer and mirror during manufacture of an optically adressable spatial light modulator (OASLM). Patent EP-1039334- 2000.

185. Dultz W., Haase W., Beresnev L., Konshina E., Onokhov A. Process for applying a light-blocking layer between a photoconducting layer and a mirror when manufacturing an optically addressable spatial light modulator. US Pat. -6 338 882. -2002.

186. Singh B., McClelland S., Tams F. et al. Use of diamond-like carbon films as a contrastenhancement layer for liquid-crystal displays. // Appl. Phys. Lett. 1990. - V. 57. - P. 2288-2290.

187. Ivanova N.L., Feoktistov N. A., Chaika A.N., Onokhov A.P., Pevtsov A.B. Opticaly addressed spatial light modulator witn highly sensitive of amorphous hydrogenated silicon carbide. // Mol. Cryst.& Liq. Cryst. 1996. - V. 282. - P. 315-322.

188. Konshina E.A., Feoktistov N.A. Properties of a-C:H light-blocking layer used for optical isolation of a-Si:C:H photosensor in reflective liquid crystal spatial light modulator. // J. Phys. D. Appl. Phys. -2001.-V. 34. P. 1131-1136.

189. Onokhov A.P., Konshina E.A., Feoktistov N.A., Beresnev L.A., Haase W. Reflective type FLC optically addressed spatial light modulators with pixelated metal mirror and light-blocking layer. // Ferroelectrics. 2000. - V. 246. - P. 259-268.

190. Moddel G. Ferroelectric liquid crystal spatial light modulators, Ch .6 in Spatial light modulator technology: materials, devices, and applications, U. Efron, ed. Marcel Dekker, NY 1995. - P. 287-359.

191. Ashley P.R, Davis J.H. Amorphous silicon photoconductor in a liquid crystal spatial light modulator. // Appl. Opt. 1987. - V. 26,1. P. 241-246.

192. Ashley P.R., Davis J.H., Oh T.N. Liquid crystal spatial light modulator with a transmissive amorphous silicon photoconductor. // Appl.Opt. 1988. -V. 27. - P. 1797-1802.

193. Abdulhalim L, Moddel G., Jonson K.M. High-speed analog spatial light modulator using an a Si:H photosensor and an electroclinic liquid crystal. // Appl. Phys. Lett. 1989. - V. 55. - P. 1603-1605.

194. Rice R. A., Moddel G., Abdulhalim I., Walker C.M. A three terminal spatial light modulator optically addressed by an a-Si:H photosensor. // J. Non-Cryst. Sol. 1989. - V. 115. - P. 96-98.

195. Barbier P.R., Moddel G. Hydrogenated amorphous silicon photodiodes for optical addressing of spatial light modulators. // Appl. Opt. 1992. - V. 31. - P. 3898-3907.

196. Barbier P.R., WangL., Moddel G. Thin-film photosensor* design for liquid crystal spatial light modulators. // Opt. Eng. 1994. - V. 33. -P. 1322-1329.

197. Cohen G.B., Pogreb R., Vinokur K., Davidov D. Spatial light modulator based on a deformed-helix ferroelectric liquid crystal and a thin a-Si:H amorphous photoconductor. // Appl. Opt. 1997. - V. 36. - P. 455-459.

198. Ahiyama K., Takimoto A., Ogawa H. Photoaddressed spatial light modulator using transmissive and highly photosensitive amorphous-silicon carbide film. // Appl. Opt. 1993. - V. 32. - P. 6493-6500.

199. Ahiyama K., Takimoto A., Ogiwara A., Ogawa H. Hydrogenated amorphous silicon carbide photoreceptor for photoaddressed spatial' light modulator. // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. - V. 32. - P. 590-599.

200. Чилая Г.С., Чигринов В.Г. Оптика и электрооптика хиральных смектических жидких кристаллов. // УФН. 1993. - Т. 163. -№10.-С. 1-28.

201. Perennes F., Crossland W.A. Optimization of ferroelectric liquid crystal optically addressed spatial light modulator performance. // Opt. Eng. 1997. - V. 36. - P. 2294-2301.

202. Исаев M.B., Коншина E.A., Онохов А.П., Федоров М.А., Феоктистов Н.А., Чайка А.Н. Оптически управляемые модуляторы света отражательного типа на смектических жидких кристаллах. // Опт. журн. 2001. - Т. 68. - № 9. - С. 66-72.

203. Feoktistov N.A., Morozova L.E. Multilayer systems based on a-Si:C:H films as dielectric and conducting optical mirrors and filters. // Tech. Phys. Lett. 1994. - V. 20.-P. 180-181.

204. Феоктистов H.А., Онохов А.П., Коншина E. A. Пространственный модулятор света с оптической адресацией. Патент РФ -№ 20010106945 -2001. G02F1/00.

205. Dultz W., Onokhov A., Haase W., Konshina E., Weyrauch T. Method for producing a layer which influences the orientation of liquid crystal and a liquid crystal cell which has at least one layer of this type. Patent WOO 148263 (A3) -2001.

206. Dultz W., Onokhov A., Haase W., Konshina E., Weyrauch T. Modulator with liquid crystal cell having a layer which influences the orientation of the liquid crystal. Patent EP1254278 -2002.

207. Dultz W., Onokhov A., Haase W., KonshinaEWeyrauch T. Method for producing a layer which influences the orientation of a liquid crystal and a liquid crystal cell having at least on layer of this type. Patent US2003/0129328 (Al) -2003

208. Блинов JI.M. Электрооптические эффекты в жидких кристаллах. //УФН.- 1974.-Т. 114, -В. 1. С.67-92.

209. Nakagawa Y., Kato Y., Saitoh Y., e.a. Novel LC Alignment Method using Diamond Like Carbon Film and Ion Beam Alignment. SID Symposium Digest of Technical. -2001. V. 32. - P. 1346-1349.

210. Rho S.J., LeeD.-K., BaikH.K., Hwang J.-Y., Jo Y.-M., Seo D.-S. Investigation of the alignment phenomena using a-C:H thin films for liquid crystal alignment materials. // Thin Solid Films. 2002.1. V. 420-421.-P. 259-262.

211. Hwang J.-Y., Jo Y.-M., Seo D.-S. Jang J. Liquid crystal alignment capability by the UV alignment method in a-C:H thin films. // Jap. J. of Appl. Phys. Part 2: Letters. -2003. - V. 42. - No 2A.1. 14—LI 16.

212. Song, K.M., Rho, S.J., Ahn, H.J., e.a. Postgrowth irradiation of hydrogenated amorphous carbon thin films by low-energy ion beam. // Jap. J. of Appl. Phys. Part 1: - 2004. - V. 43. - 4 A.1. P. 1577-1580.

213. Bol J. Dvorak, D. Arena. Diamond-like-carbon LC-alignment layers for application in LCOS microdisplays. // J. of the Society for Information Display. 2005. - V. 13. - Is. 4. - P. 281-287.

214. Каретников А А. Поляризационная призма на основе ориентированного нематического жидкого кристалла. // ОМП. 1989.-№7.-С. 50-52.

215. Коншина E. A., Федоров M. A., Амосова JI. 77., Исаев M.В., Костомаров Д. С. Оптические модуляторы на основе двухчастотного нематического жидкого кристалла. // Опт. журн. -2008. Т. 75. - №10. - С. 73-80.7. ©

216. Автор приносит свою благодарность A.B. Баранову, проводившему исследования пленок с помощью спектроскопии KP. В соавторстве с ним были созданы основы представлений о наноструктуре исследуемых пленок, развитые в дальнейшей в представленной работе.

217. Автор признателен А.И. Вангонену за помощь в исследование колебательных спектров тонких пленок с помощью метода МНПВО, которые позволили представить молекулярную структуру пленок и механизм их взаимодействия с ЖК.

218. Автор благодарен Т.С. Туровской и Ю.М. Воронину за исследования структуры поверхности пленок с помощью электронной и атомной спектроскопии.

219. Автор признателен А.П. Онохову за поддержку и участие в работе по исследованию возможности использования пленок в ЖК устройствах и помощь в патентовании ряда идей.

220. Автор благодарен H.A. Фиактистову за совместную работу по исследованию тонкопленочных структур на основе аморфного кремния и углерода.