SCI Библиотека

В сфере микро- и наноэлектроники многие ученые год за годом проявляют огромный интерес в поисках и исследованиях новых материалов, способствующих кардинальному расширению электронной компонентной базы, что связано, в первую очередь, со значительным ростом затрат производства при масштабировании научно-технических процессов [1]. Ярким примером таких материалов служат пористые оксидные пленки, актуальность исследования которых обусловлена их применением в фотодетекторах, светодиодах, катодах вакуумной микроэлектроники, в роли межслойной изоляции интегральных микросхем (ИМС) [2], наномембранах, антибликовых покрытий в приборах оптической электроники [3]. За счет применения этих пленок в качестве изолирующих материалов заметно повышается скорость распространения электрических сигналов, из-за более низкой диэлектрической проницаемости, чем у непористых структур, снижаются потери на электропроводность [4], что также позволяет использовать диоксид кремния, модифицированный углеродом, для уменьшения потери мощности в ИМС СВЧ-диапазона [5]. Целью данной статьи являлось исследование электрофизических свойств пористых пленок диоксида кремния. Объект исследования -тонкопленочная структура металл-диэлектрик-металл (МДМ) на основе диоксида кремния, модифицированного углеродом.

Оптические свойства одноосных молекулярных пленок определяются компонентами nj(), kj() показателей преломления Nj() = nj() – ikj() для поляризаций световой волны вдоль (j = ||) и нормально (j = ) оптической оси пленки n. Функции nj(), kj() зависят от положения полос поглощения, сил осцилляторов переходов, отвечающих этим полосам, и параметров ориентационного порядка Uq дипольных моментов mq переходов относительно оси n. Ранее автором были развиты методы определения параметров Uq для полос поглощения в одноосных нематических пленках с использованием компонент (1,2)j() диэлектрических проницаемостей j() = [Nj()]2 = 1j() – i2j() пленки или компонент P(1,2)j() плотностей поляризуемости молекул Pj() = [j() – 1]/fj() = 4Nj() = P1j() – iP2j() в области этих полос. Здесь fj() = 1 + Lj[j() – 1] – компоненты тензора локального поля световой волны в пленке; Lj – компоненты тензора Лорентца для пленки (L|| + 2L = 1); N – число молекул в единице объема пленки; j() = 1j() – i2j() – средние по ансамблю поляризуемости молекул. В данной работе эти методы использованы для определения параметра Uq, отвечающего низкочастотной полосе электронного поглощения в стеклообразной нематической пленке, образованной молекулами-гептамерами монодисперсного олигофлуорена F(Pr)5F(MB)2 с известными зависимостями nj(), kj() в областях прозрачности и электронного поглощения. Экспериментальное значение L = 0,487 получено с использованием функций nj() в видимой области прозрачности. Учет компонент Lj, fj() существенно повышает величину Uq = 0,965, определенную при использовании функций 1j() или P1j(). С учетом анизотропии компонент Lj количественно интерпретированы спектральные особенности функций nj(), kj(), (1,2)j(), P(1,2)j() и соотношений между ними.

В работе показана возможность терморезистивным методом синтезировать полупроводниковые пленки оксида меди и пленки оксида меди с линейно-цепочечным углеродом, обладающие хорошей чувствительностью на пары метанола и этанола. Предложенный механизм газочувствительности, описывающий возрастание сопротивления в парах метанола и этанола, показывает хорошее согласие с полученными экспериментальными результатами.

В работе представлены результаты по исследованию коррозионных и механических свойств нержавеющей стали марки AISI 316L после комбинированной поверхностной обработки. Обработка заключалась в формировании поверхностного сплава на основе титана с помощью низкоэнергетического сильноточного электронного пучка, который служил в качестве подслоя, и последующего нанесения a-C:H:SiOx покрытия методом плазмохимического осаждения. Показано, что такая комбинированная обработка поверхности повышает коррозионную стойкость стали, т. е. снижает плотность тока коррозии с 110-7 до 910-10 А/см2 и скорость коррозии с 1,110-3 до 9,310-6 мм/год. При этом модифицированная поверхность обладает высокими механическими и трибологическими свойствами.

Получены образцы a-C:H:SiOx пленок на подложках из кремния, нержавеющей ста-ли AISI 316L и сплава ВК-8 методом плазмохимического осаждения с использованием импульсного биполярного напряжения смещения подложки. Показана возможность нанесения a-C:H:SiOx пленки толщиной более 7 мкм с твердостью около 15 ГПа, высокой адгезионной прочностью и низкими внутренними напряжениями (менее 0,5 ГПа). Трибологические испытания показали, что пленки обладают низким коэффициентом трения (менее 0,08) и низкой скоростью износа (~10-7 мм3/Н∙м).

Объектом исследования являются тонкие пленки (~10-15 nm) монооксида германия, полученные методом термического испарения в вакууме композитных слоев GeO2, содержащих нанокластеры Ge, и осаждения паров GeO на холодную подложку. По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что структуру ближнего порядка пленок монооксида германия можно описать моделью неупорядоченной случайной сетки. Стехиометрический параметр x в пленках GeOx составил 1.07±0.05. Данные спектроскопии комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии свидетельствуют о разной глубине протекания процесса диспропорционирования GeO при отжиге от 5 до 30 min и температуре 200-400oC в вакууме. Отжиги продолжительностью 45 min и более при тех же температурах приводили к частичному окислению аморфных кластеров Ge в матрице оксида.

Для изучения электронного состояния атомов железа при их легировании в германии, в условиях сверхвысокого вакуума формировалась двойная пленочная система Fe-Ge, получаемая отжигом пленки Fe, нанесенной на пленку Ge, осажденной на поверхности кристалла Мо(110). Полученные результаты на основе использования сочетания методов спектроскопии обратного рассеяния ионов низкой энергии (СОРИНЭ), электронной Оже-спектроскопии (ЭОС), дифракции медленных электронов (ДМЭ), измерения работы выхода в варианте Андерсона указывают на то, что сформированная таким образом двойная пленка Fe-Ge характеризуется равномерным распределением атомов Fe и Ge по объему пленки. Показано, что изменение относительного содержания атомов Fe приводит к существенному изменению их электронного состояния. Впервые проведенные измерения величины абсолютного заряда атомов Fe, приобретаемого ими при их легировании в германии, свидетельствуют о том, что по мере роста содержания Fe величина заряда планомерно уменьшается от значения 0.34е для одиночного атома до 0.07е для одинакового соотношения Fe и Ge. Это сопровождается изменением длины межатомной связи Fe^+-Ge- в пределах от 0.141 nm до 0.118 nm. Последнее, являясь свидетельством структурных превращений Ge, характеризуемых изменением длин и углов связей решетки, может быть использовано для идентификации структурных единиц легированного германия при различных концентрациях легирующего компонента.