Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Сербин Олег Викторович

Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки
<
Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Сербин Олег Викторович. Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07.- Воронеж, 2003.- 117 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-1/1158-2

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Синтез и управление субструктурой пленок соединений при активации процессов высокоэнергетическими пучками 8

1.1. Общая характеристика видов импульсной обработки 9

1.1.1. Импульсная обработка заряженными частицами 9

1.1.2. Лазерная обработка материалов 13

1.1.3 .Импульсная обработка некогерентным светом 15

1.1.4.Классификация импульсных видов воздействия по термодинамическим режимам. 17

1.2. Взаимодействие концентрированных пучков излучения с материалами 19

1.2.1. Взаимодействие мощного фотонного излучения с полупроводниками 19

1.2.2. Взаимодействие мощного фотонного излучения с металлами 22

1.2.3. Облучение материалов электронным пучком 26

1.2.4. Облучение материалов ионными пучками 28

1.3. Эффект быстрого отжига в фазовых, структурных и субструктурных превращениях тонких пленок 28

1.3.1.Рекристаллизация имплантированных слоев 28

1.3.2. Синтез соединений 31

1.3.3. Механизмы атермических эффектов при импульсном отжиге 42

1.3.4. Заключение 51

ГЛАВА 2. Методика эксперимента 52

2.1. Нанесение исходных гетероструктур 52

2.1.1. Пленки системы Pb-Ti-0 52

2.1.2. Пленки системы C-W 54

2.2. Импульсная фотонная обработка некогерентным светом 55

2.3. Методика оценки величины энергии излучения, поступающего на образец 57

2.4. Термообработка 61

2.5. Методы исследования 62

ГЛАВА 3. Синтез пленок 64

3.1. Термообработка аморфных пленок состава, близкого к стехиометрическому (Pb-Ti-ЗО) 64

3.2. Импульсная фотонная обработка аморфных пленок состава Pb-Ti-ЗО 67

3.3. Заключения и выводы к главе 3 79

ГЛАВА 4. Синтез пленок карбида вольфрама 81

4.1. Зависимость фазового состава и субструктуры пленок гетеросистемы W-C от энергии излучения при ИФО 81

4.2. Зависимость фазового состава, субструктуры пленок гетеросистемы W-C от температуры отжига при быстрой термической обработке 88

4.3. Влияние ИФО на морфологию поверхности гетероструктуры C-W-C/W-фольга 91

4.4. Заключения и выводы к главе 4 95

Основные Выводы 99

Литература 101

Лазерная обработка материалов

Основными особенностями, отличающими лазерное излучение от других видов импульсного излучения являются его высокая интенсивность, направленность, монохроматичность и когерентность [33, 34]. Явления, возникающие при лазерном воздействии на твердые тела, исследовались в многочисленных работах. Это явления разогрева, многофотонного поглощения, вынужденного Мандельштам - Бриллюэновского рассеяния, электрострикции, вынужденного комбинационного рассеяния, самофокусировки, оптического эффекта Керра, ионизации электрическим полем световой волны. Лазерное воздействие может сопровождаться когерентной генерацией интенсивных гиперзвуковых волн, образованием плазмы, генерацией оптических гармоник, разрушением материалов, в том числе и прозрачных. Разнообразие эффектов вызвано несколькими причинами: а) высокая плотность энергии в падающем на материал излучении, дос тигаемой как за счет высокой мощности самого излучения, так и за счет воз можности фокусировки луча в пятно с диаметром до нескольких длин волн, благодаря его малой расходимости; б) когерентность излучения, из-за чего, в частности, реализуются про цессы когерентного взаимодействия фотонов с фононами кристаллической решетки твердого тела, возникает пробой диэлектриков электрическим по лем световой волны. В зависимости от того, является исследуемое тело прозрачным или сильно поглощающим излучение на длине волны генерации лазера, наблюдают различные совокупности эффектов.

Существующие в настоящее время типы лазерных устройств можно разбить на четыре основные группы. 1. Лазеры с непрерывной генерацией. К ним относятся как газовые (СОг, СО, Аг, Кг, Не - Ne), так и твердотельные (например, на неодимовом стекле). Диапазон излучаемых ими мощностей весьма широк - от милливатт (гелий-неоновый) до десятков киловатт (СОг-лазеры). Также широк и спектральный диапазон генерируемых колебаний — от 10 мкм для С02-лазеров до X 0,5 мкм (Аг, Кг). 2. Импульсные лазеры с длительностью ти 10" - 10" с. Данный режим весьма характерен для основных твердотельных лазеров, выпускаемых в настоящее время. К ним относятся в первую очередь лазеры на стекле, легиро-ванном ионами Nd (X =1,06 мкм), на иттрий-алюминиевом гранате, легированном ионами Nd3+ (X 1,06 - 1,08 мкм), и окиси алюминия (А120з), легиро-ванном ионами Сг (рубин, X =0,69 мкм). Их излучение .представляет собой набор импульсов с длительностью ти Ю"6 с. Амплитуда и длительность промежутков между ними зависят от уровня возбуждения кристалла [35, 36]. В импульсе выделяется энергия от 10"1 до 103 Д ж, средняя мощность до 105 Вт. 3. Импульсные лазеры с длительностью Ти 10" —10" с (режим модулированной добротности). Данный режим легко реализуется на твердотельных лазерах описанных в предыдущем пункте, при использовании специальных устройств (модуляторов добротности). Характерная длительность составляет 10-50 не, энергия в импульсе — до 1 Дж, что соответствует мощности до 100 МВт. Форма импульса близка к гауссиане, но передний фронт несколько более крутой [35]. Использование нелинейных кристаллов (КН2Р04, KDHP04) позволяет удваивать, утраивать или учетверять энергию квантов.

Часть энер гии при этом теряется (эффективность преобразования обычно 50%). Использование растворов некоторых красителей (например, родамина 6Ж) позволяет получать из импульса твердотельного лазера импульсы примерно той же длительности, но с большей длиной волны, перестраиваемой в достаточно большом спектральном диапазоне. В настоящее время при использовании наборов нелинейных кристаллов и красителей получают генерацию во всем диапазоне видимых длин волн. Недостаток всех этих систем — низкая эффективность преобразования. Генерация импульсов наносекундной длительностью может быть получена и на газовых лазерах (СОг, N2). Для азотного лазера длина волны генерации составляет 0,337 мкм. 4. Импульсные лазеры с длительностью ти Ю"10 - 10"12 с. В данном режиме работают твердотельные лазеры. Форма импульса в первом приближении - гауссиана. Мощность единичного импульса до 10 Вт. Основным недостатком лазерной обработки по сравнения с другими видами импульсного воздействия является необходимость использования для однородной обработки поверхности материалов рассеивающих или сканирующих устройств и сложность контроля параметров процесса (Т, Е). Кроме того, лазерным отжигом трудно получить полный отжиг глубоко залегающих дефектов или слоев, так как при этом тепловая энергия максимально поглощается поверхностным слоем образца, а глубокие слои прогреваются недостаточно.

При облучении кремния было установлено, что уровень лазерной энергии на глубине слоя, аморфизированного ионной имплантацией падает примерно на два порядка. Возможность однородной обработки поверхности большой площади и простота конструкции присущи импульсным источникам некогерентного светового излучения. Наибольшие интенсивности излучения дают газоразрядные импульсные лампы. Лампы такого типа широко используются, на пример, в лазерной технике. В газоразрядных источниках света излучение обусловлено внутриатомными электронными переходами. В зависимости от давления газа лампы такого типа делятся на лампы низкого, высокого и сверхвысокого давлений. Излучение ламп низкого давления представляет собой набор линий, интенсивность которых пропорциональна вероятностям соответствующих электронных переходов. При этом интенсивность излучения в спектральных линиях не может превышать излучения абсолютно черного тела, имеющего ту же температуру. Линии излучения, например, ксенона [37, 38] расположены сравнительно близко. Вследствие соударений между атомами они уширяются, причем уширение растет с ростом плотности газа и его температуры. Оптимальные значения давления газа в лампах составляют (4 - 13)-104 Па [39]. На рис. 1.1. приведены спектры излучения ксеноновых ламп при различных мощностях излучения. Видно, что с ростом энергии в импульсе спектр излучения становится непрерывным и приближается к спектру абсолютно черного тела. Хорошее соответствие спектру абсолютно черного тела наблюдается в интервале длин волн 0,5—25 мкм [40]. Рис. 1.1. Спектральное распределение к.п.д импульсных трубчатых ксеноновых ламп в единичном телесном угле: 1 - удельная мощность разряда 1,1-1011; 2 - 3,4-Ю11; 3 - 1,Ы08 Вт/м3 [41]

Эффект быстрого отжига в фазовых, структурных и субструктурных превращениях тонких пленок

Импульсный моноэнергетический пучок частиц также можно использовать для ввода энергии в поверхностный слой мишени за короткое время и при подходящих условиях можно расплавить поверхностный слой. К настоящему времени нагрев ионными пучками рассмотрен только в нескольких работах, что обусловлено трудностью в получении подходящих параметров импульсных пучков. Ионы теряют энергию как на электронах, так и на ядрах. Относительный вклад этих механизмов в общие потери энергии зависит от скорости иона, атомного номера и массы налетающей частицы и вещества мишени. Для протонов эти механизмы потерь имеют одинаковую величину при энергии 10 кэВ. Для ионов мышьяка в кремнии они одинаковы при 750 кэВ. Импульсный отжиг успешно применяется для устранения радиационных дефектов в имплантированных слоях. При отжиге имплантированных слоев возникают две качественно различные ситуации: отжиг материала, который под действием ионной обработки перешел в аморфное состояние, и отжиг частично разупорядоченной кристаллической решетки. Последняя реализуется при внедрении малых доз, легких ионов или при облучении нагретых подложек. Если легируемый ионами слой аморфизировался, то его восстановление в процессе нагрева протекает в одну сторону, представляющую собой эпитаксиальную кристаллизацию на ориентирующей неповрежденной подложке. Для имплантированных слоев кремния при временах от жига порядка 10" с и толщине аморфизированной области около 100 нм кристаллизация происходит обычно вблизи температур 550-600 С. Если же после ионной имплантации решетка была лишь частично разупорядоченна, то восстановление свойств материала наблюдается в широком интервале температур.

Это является следствием постепенного распада, перестройки и формирования структурных нарушений с разной энергией связи [53]. При изучении действия импульсов рубинового лазера ( ти 0,3 мс) на аморфные слои кремния толщиной 400 нм авторами [54], был сделан вывод, что процесс кристаллизации не является чисто термическим, поскольку расчетный прирост температуры поверхностного слоя при энергиях в импульсе, соответствующих началу кристаллизации (1,5-10 Вт/см ), составлял всего 110С. Наиболее вероятной причиной образования поликристаллической фазы при столь малых температурах и длительностях термообработки являлась, по мнения авторов, ионизация. Возможны другие причины, стимулирующие кристаллизацию при лазерном отжиге. Авторы [55] полагают, что переход аморфного кремния в поликристаллический мог быть стимулирован термическими напряжениями. Атомы в аморфной фазе находятся в неустойчивом состоянии, и переход в энергетически более выгодную кристаллическую структуру сдерживается взаимодействием с другими смещенными атомами. Под действием теплового удара часть атомов получает возможность перестроиться упорядоченно, что и является причиной формирования поликристаллов при столь малых температурах и длительностях нагрева. Для выявления роли атермических факторов при миллисекундном лазерном отжиге в работе [56] сравнивались эффективности действия лазерных и тепловых импульсов одинаковой длительности. Исследования были проведены на образцах кремния, имплантированных ионами фосфора с энергией 80 кэв, дозой около 1016 см 2, при температуре мишени 20 С. Лазерный отжиг осуществлялся рубиновым ОКГ с длительностью импульса 8 мс. Суще ственной разницы в свойствах имплантированных слоев, отожженных лазерными и тепловыми импульсами, замечено не было.

Следовательно, фотоионизация не оказывает существенного влияния на отжиг и доминирующим механизмом был тепловой. Отжиг частично разупорядоченных слоев. В работе [57], был проведен сравнительный анализ лазерного и термического отжигов кремния, имплантированного малыми дозами ионов фосфора. Отжиг частично разупорядоченных имплантированных слоев приводил к устранению центров компенсации и к переходу примеси в состояние, где она способна быть мелким донором или акцептором. Результаты опытов и количественные оценки позволили авторам [57] высказать предположение, что неполная активация примеси после импульсного отжига слоев, имплантированных малыми дозами, обусловлена наличием остаточных центров компенсации. В области низких температур нагрева длительность импульсного отжига оказывалась недостаточной для полного устранения компенсирующих дефектов. Имеющиеся в настоящее время данные по миллисекундному отжигу как аморфизированных слоев, так и частично разупорядоченных, получают достаточно обоснованное объяснение в предположении, что механизм отжига является тепловым. Отсюда следует важный практический вывод о возможности использования для миллисекундной обработки импульсных ламп, применяемых, например, для оптической накачки лазеров. Это, несомненно, должно упростить и удешевить операцию отжига. Кроме того, набор расположенных соответствующим образом ламп даст возможность однородно облучать пластины любого диаметра, проводить обработку нужного числа пластин в одинаковых условиях и применять поточно-конвеерные методы. На возможность использования импульсных ламп для отжига имплантированных слоев впервые было указано в работе [56]. В дальнейшем об отжиге дефектов с помощью некогерентных световых импульсов сообщалось и в других работах [58, 59]. Авторы статьи [58] использовали для отжига ксе-ноновые лампы, обеспечивающие световые импульсы длительностью 50 мкс при излучаемой энергии 8 Дж/см .

При коэффициенте отражения кремния около 0,5 энергия, поглощенная в приповерхностном слое, составляла приблизительно 4 Дж/см2. Это недостаточно для разогрева поверхности образца до требуемой температуры, поскольку уже при 1300 К за 50 мкс нагревается слой глубиной до 20 мкм. Чтобы обеспечить активацию процесса, имплантированные образцы подогревались дополнительно до 300 С (Ge) и 550 С (Si). В обоих материалах наблюдались восстановление структуры разупорядочен-ных слоев, и электрическая активация внедренной примеси. Перераспределения имплантированных атомов по глубине в результате импульсного отжига замечено не было, что указывало на твердофазный отжиг. В отличие от рассмотренной выше работы [58] авторы [59] предполагали наличие плавления приповерхностного слоя кремния при облучении световыми импульсами мощной разрядной лампы. Длительность использованных ими импульсов была меньшей (15 мкс), а плотность энергии - боль-шей (27 Дж/см ). Отжигу подвергался кремний, имплантированный ионами бора с энергией 50 кэВ дозой 10 см" . Указанная доза приблизительно на порядок меньше дозы аморфизации легируемого слоя. Эффективность импульсного отжига соответствовала стационарному нагреву до 900 С в течение 1 ч. Оценки по мощности излучения допускают возможность плавления, однако экспериментальных доказательств перехода приповерхностного слоя в расплав получено не было.

Импульсная фотонная обработка некогерентным светом

Импульсная фотонная обработка образцов производилась на модернизированной установке УОЛП - 1М (Установка отжига лучевого, полуавтомат, первая модификация) предназначенной для импульсного фотонного отжига полупроводниковых пластин. Нагрев осуществляется излучением трех газоразрядных ксеноновых ламп ИНП 16/250. Установка состоит из трех блоков питания, блока управления, кварцевого облучателя и модернизированной камеры для отжига Si подложек в среде вакуума 3-Ю"3 Па и блока контакторов. Все блоки конструктивно расположены в одной стойке, на передней панели которой находятся органы управления. Блок контакторов обеспечивает подачу питающего напряжения на все блоки и элементы установки. В установке предусмотрено пять режимов работы каждой из ламп ИНП 16/250 за счет включения тиристорных коммутаторов блоков питания на время 3;4;5;5,5;6мсв каждом из полупериодов питающего напряжения в течение всего времени термообработки. Доза излучения за один цикл обработки определялась временем отжига, который регулируется в пределе 0,02 - 20 с, что соответствует 2 - 2000 единичных импульсов. Модернизация дала возможность плавного регулирования времени включения тиристоров во всем пределе 3 - 6 мс и, следовательно, более плавное регулирование мощности импульса. Реактор, применяемый для обработки образцов в вакууме был изготовлен из нержавеющей стали.

Ксеноновые лампы, размещенные внутри реактора, вставлены в кварцевые трубки. На рис. 2.3. показано сечение этого реактора и расположение в нем ламп. Для создания в реакторе установки вакуума порядка 6,6-10"3 Па используется система, состоящая из высоковакуумного паромасляного агрегата АВП - 160/250 с азотной ловушкой и механического насоса типа 2НВР - 5Д. Контроль вакуума осуществлялся ионизационной лампой ПМИ -2 и вакуумметром ВИТ - 1. Спектр излучения импульсных ксеноновых ламп ИНП-16/250 охватывает диапазон длин волн 200-1200 нм. Для определения спектральных характеристик излучения ксеноновых ламп были проведены измерения на спектрофотометре СДЛ-2 и получен спектр излучения (рис. 2.4.). Этот спектр был получен при минимальных значениях мощности излучения. При В настоящее время методы измерения температуры у каждого производителя оборудования для фотонной обработки различаются и совершенного решения для различных типов установок нет, температурные измерения адаптируются для каждой конкретной установки, для каждого конкретного процесса. Чаще всего в одной установке сочетаются различные методы: температура измеряется пирометром, который калибруется с помощью термопары; тщательно контролируется мощность, подводимая к излучателям [124]. Точность термопарных измерений зависит от воспроизводимости термического контакта термопары с поверхностью образца, инерционностью термопары, стабильности свойств термоэлектрических материалов, от взаимодействия термоэлектродов со средой в реакторе [125, 126]. В пирометрии результаты измерений зависят от состава и толщины пленок, формирующихся в процессе обработки, состояния поверхности и геометрии реакционной камеры и ее элементов, состава газовой фазы [125 - 128].

Данные ограничения делают проблематичным использование термоэлектрических и фотонных датчиков для измерения температуры образца при ИФО. В этой связи предложена методика измерения температуры образца через плотность энергии излучения поступающего на образец, отражательной и поглощательной способности и теплоемкости образца. Для определения энергии излучения во всем диапазоне длин волн ксеноновых ламп была выбрана калориметрическая методика измерения. Суть методики состоит в определении количества энергии, которая пошла на разогрев объекта до определенной температуры. Количество энергии Q определяется из формулы где с-удельная теплоемкость вещества, m - масса вещества, AT - изменение температуры тела. Для того чтобы вся энергия, излучаемая источником, пошла на разогрев тела необходимо выполнение следующих условий: - коэффициент поглощения тела во всем спектральном диапазоне излучения ксеноновых ламп был максимальным и близким к единице - уход теплоты посредством излучения самим телом был минимальным. В качестве приемника излучения использована медная пластина площадью 4 см2 и толщиной 0,4 мм, покрытая с одной стороны слоем композита А120з - А1, нанесенного методом магнетронного распыления А1 в среде кислорода. Толщина слоя 20 мкм. Высокая открытая пористость обеспечивала практически полное поглощение излучения. Схема приемника для измерения удельной интегральной энергии излучения ксеноновых ламп при ИФО приведена на вставке к рис 2.5. Температуру контролировали хромель-алюмелевой термопарой, впрессованной в приемник излучения. Результаты измерений выводили на быстродействующий самописец Endim 622.01. Из результатов измерений температуры были рассчитаны значения интегральной плотности энергии излучения, поглощаемой кремниевой пластиной (которая в данном случае соответствует энергии излучения, поступающего на пластину) для разных значений тока лампы и длительности облучения. Для достигнутых температур плавления пленок Sn, Pb, Al Ag, Au, нанесенных на не облучаемую сторону пластины, а также температуры плавления Si были рассчитаны дозы поглощенной энергии, приходящейся на единицу площади поверхности образца (Рис. 2.5., 2.6.). Рис.2.5. Значения поступающей на образец энергии излучения (Еи), рассчитанной на основе черного тела (в интервале температур 230-1100 С );

Зависимость фазового состава, субструктуры пленок гетеросистемы W-C от температуры отжига при быстрой термической обработке

Для выявления эффекта ультрафиолетового излучения в активности процесса синтеза карбидов вольфрама при ИФО было проведено сравнительное исследование структурных превращений, происходящих в результате быстрого термического отжига в вакууме погружением образцов в аксиальную печь на 2 с. На рис.4.5 приведены электронограммы и микрофотографии тонких гетероструктур C-W-C, прошедших термический отжиг в течение 2 с при Тп= 700 - 1250 С. Результаты фазового анализа образцов представлены в табл. 4.2. Как следует из рис.4.5 и табл. 4.2, при Тп = 700 С сохраняется исходный фазовый состав гетероструктуры. В интервале Тп= 800 - 1100 С синтеза карбидов не происходит, но выявлено образование оксида WO3, доля которого растет с увеличением температуры отжига. Пленки имеют высокодисперсную субструктуру, которая с увеличением температуры практически не изменяется. При достижении температуры плавления золота на образце (Тп около 1250 С) на электроннограмме проявляются очень слабые кольца, соответствующие началу синтеза W2C. При выдержке образца в печи в течение 10 с на образце устанавливается температура То » Тп около 1250 С и формируется двухфазный карбид: W2C+WC. Согласно [155] оксид WO3 образуется при 484 С, что хорошо согласуется с нашими данными по фазовому составу и рассчитанными температурами.

При Тп = 1250 С температура образца составляет около 1080 С, что вполне достаточно для начала синтеза карбида W2C [139]. Тот факт, что при ИФО синтез карбида W2C начинается при Ей -180 Дж-см" (что соответствует температуре образца -1000 С, рис.2) и не образуется оксида вольфрама, можно связать с эффектом ультрафиолетовой составляющей излучения ксеноновых ламп. Синтезу карбидов W при термическом отжиге также может препятствовать образующийся оксид WO3. Как показано в [154], в результате реакции WO3 с углеродом образуются промежуточные оксиды и синтез карбидов облегчается после восстановления \УОз с участием углерода. При фотонном отжиге для всех режимов не отмечалось образование W03 , что должно способствовать реакции образования карбида. Первое согласуется с отмеченным в работе [156] фактом индуцированной лазерным излучением десорбцией оксидов с поверхностей поликристаллического вольфрама. Сопоставление рис. 4.1 в, г и рис. 4.5 д, е, отвечающих близким температурным режимам (в обоих случаях достигается температура плавления золота на обратной стороне пластины) показывает, что в случае ИФО доля карбидной фазы выше, и размеры зерен больше на порядок величины. Исследование изменений морфологии поверхности гетероструктур системы W-C при ИФО выполнено методом сканирующей атомно-силовой микроскопии. Были исследованы трехслойные гетероструктуры C-W-C толщиной 0,5 мкм, сконденсированные на вольфрамовую фольгу и подвергнутые ИФО при Еи = 285 и 425 Дж-см"2.

На рис 4.6 представлена дифрактограмма пленки системы C-W-C на вольфрамовой фольге прошедшая ИФО при Еи = 285 Дж-см" . Анализ дифрактограммы показал наличие кристаллической фазы W2C. Дальнейшее увеличение Еи до 425 Дж-см" не приводило к изменению фазового состава. На рис. 4.7 - 4.9 приведены ACM изображения морфологии поверхности и гистограммы распределения высот микрорельефа W-фольги, исходных гетероструктур C-W-C и прошедших ИФО. Как видно из рис.4.7, в топография поверхности исходных пленок C-W-C представляет собой чередование полос шириной 0,5 - 1 мкм с достаточно развитой и гладкой структурой. Эти полосы отражают поверхность W-фольги (рис. 4.7, а), поэтому изображение на рис.4.7 в не отражает действительную морфологию исходной пленки. На рис. 4.7 в представлена поверхность исходной гетероструктуры C-W-C полученная с ровного участка. Она характеризуется глобулярной морфологией с размером глобул 20-50 нм (рис 4.5, в). Такая морфология характерна для вакуумных конденсатов углерода [157]. Шероховатость (R), определяемая как среднеарифметическое отклонение высоты профиля, составила 4,8 нм, а среднеквадратичное отклонение высоты профиля от среднего уровня (сг) -7,0 нм. После ИФО происходит изменение морфологии поверхности: латеральный размер неровностей увеличивался с увеличением плотности энергии светового потока (при Еи= 285 Дж- см" - до 50-100 нм (рис. 4.8, а, в), при Еи = 425 Дж- см" - 150-200 нм (рис. 4.9 а, в)). Также увеличивается шероховатость поверхности: после ИФО при Еи = 285 Дж- см" - R = 7,56 и а = 12,2 нм; при Еи = 425 Дж- см"2 - R = 10,5 и а = 13,8 нм. Появление этих неровностей соответствует образованию зерен фазы W2C и их росту в процессе рекристаллизации пленок. Латеральные размеры коррелируют с размером зерен в пленках, оцениваемым по данным ПЭМ (рис. 4.1).

Похожие диссертации на Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки