Влияние условий осаждения в процессе магнетронного распыления на структуру и свойства наноразмерных пленок аморфного кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.08, кандидат наук Митин Дмитрий Михайлович

• Митин Дмитрий Михайлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Митин Дмитрий Михайлович

Список сокращений

Введение

Глава 1. Технология магнетронного распыления. Свойства пленок, полученных магнетронным распылением. Вторично-ионный фотоэффект. Аналитический обзор

1.1 Магнетронное распыление

1.1.1 История развития магнетронных распылительных систем

1.1.2 Принцип магнетронного распыления

1.1.3 Влияние параметров распыления на свойства пленок

1.2 Структура и свойства пленок, синтезированных в потоковой плазме

1.2.1 Электрофизические свойства пленок

1.2.2 Морфология поверхности пленок

1.2.3 Структура пленок

1.3 Вторично-ионный фотоэффект

1.4 Выводы к первой главе

Глава 2. Модель транспорта энергии распыленными атомами при синтезе тонких пленок кремния

2.1 Моделирование транспорта энергии

2.1.1 Энергетическое распределение распылённых частиц

2.1.2 Расчёт средней длины свободного пробега при различных давлениях

2.1.3 Расчёт доли нерассеянных распылённых атомов

2.1.4 Расчёт мощности потока осаждения

2.2 Аналитический расчет мощности потока осаждения для лабораторной МРС

2.2.1 Описание лабораторной МРС

2.2.2 Определение максимальной энергии распыленных частиц и максимума распределения Зигмунда-Томпсона

2.2.3 Расчет средней длины свободного пробега, подбор оптимального расстояния мишень-подложка и вычисление мощности потока осаждения

2.3 Выводы ко второй главе

Глава 3. Получение тонких пленок кремния при различных давлениях газа и их

характеризация

3.1 Методика получения пленок

3.1.1 Подготовка подложек

3.1.2 Методика напыления тонких пленок кремния

3.2 Определение толщины и скорости роста пленок кремния

3.3 Исследование морфологии поверхности пленок кремния методом атомно-силовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии

3.4 Исследование электрофизических свойств

3.4.1 Изучение вольт-амперных характеристик кремниевых пленок и их обработка81

3.4.2 Определение удельного сопротивления методом Ван дер Пау

3.4.3 Определение типа проводимости термоэлектрическим методом

3.5 Исследование структуры пленок кремния методами рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рассеяния света

3.6 Определение оптической ширины запрещенной зоны

3.7 Выводы к третьей главе

Глава 4. Полупроводниковые структуры на основе тонких пленок аморфного кремния и наблюдаемые на них эффекты

4.1 Формирование структур a-Si/c-Si

4.2 Диодные структуры на основе пленок a-Si

4.3 Фоточувствительные структуры на основе пленок a-Si

4.4 Структуры на основе пленок a-Si, обнаруживающие ВИФЭ

4.4.1 Методика эксперимента

4.4.2 Масс-спектрометрическое исследование структур

4.4.3 Анализ результатов экспериментов по обнаружению ВИФЭ

4.5 Применение тонкопленочных структур на основе a-Si для измерения pH растворов

4.6 Выводы к четвертой главе

Заключение

Список использованных источников

Благодарности

Приложение А

Список сокращений

a-Si - аморфный кремний

a-Si:H - аморфный гидрогенизированный кремний

CFUBMS - несбалансированное магнетронное распыление в замкнутом поле c-Si - монокристаллический кремний CVD - химическое газофазное осаждение DC - постоянный ток

HPPMS - сильноточное импульсное магнетронное распылене

IZO - индий-цинковый оксид

MF - среднечастотный диапазон

PECVD - плазмохимическое осаждение

pH - водородный показатель

PMS - импульсное магнетронное распыление

PVD - физическое осаждение из газовой фазы

RF - переменный ток

RMS - среднеквадратичная шероховатость

SZD - структурная зонная диаграмма

АСМ - атомно-силовая микроскопия

ВАХ - вольт-амперная характеристика

ВИМС - вторично-ионная масс-спектрометрия

ВИФЭ - вторично-ионный фотоэффект

КР - комбинационное рассеяние

МРС - магнетронная распылительная система

РД - рентгеновская дифракция

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

ЭДС - электродвижущая сила

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние условий осаждения в процессе магнетронного распыления на структуру и свойства наноразмерных пленок аморфного кремния»

Введение

Актуальность темы. Экспериментальные исследования аспектов получения качественных полупроводниковых, металлических и диэлектрических наноразмерных пленок и покрытий с заданными свойствами на различных подложках, а также установление закономерностей влияния технологии создания наноматериалов на их физические и химические характеристики, являются одними из основных задач, стоящими перед разработчиками технологических процессов нанохимии, нанофотоники и других областей нанотехнологий.

Одной из наиболее распространенных технологий получения наноструктурированных материалов является магнетронное распыление. Магнетронные распылительные системы (МРС) позволяют получать наноразмерные покрытия практически из любых твердофазных материалов и обладают рядом преимуществ по сравнению с другими методами, открывая широкие возможности для модификации и управления физическими и химическими свойствами наноразмерных пленок. В частности, такие подходы, как изменение температуры подложки, приложение потенциала к подложке, позволяют варьировать структуру и свойства полученных покрытий. Однако оба рассмотренных подхода не влияют на процесс транспорта нейтральных распыленных атомов. Единственным параметром, способным оказывать влияние на поток таких атомов, является давление рабочего газа. Изменение давления в вакуумной камере влияет как на энергетические характеристики, так и на интенсивность рассеяния нейтральных распыленных атомов мишени, что в свою очередь не может не сказаться на свойствах синтезируемых пленок. Существует относительно небольшое число работ, посвященных моделям, прогнозирующим влияние давления газа на процесс транспорта распыленных атомов. Действующая концепция расширенной структурной зонной диаграммы отражает взаимосвязь параметров процесса распыления и свойств наноразмерных материалов лишь оценочно, являясь качественной иллюстрацией различных процессов, происходящих при реальном росте пленки. Таким образом, создание математической модели, связывающей транспорт энергии распыленными атомами и давление рабочего газа, и ее экспериментальная апробация представляются весьма актуальными.

Это определяет актуальность исследований, выполненных в рамках данной диссертационной работы и направленных на установление взаимосвязи изменения свойств наноразмерных пленок и давления рабочего газа.

Целью диссертационной работы является изучение теоретических и практических аспектов получения тонкопленочных покрытий при различных давлениях рабочего газа в магнетронной распылительной системе и установление закономерностей влияния параметров получения на структуру и свойства на примере наноразмерных пленок аморфного кремния.

Для достижения указанной цели были решены следующие задачи:

• построение математической модели для расчета зависимости мощности потока осаждения от давления рабочего газа в процессе магнетронного распыления, учитывающей изменение рассеяния распыленных атомов мишени и энергии бомбардирующих ионов рабочего газа;

• разработка технологии и получение наноразмерных пленок аморфного кремния (a-Si) на различных подложках на основе построенной модели;

• выявление характера зависимости скорости роста тонких пленок от давления рабочего газа в МРС с использованием построенной модели и экспериментальная апробация на примере пленок a-Si;

• исследование структуры, электрофизических и морфологических свойств наноразмерных пленок Si, синтезированных при различных давлениях рабочего газа и объяснение полученных зависимостей на основе построенной модели;

• изучение фотоэлектрических эффектов, в том числе вторично-ионного фотоэффекта (ВИФЭ), на содержащих полученные плёнки полупроводниковых образцах;

• изучение возможности применения в химическом анализе полученных покрытий в качестве рН-сенсоров.

Научная новизна работы.

1. Впервые предложена математическая модель, выражающая характер зависимости мощности потока осаждения от давления рабочего газа в процессе магнетронного распыления.

2. Обнаруженная зависимость снижения шероховатости при минимально возможных давлениях рабочего газа может быть использована для получения бездефектных наноразмерных пленочных структур с повышенной химической стойкостью (за счет уменьшения удельной поверхности).

3. Экспериментально подтверждено, что изменение давления рабочего газа в процессе магнетронного распыления является эффективным способом управления структурой наноразмерных пленок a-Si путем управления дисперсией отклонения угла связи Si-Si-Si от идеального тетраэдрического угла.

4. Впервые обнаружен ВИФЭ на пленочном образце a-Si на подложке монокремния. Установлено, что ВИФЭ приводит к увеличению сигнала, соответствующего вторичным ионам Si, на 10 %, что завышает его измеряемую концентрацию в образце. Практическая значимость.

1. На основании теоретических расчетов и экспериментальных исследований установлен характер зависимости скорости роста наноразмерных пленок от давления рабочего газа в процессе магнетронного распыления. Получение пленок при минимально возможных

давлениях рабочего газа позволяет увеличить скорость роста в 2-3 раза, что существенно повышает производительность МРС и снижает расход рабочего газа.

2. Математические соотношения могут быть использованы для прогнозирования химической структуры, а также физических характеристик пленок a-Si, получаемых технологией магнетронного распыления. Варьирование химической структуры позволяет получать пленочные покрытия с заданной реакционной способностью.

3. На основе полученных теоретических и экспериментальных результатов предложен способ формирования полупроводниковой структуры с наноразмерной пленкой a-Si, обнаруживающей ВИФЭ.

4. Обнаруженный ВИФЭ является эффективным инструментом управления скоростью ионного травления (в том числе селективного) фоточувствительных мишеней, что может послужить основой технологии оптоионного травления. В то же время, наличие ВИФЭ служит причиной искажения химического состава, что необходимо учитывать при анализе методом вторично-ионной масс-спектрометрии.

5. Наличие зависимости сопротивления полученных пленочных структур от химического состава окружающей среды (значения рН) позволило разработать хемочувствительные покрытия, пригодные для использования в составе сенсорных систем для анализа pH жидких сред (в том числе микроколичественного).

Положения, выносимые на защиту.

1. В процессе магнетронного распыления при средней длине свободного пробега распыленных атомов, превышающей расстояние от мишени до подложки, существует переходное давление рабочего газа, ниже которого определяющий вклад в доставляемую распыленными атомами до подложки энергию вносит начальная энергия ионов рабочего газа; потери энергии при давлениях выше переходного связаны с увеличением доли рассеянных распыленных атомов (свыше 20 %).

2. Получение методом магнетронного распыления наноразмерных пленок аморфного кремния со среднеквадратичной шероховатостью менее 2 нм возможно при давлениях рабочего газа, превышающих давление зажигания магнетронного разряда не более чем в 5 раз.

3. Снижение удельного сопротивления пленок аморфного кремния в 4 и более раз обусловлено изменением их структуры, выражающемся в уменьшении дисперсии отклонения угла связи Si-Si-Si от идеального тетраэдрического угла на величину до 2 градусов и упорядочением структуры пленок, соответственно.

4. Освещение в процессе масс-спектрометрического анализа пленочного образца аморфного кремния на подложке монокремния может приводить к увеличению сигнала

ионов Si, не обусловленного изменением химического состава исследуемого образца.

Достоверность результатов определяется корректным использованием предварительно апробированных методов и методик исследования c использованием современного оборудования. Синтез исследуемых образцов и их измерения проводились многократно с последующей статистической обработкой экспериментальных результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных в пределах установленных погрешностей, соответствием полученных результатов современным научным представлениям, широкой апробацией результатов работы.

Личный вклад автора диссертации состоит в самостоятельном выполнении представленных в диссертации экспериментальных исследований и расчетов при моделировании транспорта энергии распыленными атомами в МРС. Постановка задач и выбор направлений исследования проводились совместно с научным руководителем. Автор принимал непосредственное участие в обсуждении результатов, написании статей и подготовке докладов на международные и всероссийские конференции. При использовании результатов других авторов и результатов, полученных в соавторстве, приводятся ссылки на соответствующие источники.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на российских и международных конференциях: XV и XVIII Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2012, 2015); VII- XII Всероссийская конференция молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2012-2017); Всероссийская молодежная научная конференция с международным участием «Инновации в материаловедении» (Москва, 2013); X-XII Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (Москва, 2013-2015); XLVIII Школа ПИЯФ по физике конденсированного состояния (ФКС-2014) (С.-Петербург, 2014); V Международная конференция «Наночастицы, наноструктурированные покрытия и микроконтейнеры: технология, свойства, применение (Гент, Бельгия, 2014); Всероссийская молодежная научная конференция «Новые материалы и технологии: состояние вопроса и перспективы развития» (Саратов, 2014); Международная конференция «Микро- и наноэлектроника-2014» (Звенигород, 2014); VII Международная конференция «Наночастицы, наноструктурированные покрытия и микроконтейнеры: технология, свойства, применение» (Томск, 2016).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 19 работах, из них 3 статьи в рецензируемых изданиях, включенных в Перечень ВАК Минобрнауки РФ и входящих в базы данных Web of Science и Scopus, 15 тезисов и публикаций в других изданиях, разработана 1 программа для ЭВМ.

Результаты работы использовались при выполнении следующих грантов: «Изучение эффекта детектирования излучения в МДМ структурах и возможности использования данного эффекта в первичных преобразователях сигналов миллиметрового диапазона» (Проект РФФИ 12-07-31241 мол_а); «Создание хемо- и биосенсоров на основе гибридных структур "полупроводник-органический слой-нанообъекты"» (Проект РФФИ 14-02-31089 мол_а); «Формирование регулируемого освещением пространственного и потенциального рельефа на границе раздела "полупроводник-органическое покрытие"» (Проект РФФИ 16-08-00524 А); «Имплантируемая система дистанционной электростимуляции периферических нервных окончаний» (Проект РНФ № 17-79-20243).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 129 страниц, включая 79 рисунков, 5 таблиц, списка использованных источников, содержащего 121 наименование, и 1 приложения.

Глава 1. Технология магнетронного распыления. Свойства пленок, полученных магнетронным распылением. Вторично-ионный фотоэффект. Аналитический обзор

Настоящая работа посвящена исследованию влияния условий осаждения в процессе магнетронного распыления, в частности, давления рабочего газа, на структуру и свойства тонких пленок на примере наноразмерных пленок аморфного кремния.

Выбор аморфного кремния в качестве объекта исследования обусловлен тем, что a-Si продолжает широко использоваться в современной наноэлектронике, оптической технике благодаря его уникальным свойствам: достаточно высокой фотопроводимости, коэффициенту поглощения видимого света. Важным является и то, что аморфный кремний значительно дешевле кристаллического, а современные технологии позволяют получать тонкопленочные покрытия a-Si большой площади.

В последние десятилетия значительно выросла доля тонкопленочного a-Si, полученного методом магнетронного распыления. Одним из основных преимуществ данного метода является использование в системе низкого давления рабочего газа, что позволило повысить скорость распыления и улучшить многие характеристики пленок. Достигается это благодаря использованию скрещенных электрического и магнитных полей, которые повышают эффективность ионизации рабочего газа [1].

Отдельное внимание в работе уделено вопросу ВИФЭ, который может оказывать влияние на результаты химического анализа состава фоточувствительных материалов методом вторично-ионной масс-спектрометрии. Учитывая, что обязательным условием наблюдения ВИФЭ является ионное распыление, представляется целесообразным исследовать это явление, как родственное магнетронному распылению

По итогам обзора литературы по данным вопросам автором был сделан вывод о том, что исследование влияния давления газа на свойства тонких пленок a-Si, полученных технологией магнетронного распыления, проводились лишь поверхностно, без углубления в суть процесса распыления, а ВИФЭ был обнаружен на гетерофазных пленках CdS-PbS, исследования по обнаружению ВИФЭ на кремнии отсутствуют. Ввиду этого аналитический обзор состоит из трех разделов. В первом разделе описана история развития магнетронных распылительных систем, основные принципы и параметры магнетронного распыления, рассмотрены современные модельные представления о влиянии параметров синтеза на структуру и свойства пленок. Второй раздел дает представление о структуре и свойствах наноразмерных пленок из различных материалов, получаемых при изменении условий осаждения. В третьем разделе ведется повествование о вторично-ионном фотоэффекте.

1.1 Магнетронное распыление

1.1.1 История развития магнетронных распылительных систем

За последние десятилетия метод магнетронного распыления значительно развился, а переломной точкой этого развития стал момент, когда данный метод начал использоваться для осаждения широкого диапазона промышленно важных покрытий. Движущей силой этого развития является растущий спрос на высококачественные функциональные пленки в различных секторах рынка. Во многих случаях пленки, полученные магнетронным распылением, превосходят покрытия, осажденные методами химического осаждения из газовой фазы (CVD - от англ. chemical vapor deposition) и физического осаждения (PVD - от англ. physical vapor deposition), и могут обладать той же функциональностью, что и PVD-покрытия большей толщины. Таким образом, на сегодняшний день магнетронное распыление вносит значительный вклад в развитие прикладных областей науки и техники и находит свое применение в создании износостойких и коррозионно-стойких покрытий, покрытий с низким коэффициентом трения и декоративных покрытий, а также покрытий с особыми оптическими или электрическими свойствами [2].

До середины 70-х годов XX века нанесение тонкопленочных покрытий осуществлялось методом термического испарения в вакууме [2]. Ионное (катодное) распыление известно достаточно давно и, несмотря на свои эксплуатационные ограничения, связанные с низкой эффективностью ионизации в плазме, малой скоростью распыления и значительными температурами нагрева подложки, использовалось в течение многих лет [3,4]. Появление в начале 70-х годов XX века того, что сейчас называют обычными или сбалансированными магнетронами [5,6], стало важным шагом на пути преодоления этих ограничений. Впрочем, это стало только предпосылкой для создания несбалансированного магнетрона в конце 1980-х [7-9] и его включения в многопотоковые системы замкнутого поля [10,11] в начале 1990-х, что улучшило возможности данных систем и впоследствии определило важность их использования. Несбалансированное магнетронное распыление в замкнутом поле (CFUBMS - от англ. dosed-field unbalanced magnetron sputtering) является исключительным методом, благодаря своей универсальности. CFUBMS применяется для нанесения высококачественных пленок с хорошей адгезией. Метод позволяет распылять широкий диапазон материалов на высоких, выгодных для промышленности скоростях, на подложки большой площади.

Получение плотных бездефектных покрытий на постоянном токе (DC - от англ. direct current) из непроводящих материалов является весьма проблематичным. Этому процессу препятствуют низкие скорости осаждения и возникновение дуговых разрядов на мишени, что не может не отразиться на структуре, свойствах и составе покрытия.

Появление магнетронного распыления на переменном токе или радиочастотного распыления (RF - от англ. radio frequency) позволило распылять диэлектрические материалы, такие как SiO2, AI2O3 и др. Приложение к катоду переменного высокочастотного напряжения (13.56 МГц), предотвращает накопление заряда на непроводящей мишени и способствует стабильному горению плазмы. Однако RF-магнетронное распыление не решило проблему низких скоростей осаждения. Кроме того, появились трудности в вопросах электромагнитной совместимости и динамического согласования импедансов в RF-системах.

RF-магнетронное распыление в значительной степени было заменено реактивным распылением, за исключением некоторых случаев распыления диэлектрических материалов со сложным составом. Данный процесс включает в себя распыление электропроводящей мишени элементарного состава и реагирование распыленных частиц с химически активным газом (например, азотом, кислородом) на поверхности подложки. Несмотря на это, при получении оксидных и нитридных пленок из проводящих мишеней реактивным распылением снова стояла проблема возникновения дуги на поверхности мишени и «исчезновения анода», связанные с образованием на них диэлектрических слоев в результате химического взаимодействия распыленного вещества с реакционным газом [1]. Использование импульсных источников питания средней частоты позволило решить эти проблемы. Было обнаружено, что пульсация разряда магнетрона в среднечастотном диапазоне 10-200 кГц (MF - от англ. medium frequency) предотвращает возникновение дуговых разрядов и стабилизирует процесс реактивного распыления. С возникновением импульсного магнетронного распыления (PMS - от англ. pulse magnetron sputtering) появилась возможность наносить высококачественные оксидные покрытия реактивным распылением на скоростях, сравнимых с теми, что наблюдаются при получении металлических покрытий в нереакционной плазме.

Развитием PMS-систем стало использование сильноточного импульсного магнетронного распыления (HPPMS - от. англ. high-power pulse magnetron sputtering). Первые экспериментальные исследования [12] показали, что плотность плазмы, полученной с использованием этой импульсной техники, на два порядка выше, нежели магнетронной плазмы на постоянном токе. Это способствует высокой степени ионизации не только атомов рабочего газа, но и распыленного материала. Степень ионизации распыленных атомов может достигать ~ 70% [13]. Используя напряжение смещения на подложке, появляется возможность управлять энергией бомбардирующих растущую пленку ионов и, как следствие, влиять на ее свойства. Значительное отношение концентрации заряженных частиц к концентрации нейтральных атомов в HPPMS дало возможность получать металлические пленки высокой плотности с повышенной адгезией, а также покрытия более сложного состава - оксиды, нитриды. Кроме того, данная техника дала возможность управления фазовым составом распыленного материала

и увеличивать удельную проводимость покрытий. Основным недостатком является HPPMS низкая скорость осаждения пленки [14].

Дальнейшее развитие технологии магнетронного распыления связано с появлением систем с переменным магнитным полем и так называемых дуплексных методов напыления. Во всех Р"УВ-процессах ионная бомбардировка растущей пленки является критическим параметром, который в значительно степени определяет ее структуру и свойства [15,16]. Как правило, в магнетронной распылительной системе вне зависимости от условий осаждения, ионный ток, доставляемый к растущей пленке, зависит от величины магнитного поля и конструкции магнитного массива в магнетроне. В большинстве случаев конфигурация поля фиксирована. Однако системы с переменным магнитным полем позволяют менять конфигурацию последнего за счет специфической конструкции магнетрона: внешние и внутренние элементы магнита могут изменять свое положение друг относительно друга. Это позволяет работать магнетрону в различных режимах - от виртуально сбалансированного до строго несбалансированного. Таким образом, появилась возможность менять конфигурацию поля без использования электромагнитов и контролировать ионный ток на подложке на всех этапах процесса осаждения.

Наконец, в настоящее время предпринимаются усилия для объединения магнетронного распыления с другими методами осаждения или поверхностной модификации в так называемых дуплексных инженерных процессах на поверхности (это название может фактически применяться к любому процессу, который сочетает в себе два метода поверхностной инженерии) [17]. Цель дуплекс-процесса состоит в том, чтобы увеличить производительность одного из методов и сделать ее выше той, что каждый метод может достичь в отдельности. Появление дуплекс-методов позволило применять более дешевые исходные материалы для создания стойких покрытий. Типичным примером может служить азотирование в плазме низколегированной стали с последующим ее покрытием износостойким нитридом титана Затвердевший азотированный слой обеспечивает дополнительную поддержку нагрузки на покрытие улучшая его адгезию. Результирующее покрытие сочетает высокую

износостойкость с высокой несущей способностью и хорошей усталостной прочностью [18].

1.1.2 Принцип магнетронного распыления

В основе процесса распыления мишени (или катода) лежит ее бомбардировка энергетическими ионами, которые генерируются в плазме тлеющего разряда, возникающей в прикатодной области. По сути, процесс бомбардировки вызывает удаление, т.е. распыление атомов мишени, которые затем могут конденсироваться на подложке в виде тонкой пленки. В

результате ионной бомбардировки с поверхности мишени также испускаются вторичные электроны, которые играют важную роль в поддержании плазмы.

По своей сути магнетронное распыление относится к катодному распылению. Суть катодного распыления заключается в следующем. Мишень или материал, который необходимо нанести на подложку, бомбардируют энергетичными ионами, обычно ионами инертного газа, такими как аргон (Аг+). Столкновение этих ионов с мишенью способствует выбиванию атомов материала мишени в пространство, то есть распылению.

Основная идея процесса распыления достаточно проста, однако механизмы, ответственные за ее реализацию значительно сложнее. Электрически нейтральные атомы аргона вводятся в вакуумную камеру при давлении 1-10 мТорр. Начальная ионизация аргона осуществляется за счет ускоренного движения свободных электронов в электрическом поле, которое возникает при приложении напряжения между мишенью (катодом) и анодом. Электрическое поле создает в камере плазменную газоподобную фазу, состоящую из ионов и электронов. Из-за испускаемого света эта плазма также известна как тлеющий разряд. Приобретшие заряд ионы аргона ускоряются в электрическом поле в сторону мишени, выбивая атомы материала с ее поверхности. Распыленные атомы проходят некоторое расстояние, пока они не достигнут подложки и не начнут конденсироваться на ней. По мере того как все больше и больше атомов скапливаются на подложке, они начинают соединяться друг с другом, образуя связанный атомный слой. В зависимости от времени распыления могут быть осаждены один или несколько атомарных слоев, что позволяет получать слоистые тонкопленочные структуры. Электроны, которые дополнительно генерируются при ионизации аргона, ускоряются в сторону анода. Эти электроны, сталкиваясь с еще неионизованными атомами аргона и создавая в вакуумной камере больше ионов и свободных электронов, поддерживают горение плазмы. Рисунок 1.1 схематично иллюстрирует принцип катодного распыления.

г

Анод

IУ^ШкТГГОГ-.С^-'' Плазма

Подложка

Катод (мишень)

} о поп п о оо о О О О

Водяное охлаждение

Рисунок 1.1 - Принцип катодного распыления и основные элементы системы распыления [ 19] Основное различие между магнетронным распылением и катодным распылением, описанным выше, заключается в наличии сильного магнитного поля в области мишени. Магнитное поле лежит в основе работы любого магнетрона. Оно заставляет движущиеся электроны вращаться по линиям магнитного потока в области мишени, а не притягиваться к подложке. Траектории движения электрона и иона в скрещенных магнитных полях изображены на рисунке 1.2. Иными словами, происходит сужение области локализации электронов. Скрещенные электрическое и магнитное поля образуют так называемую «ловушку» для электронов. Ловушка существенно увеличивает вероятность ионизирующего столкновения электрон-атом. Повышенная эффективность ионизации магнетрона приводит к образованию плотной плазмы в области мишени. Это, в свою очередь, приводит к увеличению интенсивности ионной бомбардировки мишени, что определяет более высокие скорости распыления материала мишени и, следовательно, более высокие скорости его осаждения на подложке. Кроме того, увеличенная эффективность ионизации, достигаемая в магнетронном режиме, позволяет поддерживать разряд при более низких рабочих давлениях (~ 10-3 мбар по сравнению с 10-2 мбар) и более низких рабочих напряжениях (~ 500 В по сравнению с 2-3 кВ), чем это возможно в режиме катодного распыления. Низкое рабочее давление сводит к минимуму возможность образования примесей в тонкой пленке, а увеличенное расстояние между плазмой и подложкой минимизирует вызванное рассеянием электронов и ионов аргона воздействие плазмы на растущую пленку. Это типично для обычного или сбалансированного магнетрона. Принцип магнетронного распыления схематично иллюстрирован на рисунке 1.3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Митин Дмитрий Михайлович, 2017 год

Список использованных источников

1. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Киев: Аверс, 2008. 244 с.

2. Rossnagel S.M. Chapter 8 Ionized magnetron sputter deposition: I-PVD // PVD for Microelectronics Sputter Deposition Applied to Semiconductor Manufacturing / под ред. Ronald A. Powell and Stephen M. Rossnagel. San Diego: Academic Press, 1999. С. 241-284.

3. Behrisch R. Sputtering by Particle Bombardment I / под ред. Behrisch R. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1981. Т. 47.

4. Townsend P.D., Kelly J.C., Hartley N.E.W. Ion implantation, sputtering and their applications. Los Angeles: Academic Press, 1976.

5. Waits R.K. Planar magnetron sputtering // J. Vac. Sci. Technol. 1978. Т. 15, № 2. С. 179187.

6. McLeod P.S., Hartsough L.D. High-rate sputtering of aluminum for metallization of integrated circuits // J. Vac. Sci. Technol. 1977. Т. 14, № 1. С. 263-265.

7. Savvides N., Window B. Unbalanced magnetron ion-assisted deposition and property modification of thin films // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1986. Т. 4, № 3. С. 504508.

8. Window B., Savvides N. Unbalanced dc magnetrons as sources of high ion fluxes // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1986. Т. 4, № 3. С. 453-456.

9. Window B., Savvides N. Charged particle fluxes from planar magnetron sputtering sources // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1986. Т. 4, № 2. С. 196-202.

10. Teer D.G. Technical note: A magnetron sputter ion-plating system // Surf. Coatings Technol. 1989. Т. 39-40. С. 565-572.

11. Sproul W.D., Rudnik P.J., Graham M.E., Rohde S.L. High rate reactive sputtering in an opposed cathode closed-field unbalanced magnetron sputtering system // Surf. Coatings Technol. 1990. Т. 43-44. С. 270-278.

12. Kouznetsov V., Macak K., Schneider J.M., Helmersson U., Petrov I. A novel pulsed magnetron sputter technique utilizing very high target power densities // Surf. Coatings Technol. 1999. Т. 122, № 2-3. С. 290-293.

13. Sarakinos K., Alami J., Konstantinidis S. High power pulsed magnetron sputtering: A review on scientific and engineering state of the art // Surf. Coatings Technol. Elsevier B.V., 2010. Т. 204, № 11. С. 1661-1684.

14. Работкин С.В. Нанесение прозрачных проводящих покрытий на основе оксида цинка методом магнетронного распыления: диссертация ... кандидата технических наук: 05.27.02. Томск, 2009. 146 с.

15. Rossnagel S., Cuomo J. Ion beam bombardment effects during films deposition // Vacuum.

1988. Т. 38, № 2. С. 73-81.

16. Colligon J.S. Energetic condensation: Processes, properties, and products // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1995. Т. 13, № 3. С. 1649-1657.

17. Matthews A., Leyland A., Dorn B., Stevenson P.R., Bin-Sudin M., Rebholz C., Voevodin A., Schneider J. Plasma-based surface engineering processes for wear and corrosion protection // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1995. Т. 13, № 3. С. 1202-1207.

18. Bell T., Dong H., Sun Y. Realising the potential of duplex surface engineering // Tribol. Int. 1998. Т. 31, № 1. С. 127-137.

19. Magnetron Sputtering Technology [Электронный ресурс]. URL: http://www.directvacuum.com/sputter.asp (дата обращения: 15.04.2017).

20. Вдовичев С.Н. Современные методы высоковакуумного напыления и плазменной обработки тонкопленочных металлических структур. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. 60 с.

21. Adibi F., Petrov I., Greene J.E., Hultman L., Sundgren J.-E. Effects of high-flux low-energy (20-100 eV) ion irradiation during deposition on the microstructure and preferred orientation of Ti 0.5 Al 0.5 N alloys grown by ultra-high-vacuum reactive magnetron sputtering // J. Appl. Phys. 1993. Т. 73, № 12. С. 8580-8589.

22. Nyaiesh A.R. The characteristics of a planar magnetron operated at a high power input // Thin Solid Films. 1981. Т. 86, № 2. С. 267-277.

23. Howson R.P., J'Afer H.A., Spencer A.G. Substrate effects from an unbalanced magnetron // Thin Solid Films. 1990. Т. 193-194. С. 127-137.

24. Kelly P.J., Arnell R.D. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications // Vacuum. 1999. Т. 56. С. 159-172.

25. Kelly P.J., Arnell R.D. Characterization studies of the structure of Al, Zr, and W coatings deposited by closed-field unbalanced magnetron sputtering // Surf. Coatings Technol. 1997. Т. 97, № 1. С. 595-602.

26. Bunshah R.F., Juntz R.S. The Influence of Ion Bombardment on the Microstructure of Thick Deposits Produced by High Rate Physical Vapor Deposition Processes // J. Vac. Sci. Technol. 1972. Т. 9, № 6. С. 1404-1405.

27. Hecht R.J., Mullaly J.R. Deposition rate and substrate temperature effects on the structure and properties of bulk-sputtered OFHC Cu and Cu-O.15 Zr // J. Vac. Sci. Technol. 1975. Т. 12, № 4. С. 836-841.

28. O'Brien J., Arnell R.D. The production and characterisation of chemically reactive porous coatings of zirconium via unbalanced magnetron sputtering // Surf. Coatings Technol. 1996. Т. 86. С. 200-206.

29. Anders A. A structure zone diagram including plasma-based deposition and ion etching // Thin Solid Films. 2010. Т. 518, № 15. С. 4087-4090.

30. Мовчан Б.А., Демчишин А.В. Исследование структуры и свойств конденсатов Ni, Ta, V // Физика металлов. 1969. Т. 28. С. 653.

31. Кривобоков В.П., Сочугов Н.С., Соловьёв А.А. Плазменные покрытия (методы и оборудование). Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2008. 103 с.

32. Barna P.B., Adamik M. Fundamental structure forming phenomena of polycrystalline films and the structure zone models // Thin Solid Films. 1998. Т. 317, № 1-2. С. 27-33.

33. Thornton J.A. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings // J. Vac. Sci. Technol. 1974. Т. 11, № 4. С. 666-670.

34. Mattox D.M. Handbook of physical vapor deposition (PVD) processing. Oxford: William Andrew, 2010.

35. Kuech T. Handbook of crystal growth. Vol. III, Thin films and epitaxy: basic techniques. Amsterdam: Elsevier Science, 2014. 1345 с.

36. Griesser H.J. Thin film coatings for biomaterials and biomedical applications. Duxford: Woodhead Publishing, 2016. 310 с.

37. Reactive Sputter Deposition / под ред. Depla D., Mahieu S. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2008. Т. 109.

38. Thompson M.W. II. The energy spectrum of ejected atoms during the high energy sputtering of gold // Philos. Mag. 1968. Т. 18, № 152. С. 377-414.

39. Messier R., Giri A.P., Roy R.A. Revised structure zone model for thin film physical structure // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1984. Т. 2, № 2. С. 500-503.

40. Alami J., Eklund P., Andersson J.M., Lattemann M., Wallin E., Bohlmark J., Persson P., Helmersson U. Phase tailoring of Ta thin films by highly ionized pulsed magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2007. Т. 515, № 7-8. С. 3434-3438.

41. Musil J. Hard nanocomposite coatings: Thermal stability, oxidation resistance and toughness // Surf. Coatings Technol. 2012. Т. 207. С. 50-65.

42. Helmersson U., Lattemann M., Bohlmark J., Ehiasarian A.P., Gudmundsson J.T. Ionized physical vapor deposition (IPVD): A review of technology and applications // Thin Solid Films. 2006. Т. 513, № 1-2. С. 1-24.

43. Agashe C., Kluth O., Schope G., Siekmann H., Hupkes J., Rech B. Optimization of the electrical properties of magnetron sputtered aluminum-doped zinc oxide films for opto-electronic applications // Thin Solid Films. 2003. Т. 442, № 1-2. С. 167-172.

44. Jung Y.S., Seo J.Y., Lee D.W., Jeon D.Y. Influence of DC magnetron sputtering parameters on the properties of amorphous indium zinc oxide thin film // Thin Solid Films. 2003. Т. 445, № 1. С.

63-71.

45. Chan K.Y., Luo P.Q., Zhou Z. Bin, Tou T.Y., Teo B.S. Influence of direct current plasma magnetron sputtering parameters on the material characteristics of polycrystalline copper films // Appl. Surf. Sci. 2009. T. 255, № 10. C. 5186-5190.

46. Li Y.Y., Hao J.J., Wang R.X., Yang F. Working Pressure Effect on the Microstructure and Electric Resistivity of SiC Films Produced by MF Magnetron Sputtering // Adv. Mater. Res. 2012. T. 468-471. C. 1181-1184.

47. Wu S., Chen H., Du X., Liu Z. Effect of deposition power and pressure on rate deposition and resistivity of titanium thin films grown by DC magnetron sputtering // Spectrosc. Lett. 2016. T. 49, № 8. C. 514-519.

48. Jeng M.J., Lei W.K., Ku W.L., Chang L.B., Wu C.W., Lu Y.T., Hu SC. Base Pressure Effects on the Structure, Surface Roughness and Electrical Resistivity of Mo Thin Films by RF Magnetron Sputtering // Adv. Mater. Res. 2011. T. 213. C. 161-165.

49. Ling L., Tao X., Zhongxiao S., Chunliang L., Fei M. Effect of Sputtering Pressure on Surface Roughness, Oxygen Vacancy and Electrical Properties of a-IGZO Thin Films // Rare Met. Mater. Eng. Northwest Institute for Nonferrous Metal Research (China), 2016. T. 45, № 8. C. 19921996.

50. Dave V., Dubey P., Gupta H.O., Chandra R. Influence of sputtering pressure on the structural, optical and hydrophobic properties of sputtered deposited HfO2 coatings // Thin Solid Films. 2013. T. 549. C. 2-7.

51. Vasilache T., Stamate M., Nedeff V., Lazar G., Vasilache V. Influence of Working Parameters on Some Properties of TiO2 Thin Layers Deposited through Sputtering Method // Rev. Chim. 2012. T. 63, № 11. C. 1116-1119.

52. Hoon J.-W., Chan K.-Y., Krishnasamy J., Tou T.-Y. Zinc Oxide Thin Films Fabricated with Direct Current Magnetron Sputtering Deposition Technique // Physics (College. Park. Md). 2011. T. 1328, № 2011. C. 235-237.

53. Du B., Ma J., Jiao X., Zhang R., Zhong H., Shi Y. The Investigation of Sputtered Amorphous Silicon Films for MEMS and NEMS Applications // J. Nanosci. Nanotechnol. 2016. T. 16, № 8. C. 8061-8066.

54. Serdobintsev A.A., Veselov A.G., Kiryasova O.A. Properties of zinc oxide films synthesized in low-temperature plasma discharge under conditions of bombardment with plasma components // Semiconductors. 2008. T. 42, № 4. C. 486-489.

55. Nikulin Y. V., Dzhumaliev A.S., Filimonov Y.A. Influence of the working gas pressure on the magnetic properties and texture of magnetron-sputtered Fe/Si02/Si(100) polycrystalline films // Tech. Phys. 2016. T. 61, № 5. C. 779-782.

56. Liu Y.M., Han R.Q., Liu F., Pei Z.L., Sun C. Sputtering gas pressure and target power dependence on the microstructure and properties of DC-magnetron sputtered AlB2-type WB2 films // J. Alloys Compd. 2017. Т. 703. С. 188-197.

57. Memchout S.A., Bouizem Y., Sib J.D., Belfedal A., Kebab A., Benlakehal D., Chahed L., Zellama K. Effects of ion bombardment on the structural and optical properties in hydrogenated silicon thin films // Thin Solid Films. Elsevier B.V., 2015. Т. 594. С. 138-146.

58. Fukaya K., Tabata A., Mizutani T. Influence of target direct current bias voltage on the film structure of hydrogenated microcrystalline silicon prepared by direct current-radiofrequency coupled magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2005. Т. 478, № 1. С. 132-136.

59. Hashim S.B., Mahzan N.H., Herman S.H., Bakar R.A., Noor U.M., Rusop M. Substrate types and deposition pressure dependences of RF-magnetron sputtered silicon thin films characteristics deposited at room temperature // 2012 10th IEEE Int. Conf. Semicond. Electron. ICSE 2012 - Proc. 2012. С. 111-114.

60. Роках А.Г., Стецюра С.В., Жуков А.Г., Сердобинцев А.А. Исследование особенностей ионного травления гетерофазных полупроводников при освещении белым светом // Письма в журнал технической физики. 2003. Т. 29, № 2. С. 23-29.

61. Rokakh A.G., Zhukov A.G., Stetsura S.V., Serdobintsev A.A. Secondary-ion mass spectrometry of photosensitive heterophase semiconductor // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. 2004. Т. 226, № 4. С. 595-600.

62. Роках А.Г., Стецюра С.В., Сердобинцев А.А., Жуков А.Г. О вторично-ионном фотоэффекте // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2006. Т. 14, № 1. С. 113-119.

63. Rokakh A.G., Stetsyura S. V., Zhukov A.G., Serdobintsev A.A. Dependence of the ion sputtering rate on the light-induced change in the work function of heterophase semiconductors // Tech. Phys. Lett. 2006. Т. 32, № 1. С. 30-32.

64. Serdobintsev A.A., Rokakh A.G., Stetsyura S. V., Zhukov A.G. Secondary-ion mass spectrometry of photoconducting targets // Tech. Phys. 2007. Т. 52, № 11. С. 1483-1489.

65. Yu M.L., Lang N.D. Direct Evidence of Electron Tunneling in the Ionization of Sputtered Atoms // Phys. Rev. Lett. American Physical Society, 1983. Т. 50, № 2. С. 127-130.

66. Шишкин М.И. Фотоэлектрические и оптические свойства полупроводников, обнаруживающих влияние света на выход вторичных ионов: диссертация ... кандидата физико-математических наук: 05.27.01. Саратов, 2016. 120 с.

67. Martschini M., Rohlen J., Andersson P., Golser R., Hanstorp D., Lindahl A.O., Priller A., Steier P., Forstner O. Light induced suppression of sulfur in a cesium sputter ion source // Int. J. Mass Spectrom. 2012. Т. 315. С. 55-59.

68. Abadias G., Leroy W.P., Mahieu S., Depla D. Influence of particle and energy flux on stress and texture development in magnetron sputtered TiN films // J. Phys. D. Appl. Phys. 2013. Т. 46, № 5. С. 55301.

69. Serdobintsev A.A., Burylin E.I., Veselov A.G., Kiryasova O.A., Dzhumaliev A.S. Refractive index and lattice constant of zinc oxide films modified in a low-temperature plasma // Tech. Phys. 2008. Т. 53, № 3. С. 368-370.

70. Eufinger K., Janssen E.N., Poelman H., Poelman D., De Gryse R., Marin G.B. The effect of argon pressure on the structural and photocatalytic characteristics of TiO2 thin films deposited by d.c. magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2006. Т. 515, № 2. С. 425-429.

71. Volpyas V.A., Komlev A.Y., Platonov R.A., Kozyrev A.B. Thermalization of the flow of sputtered target atoms during ion-plasma deposition of films // Phys. Lett. Sect. A Gen. At. Solid State Phys. Elsevier B.V., 2014. Т. 378, № 43. С. 3182-3184.

72. Thompson M.W. The velocity distribution of sputtered atoms // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. 1986. Т. 18, № 1. С. 411-429.

73. Harrison W.A. Electronic Structure and the Properties of Solids: The Physics of the Chemical Bond. W. H. Free. New York: Dover Publications, 1980. 608 с.

74. Бериш Р. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / под ред. Бериш Р. Москва: Мир, 1984. 336 с.

75. Rogov A. V., Kapustin Y. V., Martynenko Y. V. Factors determining the efficiency of magnetron sputtering. Optimization criteria // Tech. Phys. 2015. Т. 60, № 2. С. 283-291.

76. Thompson M.W. Atomic collision cascades in solids // Vacuum. 2002. Т. 66, № 2. С. 99114.

77. Мокренко А.А., Косминская Ю.А., Перекрестов В.И. Влияние усреднения энергии распыленных атомов на стационарность квазиравновесной конденсации // Журнал нано- и электронной физики. 2010. Т. 2, № 3. С. 40-53.

78. Королёв Ю.Д. Элементарные и кинетические процессы в газоразрядной плазме: учебное пособие. Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2008. 128 с.

79. Plasma Data Exchange Project [Электронный ресурс] // Phelps database. URL: www.lxcat.net (дата обращения: 13.10.2016).

80. Арцимович Л.А., Сагдеев Р.З. Физика плазмы для физиков. Москва: Атомиздат, 1979.

313 с.

81. Martin P.M. Handbook of deposition technologies for films and coatings: science, applications and technology. Oxford: Elsevier, 2010. 912 с.

82. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Часть 1. «Теоретическая физика». Москва: Физматлит, 2005. 616 с.

83. Шешин Е.П. Вакуумные технологии: учебное пособие. Долгопрудный: Интеллект, 2009. 504 с.

84. Mitin D.M., Serdobintsev A.A. Effect of Scattering of Sputtered Atoms on the Growth Rate of Films Fabricated by Magnetron Sputtering // Tech. Phys. Lett. 2017. Т. 43, № 9. С. 814-816.

85. Seah M.P., Clifford C.A., Green F.M., Gilmore I.S. An accurate semi-empirical equation for sputtering yields I: for argon ions // Surf. Interface Anal. 2005. Т. 37, № 5. С. 444-458.

86. Shon C.H., Lee J.K. Modeling of magnetron sputtering plasmas // Appl. Surf. Sci. 2002. Т. 192, № 1-4. С. 258-269.

87. Митин Д.М., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Стародубов А.В., Галушка В.В., Рябухо П.В., Вениг С.Б. Программа для расчета мощности потока осаждения при магнетронном распылении. Исх. № 131 от 22.09.2017 г.

88. Aleksandrov V.A., Veselov A.G., Kiryasova O.A., Serdobintsev A.A. Properties of permalloy films produced in low-temperature plasma flows with a controlled composition // Tech. Phys. 2009. Т. 54, № 8. С. 1228-1231.

89. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. Москва: Радио и связь, 1982. 72 с.

90. Фортов В.Е. Энциклопедия низкотемпературной плазмы . Т.1. / под ред. Фортов В.Е. Москва: Наука, 2000. 585 с.

91. Прохоров А.М. Физическая энциклопедия. Т.1. Москва: Советская энциклопедия, 1988. 704 с.

92. Митин Д.М., Сердобинцев А.А. Влияние рассеяния распылённых атомов на скорость роста пленок, полученных методом магнетронного распыления // Письма в журнал технической физики. 2017. Т. 43, № 17. С. 78-85.

93. Henini M. Handbook of Thin-Film Deposition Processes and Techniques // Microelectronics J. William Andrew, 2000. Т. 31, № 3. С. 219.

94. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Москва: Техносфера, 2005. 144 с.

95. Сердобинцев А.А., Вениг С.Б., Александров В.А., Митин Д.М., Веселов А.Г., Кирясова О.А., Елманов В.И. Формирование модифицированных материалов в потоках низкотемпературной плазмы // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2013. Т. 13, № 2. С. 47-50.

96. Mitin D.M., Serdobintsev A.A. Properties of silicon films grown under different pressures in a plasma-forming system // Semiconductors. 2013. Т. 47, № 9. С. 1264-1266.

97. Майссел Л., Глэнг Р. Технология тонких пленок (справочник). Т.1 / под ред. Майссел Л., Глэнг Р.. Москва: Советское радио, 1977. 664 с.

98. Yaschenok A.M., Inozemtseva O.A., Gorin D.A. Nanocomposite microcapsules containing nanoparticles of colloidal gold and magnetite: Their preparation and characterization // Nanotechnologies Russ. 2009. Т. 4, № 5-6. С. 349-353.

99. Mitin D.M., Aleksandrov V.A., Skaptsov A.A., Venig S.B., Serdobintsev A.A. Features of the growth of amorphous silicon thin films synthesized by magnetron sputtering // J. Surf. Investig. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2015. Т. 9, № 3. С. 555-557.

100. Fischer C., Kurganskaya I., Schäfer T., Lüttge A. Variability of crystal surface reactivity: What do we know? // Appl. Geochemistry. Pergamon, 2014. Т. 43. С. 132-157.

101. Pauw L.J. van der. A Method of Measuring Specific Resistivity and Hall Effect of Discs of Arbitrary Shape // Philips Res. Reports. 1958. Т. 13. С. 1-9.

102. Ramadan A.A., Gould R.D., Ashour A. On the Van der Pauw method of resistivity measurements // Thin Solid Films. 1994. Т. 239, № 2. С. 272-275.

103. Владимирова Л.Н., Бормонтов Е.Н., Петраков В.И. Определение типа проводимости полупроводника. Учебно-методическое пособие для вузов. Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2009. 19 с.

104. Spizzirri P.G., Fang J.-H., Rubanov S., Gauja E., Prawer S. Cornell University Library [Электронный ресурс] // Nano-Raman spectroscopy of silicon surfaces. 2010. URL: https://arxiv.org/abs/1002.2692 (дата обращения: 14.05.2017).

105. Li Z., Li W., Jiang Y., Cai H., Gong Y., He J. Raman characterization of the structural evolution in amorphous and partially nanocrystalline hydrogenated silicon thin films prepared by PECVD // J. Raman Spectrosc. 2011. Т. 42, № 3. С. 415-421.

106. Beeman D., Tsu R., Thorpe M.F. Structural information from the Raman spectrum of amorphous silicon // Phys. Rev. B. 1985. Т. 32, № 2. С. 874-878.

107. Замчий А.О. Синтез кремнийсодержащих структур методом газоструйного химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой: диссертация ... кандидата физико-математических наук: 01.04.14. Новосибирск, 2015. 174 с.

108. Kimura M. Extraction of trap densities in entire bandgap of poly-Si thin-film transistors fabricated by solid-phase crystallization and dependence on process conditions of post annealing // Solid. State. Electron. 2011. Т. 63, № 1. С. 94-99.

109. Hara M. High mobility bottom gate nanocrystalline-Si thin-film transistors // Thin Solid Films. 2011. Т. 519, № 11. С. 3922-3924.

110. Schicho S., Köhler F., Carius R., Gordijn A. The relationship of structural properties of microcrystalline silicon to solar cell performance // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2012. Т. 98. С. 391397.

111. He Y., Yin C., Cheng G., Wang L., Liu X., Hu G.Y. The structure and properties of

nanosize crystalline silicon films // J. Appl. Phys. 1994. Т. 75, № 2. С. 797-803.

112. Ischenko A., Fetisov G., Aslanov L. Nanosilicon. BocaRaton, FL: CRC Press, 2014.

113. Badran R.I., Al-Hazmi F.S., Al-Heniti S., Al-Ghamdi A.A., Li J., Xiong S. A study of optical properties of hydrogenated microcrystalline silicon films prepared by plasma enhanced chemical vapor deposition technique at different conditions of excited power and pressure // Vacuum. 2009. Т. 83, № 7. С. 1023-1030.

114. Митин Д.М. Создание выпрямляющих структур на основе тонких пленок аморфного кремния // Х Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов». Москва: ИМЕТ РАН, 2013. С.189-190.

115. Митин Д.М., Волкова Н.В., Герман С.В., Маркин А.В., Вениг С.Б., Сердобинцев А.А. Применение тонкопленочных структур на основе аморфного крем-ния для измерения pH растворов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2016. Т. 16, № 1. С. 24-26.

116. Sadovnikov A. V., Grachev A.A., Beginin E.N., Sheshukova S.E., Sharaevskii Y.P., Serdobintsev A.A., Mitin D.M., Nikitov S.A. Splitting of Spin Waves in Strain Reconfigurable Magnonic Stripe // IEEE Trans. Magn. 2017. В печати.

117. Садовников А.В., Грачев А.А., Бегинин Е.Н., Одинцов С.А., Шешукова С.Е., Шараевский Ю.П., Сердобинцев А.А., Митин Д.М., Никитов С.А. Связанные спиновые волны в индуцированных упругими деформациями магнитных волноводах в структуре ЖИГ-пьезоэлектрик // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 106, № 7. С. 445-450.

118. Rokakh A.G., Matasov M.D. Paradoxes of photoconductive target and optical control of secondary ion yield // Semiconductors. 2010. Т. 44, № 1. С. 98-105.

119. Митин, Д.М. Сердобинцев А.А., Роках А.Г. Вторично-ионный фотоэффект в структуре a-Si-c-Si // XII Всероссийская конференция молодых ученых Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика. Саратов: ТехноДекор, 2017. С. 175-176.

120. Сердобинцев А.А. Влияние освещения на ионное распыление широкозонного гетерофазного полупроводника CdS-PbS. Саратовский Государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, 2006. 117 с.

121. Chen Y., Wang X., Erramilli S., Mohanty P., Kalinowski A. Silicon-based nanoelectronic field-effect pH sensor with local gate control // Appl. Phys. Lett. 2006. Т. 89, № 22. С. 223512.

128

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, ведущему научному сотруднику лаборатории «Материалы специального назначения» Образовательно-научного института наноструктур и биосистем (ОНИ НС и БС) СГУ к.ф.-м.н., доценту Сердобинцеву Алексею Александровичу за чуткое и профессиональное руководство при выполнении диссертационной работы, конструктивную критику, доброе отношение и помощь в проведении экспериментов.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность декану факультета нано- и биомедицинских технологий СГУ д.ф.-м.н., профессору Венигу Сергею Борисовичу, директору ОНИ НС и БС СГУ к.ф.-м.н., доценту Кирилловой Ирине Васильевне, д.х.н., профессору кафедры физики полупроводников СГУ Горину Дмитрию Александровичу за всестороннюю поддержку и помощь при выполнении и оформлении диссертационной работы.

Автор выражает благодарность коллективу кафедры метериаловедения, технологии и управления качеством, в особенности к.ф.-м.н., доценту Стецюра Светлане Викторовне, к.ф.-м.н., доценту Терину Денису Владимировичу, а также д.ф.-м.н., профессору кафедры физики полупроводников СГУ Рокаху Александру Григорьевичу за конструктивную критику и профессиональные консультации при подготовке диссертационной работы.

Автор выражает благодарность сотрудникам лаборатории «Материалы специального назначения» ОНИ НС и БС СГУ с.н.с., PhD Павлову Антону Михайловичу, с.н.с., к.ф.-м.н., Стародубову Андрею Викторовичу, н.с. Галушка Виктору Владимировичу, н.с. Рябухо Петру Владимировичу за возможность работать в профессиональном научном коллективе, плодотворное сотрудничество, конструктивную критику, ценные советы и моральную поддержку.

Автор выражает благодарность коллективу лаборатории «Дистанционно управляемые системы для тераностики» ОНИ НС и БС СГУ, в особенности с.н.с., к.ф.-м.н. Браташову Даниилу Николаевичу, с.н.с, к.ф.-м.н. Парахонскому Богдану Вячеславовичу, с.н.с., к.х.н. Иноземцевой Ольге Александровне, н.с. к.ф.-м.н. Стецюра Инне Юрьевне, а также коллективу отдела наномеханики ОНИ НС и БС СГУ, в особенности начальнику отдела к.ф.-м.н., доценту Скапцову Александру Александровичу и инженеру, к.х.н. Маркину Алексею Викторовичу, за помощь в проведении экспериментов и интерпретации результатов, профессиональные консультации при подготовке диссертационной работы.

Автор выражает благодарность коллективу лаборатории СФ-2 Саратовского филиала ИРЭ РАН, в особенности, заведующему лабораторией к.ф.-м.н. Веселову Александру Григорьевичу и н.с. Кирясовой Ольге Александровне за помощь и поддержку в проведении экспериментов на начальном этапе выполнения диссертационной работы.

129

Приложение А

Акт об использовании результатов работы

«УТВЕРЖДАЮ»

Генеральный директор

ООО «НПП <#НЖЕКТ»

Автайкин ДА. 2017 г.

АКТ

использования результатов диссертационной работы Митина Дмитрия Михайловича

Результаты диссертационной работы Митина Дмитрия Михайловича «Влияние условий осаждения в процессе магнетронного распыления на структуру и свойства наноразмерных пленок аморфного кремния» приняты к использованию ООО «НПП «ИНЖЕКТ».

В результате исследования Митина Д.М., направленного на установление взаимосвязи технологических параметров магнетронного распыления со структурой и физико-химическими свойствами покрытий, были получены металлические контактные площадки на полупроводниковых лазерах с повышенной адгезией.

Улучшение адгезии металлического покрытия составило до 15 %.

Главный технолог

А.А. Козырев