17-ая моложедная школа(2014)

Работа выполнена в рамках госзадания Минобрнауки РФ № 16.2112-2014 К

[1]Булат Л.П. / Твердотельные охлаждающие системы, Термоэлектричество, 2007, №3.

[2]E V Abrashova , A K Fominykh / «Investigation of lead-free thin films based on barium titanate for electrocaloric devices» 2014 J. Phys.: Conf. Ser. 541 012091

[3]А.И.Максимов, В.А.Мошников, Ю.М.Таиров, О.А.Шилова/ Основы золь-гель- технологии нанокомпозитов 2 изд./ СПб.: ООО Техномедиа, Изд-во Элмор, 2008. 255 с

[4]Е. В. Абрашова, А. К. Фоминых / Синтез и исследование многокомпонентных металлооксидов, полученных методом золь-гель, Молодой ученый. , 2014, №11,С. 2933.

100

ОСОБЕННОСТИ ОСАЖДЕНИЯ НАНОСЛОЕВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ZnCdTe МЕТОДОМ АНОДНОГО ВАКУУМНОГО НАПЫЛЕНИЯ

И.Н. Хоменко, В.А. Рудницкий, П.П. Москвин

Житомирский государственный технологический университет

Сверхтонкие слои твердого раствора ZnCdTe являются перспективной системой для создания управляемых оптоэлектронных сред приборов нелинейной оптики и элементов высокоэффективных солнечных батарей. Поэтому разработке технологических методов получения тонких слоев указанного твердого раствора с воспроизводимыми и заданными электрооптическими характеристиками представляется важной задачей. В настоящей работе выполнено исследование влияния конструкционных характеристик установки и условий проведения синтеза на толщину состава и структурное совершенство слоев.

Выращивание слоев производили на модернизированной установке вакуумного напыления УРМ 3.279.014. Источником полупроводникового материала для напыления служил мелкодисперсный порошок монокристалла твердого раствора ZnХCd1-ХTe. Средний размер частиц материала источника находился на уровне 0.06 мкм, а содержанием цинка в нем Х=0.04-0.05 мол. дол. Толщины напыленных слоев твердого раствора не превышали 0.01 - 0.5 мкм. Контролируемыми параметрами осажденных слоев служили их химический состав, скорость и толщина их роста. Поверхность синтезированных слоев анализировалась методами AFM спектроскопии. Количественное описание структурного совершенства поверхности пленок осуществлялось с использованием методов мультифрактального анализа. При этом мультифрактальный спектр от поверхности слоев характеризовался числом Реньи D0 и параметром упорядоченности .

Особое внимание при поиске воспроизводимых условий получения слоев уделялось исследованию режимов функционирования испарительного устройства в установке вакуумного анодного напыления. В использованном методе синтеза источник распыляемого материала находится на аноде испарителя, который подвергается бомбардировке электронами. Варьируя взаимное расположение электродов системы испарителя и положения испаряемого материала на электроде, удавалось эффективно управлять скоростью испарения материала и, тем самым, контролировать как скорость напыления, так и параметры мультифрактального спектра от поверхности слоев.

Важным результатом работы следует считать полученные данные о диаграмме направленности атомного поток в зависимости от анодного тока электронов, бомбардирующих источник. Такого рода данные были получены путем

101

секторального удаления с подложки осажденного слоя с последующим измерением массы напыленного вещества. Разработанная методика позволила найти диапазон анодных токов, который обеспечивал заданную равномерность толщины осажденного слоя по площади подложки. Такого рода данные использовались при получении слоев твердого раствора с неизменными свойствами на подложке значительной площади.

102

Al-Al2O3-СТРУКТУРЫ В КАЧЕСТВЕ НЕСУЩИХ ОСНОВАНИЙ СО ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМОЙ КОММУТАЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Д.Л. Шиманович

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Анализ возможностей алюмооксидной технологии и проведенных исследований [1] показал, что, используя комбинированное сочетание процессов фоторезистивного маскирования, двухстороннего сквозного анодирования и химического травления исходных алюминиевых пластин, можно одновременно формировать несущие основания и системы алюминиевых межсоединений, встроенных внутри диэлектрического тела пластин из сквозного анодного оксида алюминия с односторонним или двухсторонним выходом на поверхность контактных площадок. Связанное с этим научное направление является весьма актуальным, если учесть, что исключается применение процессов вакуумного напыления или электрохимического осаждения металлических пленок, и можно варьировать толщиной встроенных коммутационных элементов и глубиной их залегания в объеме диэлектрика.

Разработана методика изготовления Al2O3-пластин, которые выполняют роль несущих диэлектрических оснований и одновременно служат межэлементной диэлектрической средой для встроенной металлизации. Ее сущность заключается в том, что вначале на Al пластину (150-200 мкм) наносили в два этапа фоторезистивные маски проводников и контактных площадок по схеме разнотемпературного задубливания (соответственно 120 oC и 180 oC). Затем открытые места Al анодировали в 7% H2C2O4 на необходимую толщину, химическим травлением удаляли выращенный Al2O3 с образованием микрорельефа, снимали слабозадубленные маски с мест проводников и осуществляли вторую стадию двухстороннего сквозного анодирования уже всей открытой поверхности оснований. Так как толщина Al в местах, соответствующих будущим зонам межэлементного разделения меньше, то они анодировались полностью до смыкания встречнорастущих Аl2O3-слоев, а на других участках анодирование прекращалось с образованием встроенных внутри оксида проводников. Причем, какой величины был сделан уступ микрорельефа, такой же толщины формировались Al проводники внутри Al2O3-пластин. Сильнозадубленные фоторезистивные маски, соответствующие контактным площадкам снимались после завершения анодирования с образованием выхода Al на поверхность конечной структуры. Получены встроеннные коммутационные элементы толщиной Al от 10 до 60 мкм.

[1] Литвинович Г.В., Шиманович Д.Л. Доклады БГУИР, № 3(73), 2013, стр. 39-44.

103

ОЦЕНКА СЕЛЕКТИВНОГО ТОЛСТОСЛОЙНОГО АНОДИРОВАНИЯ Al ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ МАСКИРОВАНИЯ

Д.Л. Шиманович

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Особенность использования электрохимического процесса анодирования при создании качественных многоуровневых систем межсоединений заключается в его селективном характере, т.е. образование межэлементного оксида должно происходить не по всей поверхности подложки, а лишь в строго локализованных местах [1]. Вопросы, связанные с процессом маскирования, стали одними из определяющих в технологии глубокого локального анодирования.

В работе проанализирована модель поведения границы раздела «плотный Al2O3 - пористый Al2O3» в процессе роста пористого оксида в присутствии маски из плотного оксида. Исследованы профили бокового ухода под маску на границе раздела «Аl-Al2O3» при глубоком локальном анодировании Al до 150 мкм и проведен их сравнительный анализ в присутствии фоторезистивной маски и маски из плотного анодного оксида. Поперечные разрезы Al-Al2O3-структур получены с помощью методики поперечного микрошлифа. На исходных Al подложках толщиной ~500 мкм осуществлялось двухстороннее глубокое пористое анодирования в 5% H2C2O4 при плотности тока ~40 мА/см2 в динамическом режиме. С одной стороны подложек пористое анодирование осуществляли локально в зонах, незащищенных плотным Al2O3, который формировался в 1% лимонной кислоте при напряжении ~200 В и служил маской. С обратной стороны пористое анодирование проводили по всей площади образцов. Толщина сформированного пористого Al2O3 составляла ~150 мкм. В результате усложнения гидродинамического обмена электролитом в реакционной зоне на границе раздела «плотный Al2O3 - пористый Al2O3» происходит резкое сужение зоны поданодирования, наблюдается искривление каналов крайних пор, замедление и прекращение их роста. По мере удаления от первой поры извилистость уменьшается и на достаточном расстоянии становится равной единице, где поры продолжают расти вертикально. Таким образом, формируется характерный овальный профиль пористого оксида.

Показано, что маскирование плотным Al2O3 является наиболее эффективным и надежным при длительном толстослойном пористом анодировании. Боковой уход не превышает 10÷12 % от толщины оксида.

[1] Сокол В.А., Шиманович Д.Л., Сякерский В.С. Доклады БГУИР, № 6(44), 2009, стр. 36-41.

104

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ СКАНИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ

Р.В. Яшкардин, М.А. Герасимов, К.С. Сорокин

Лаборатория «Импульсные электротехнологии», Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

им. В.И. Ульянова (Ленина)

В настоящее время всё более широкое применение находят материалы, в которых используются ультрадисперсные частицы (УДЧ) металлов. Свойства таких материалов во многом определяются минимальными линейными размерами (менее 100 нм) используемых при их изготовлении частиц. Наиболее успешно УДЧ используются в качестве катализаторов химических реакций при производстве полимерных материалов и в водородных топливных элементах.

Однако, УДЧ склонны к агломерации, т.е. мелкие частицы, «слипаясь», образуют более крупные. В результате, их линейный размер может увеличиться на несколько порядков, даже при относительно коротком времени хранения, Поэтому, необходимо разрабатывать технологии, в которых будет реализовано прямое осаждение УДЧ на поверхность изделия, в рамках которого они, в дальнейшем, будут использоваться. Одна из подобных технологий была предложена и реализована в нашей лаборатории. Отладка подобной технологии потребовала проведения многочисленных исследований результатов нанесения УДЧ на поверхности подложек. Эти исследования проводились с использованием сканирующей зондовой микроскопии. При работе мы столкнулись со сложностью адекватного анализа получаемых результатов. Дело в том, что размеры исследуемых частиц (от единиц до десятков нм) сопоставимы с размерами неровностей используемых для анализа подложек (доли и единицы нм). С целью получения максимально объективной информации о результатах исследований в лаборатории «Импульсные Электротехнологии» СПбГЭТУ (ЛЭТИ) был предложен и разработан метод независимой оценки параметров поверхностей по АСМ-изображениям. Осажденные на поверхность подложки частицы распределены равномерно по всей площади сканирования. Это даёт возможность существенно ускорить процесс вычислений за счёт применения одномерного анализа профиля АСМ изображения. Подобный анализ проводился с помощью пакета программ – Gwyddion, предназначенного для анализа данных сканирующей зондовой микроскопии. В рамках данного пакета существует возможность разделить (по уровню высоты) неровности исследуемых поверхностей. Мелкие неровности определяют параметры шероховатости, крупные – волнистости. Границу между этими параметрами (порог) можно регулировать вручную.

105

Врамках предложенной методики вначале проводились АСМ исследования поверхности подложек (по 3 участка в 5 подложках). Результатом этих исследований являлись средние для чистых подложек параметры шероховатости и волнистости. Порог, при обработке подложек с нанесёнными частицами выбирался т.о., чтобы шероховатость в данном случае соответствовала волнистости чистых образцов. В результате, по полученным параметрам волнистости можно оценить результаты нанесения УДЧ на подложку. В частности – средняя высота профиля волнистости позволяет определить среднюю высоту полученных частиц, длинна волны профиля волнистости (среднее значение периода колебаний профиля) – среднее расстояние между этими частицами, максимальная и минимальная высота профиля задают дисперсию размеров частиц.

Вдокладе приведены результаты применения данной методики для анализа параметров частиц нанесённых на поверхность подложек.

106

СОДЕРЖАНИЕ

IIВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «ГИБКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА»

Г.М. Аблаев, В.П. Афанасьев, П.В. Афанасьев, А.В. Кукин, А.В. Семенов, Е.И. Теруков

И.И. Абрамов, Н.В. Коломейцева, В.А. Лабунов, Е.Л. Прудникова

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ И ИХ КОМПОНЕНТОВ НА

В.Е. Калёнов, А.П. Бройко, А.В. Корляков, И.К. Хмельницкий, Д.А. Чигирев, А.И. Крот,

Ю.О. Быков, А.В. Лагош

17-я НАУЧНАЯ МОЛОДЁЖНАЯ ШКОЛА С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ

«МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ГИБКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ»

108

109