2.2. Получение нанокристаллических пленок сульфида и селенида цинка

Необходимым условием хорошей адгезии и воспроизводимости их

электрических и оптических свойств, является идеально гладкая поверхность подложки, очищенная от органических и неорганических загрязнений.

Существует много различных методов получения поверхностей с низкой шероховатостью, в частности, используются следующие: механическое шлифование, полирование, химически активированное полирование. Но они не обеспечивают нужного результата при нанесении нанопленок. Одним из успешных методов уменьшения шероховатостей является метод ионно- плазменного травления (ИПТ) [97], т.к. позволяет избежать различных микроцарапин и серьезных нарушений в поверхностном слое.

Для проведения процессов ионно-плазменного полирования были взяты подложки кварца.

52

Плавленый кварц - минерал, одна из кристаллических модификаций

кремнезема (SiO₂). Подложки из кварца изготавливаются по специальным

заказам, поэтому у него нет определенного ОСТ и ТУ, а также срока годности,

и параметр шероховатости R_z для него определяется конкретным заказом.

Ионно-плазменное полирование кварца осуществлялось на

модернизированной установке ионного травления УРМ 3.279.079. [98]. Подложки кварца размером 10×48×1 мм промывались в дистиллированной воде, затем обрабатывались в ультразвуковой ванне с 95% этиловым спиртом в течение 5 минут. После предварительной очистки проводили ионно- плазменную полировку в среде кислорода при давлении 1 Па в течение 300 с и в диапазоне выходной мощности от 100 Вт до 400 Вт. Для выяснения влияния

режимов ионно-плазменной обработки половину подложки закрывали

алюминиевой фольгой, а вторую оставляли открытой.

С помощью атомно-силового микроскопа SOLVER Р47-PRO компании «НТ-МДТ» определялось изменение средней арифметической шероховатости

подложек кварца до R_ao и после R_a ионно-плазменного травления в

зависимости от рабочей мощности высокочастотного (ВЧ) генератора (рис.

2.8).

Из рис. 2.8 видно, что для кварца 300 Вт - оптимальная мощность ВЧ разряда, при которой достигается максимальное уменьшение средней арифметической шероховатости в 2,3 раза, т.к. дальнейшее увеличение мощности ВЧ разряда приводит к увеличению шероховатости [99].

Кварцевые подложки подвергались ионно-плазменной полировке в среде

кислорода при давлении 1 Па в течение 300 с и мощности разряда 300 Вт.

Кремниевые подложки размером 10×48×0,5 мм очищали в 95% спирте в ультразвуковой ванне в течение 2 минут, затем сушили на центрифуге с частотой 300 об/мин в течение 10 с.

53

Влияние мощности ВЧ разряда при ионно-плазменной обработке в среде

R^ao/R^a

кислорода на шероховатость поверхности кварца

2,5

2

1,5

1

0,5

0

050 100 150 200 250 300 350 400 450

Мощность разряда, Вт

Рис. 2.8.

54

Подложка NaCl готовилась непосредственно перед помещением в

вакуумную камеру посредством раскалывания кристалла соли. После предварительной очистки подложки крепились на медном охлаждаемом подложкодержателе и проводилась дополнительная термическая очистка в вакууме 10^-5 Па при температуре 623 К до восстановления остаточного давления.

Размолотый в агатовой ступке материал до микрокристаллического состояния стехиометрического состава засыпали в вибробункер. Испаритель предварительно обезгаживали в вакууме 10^-5 Па в течение 1,5 минуты при рабочей температуре 1873 К. Во время обезгаживания испарителя подложки закрывались экраном с целью предотвращения попадания адсорбированного газа испарителя на рабочие поверхности очищенных подложек. После обезгаживания открывали заслонку, включали вибробункер и проводили напыление материала на подложки с заранее выставленной температурой конденсации.

Напыление образцов селенида и сульфида цинка осуществляли в 4 цикла по 1 минуте с интервалом один час между циклами. Температуру подложки поддерживали постоянной (123 К, 173 К, 223 К, 273 К). После напыления образцы нагревали путем теплообмена с окружающей средой до комнатной температуры без разгерметизации вакуумной системы.