Введение к работе
Актуальность проблеми. информация о физических свойствах нових материалов необходима в различных областях ияуки и техники. Методы ИК спектроскопии позволяют определить оптические постоянные вещества, что очень важкі при разработке нових материалов и покритий, для идентификации веществ и исследования их структури, для сравнения свойств различных материалов при разработке новых приборов.
Тонкие пленки диэлектриков, полупроводников и металлов на подложках различной природа известны широкими применениями в микроэлектронике и интегральной оптике. Сверхтонкие металлические пленки, толщины которых сравнимы с атомными размерами, могут быть выделены в отдельный класс своей малой изученностью, а они особенно интересны с точки зрения Фундаментальних свойств металлов. Например, сверхрешетки на основе таких пленок, демонстрируют совершенно новые физические свойства. И те, и другие стали доступными для исследований только с развитием новых технологии.
Недавно открытые высокотемпературные сверхпроводники также имеют слоистую структуру. Это открытие имеет огромное значение для развития физики твердого тела и также новых технологий. Предполагается, что структуры металл - диэлектрик, в которых используются слои порядка ангстрем, могут стать новым классом сверхпроводников с достаточно высокой температурой сверхпроводящего перехода.
Большим преимуществом методов ИК спектроскопии является го, что они позволяют получать полезную информацию о свойствах веществ, используя не слишком высокие интенсивности. При этом они не вызывают больших возмущений при проведении измерения, не приводят к разрушению и изменению приповерхностных слоев. С развитием ИК спектроскопии появляются новые метода изучения веществ, развиваются новые методики обработки экспериментальных данных.
Одішм из новых методов исследования материалов является спектроскопия поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ). Отличительной чертой ПЭВ является их высокая чувствительность к состоянию поверхности, по которой они распространяются, так кач максимум напряженности электромагнит;* .,!'0 поля Утолит",! на
! Ч'фХНОС ГЛ , (Лк'ЬТрОСКоТМН Піт) Li ДЯТГ ВН^ОрГ.!0ЦПЫ Ort ІІССЛеДУО'.'.ОМ
i-.'.iecuv через .\.,ір:і;:-:и[..і.,,:ик',,і распространения ПГяЛ (коинл-ксніЛї .'н!.'1>;К':".;-!(ний ису.іу.іуїига. i:i'"ji:)MJiwiHii ПЭВ nV(.). Метод определении unsiMOv ьаог,: п,,,,,, м ікі^фении поглощения ПЭБ хорошо развит. В ;(. ї..-_- іфе;<л пр'.і "определении действительной части' гц.^ методо;-, .разовой спактро ;;;опип іі'Лі возникли трудности, связанные с иі'і", .том Д'яюлнуо .;ль;юю разового сдвига, приобретаемого ПЭЬ Пр» иіііг-.'ЗДіііііи, распространении ьда.нь поверхности и нрк' обратном
ВреО"фаЗОЬаІіі1П h ОбЬОМНОе ІІЗ.і;;.'ЧЄШ№.
va -еной целью данной работа било' дальнейшие развитие метод" UK спектроскопія: ПЭВ >л исследование нових материалов и металл,ейских съердтоиклч пленок комплексом 1'К методов. Дли ac)t:Tii.w':-,>< :'т:-і! іі^ли были поставлены следующие задами:
і . і'ьоо'іОоТіП'ь мо"'ог;ику расчета оптически-: постоянных материала:-, попользуй сазокыо измерения распространения ПЭЬ по :ю!.'-[/мі діти iu:cj>'.ai'er/.'.j'.4 материалов, усовершенствовать иксіі>Фим.)Нтилі,п.ую установку по измерении характеристик ра-афоотранения ІШ.
':'. Проработать устройство, позволяющее іїсследовать' и получать параметры распространения ПЭВ при низких температурах.
3. Провести исследования, високотемпературного
св'фднрл* опіика YTfe CUoQf * в интервале температур 10 - 300 К,
используя смоктроскоїшю ПЗВ, полупіть его оптические ПОСТОЯШІИЄ
и изумить их температурную зависимость.
4. Провести исследование сверхтонких металлических пленок
на диэлектрических и полупроводниковых подложках комплексом
методов !ЛК спектроскопии (отражение, пропускание, ПЗВ.'НПВО).
Научная новизно.
і. Экспериментально обнаружен и измерен дополнительный сдвиг фазы поверхностной электромагнитной волны при возбуждении и распространении ее вдоль поверхности.
2. Впервые било ' изучено распространение ПЭВ по високотемпературному сверхпроводнику ' YBa-jCUgO^j", определены оптические постоянные монокристалла к монокристаллическон пленки в ш-мкм области по характеристиках распространения ПЭВ. По температурним исследованиям ПЭВ на монокрнсталлической пленке (в іі.'і'"'0гогпіі нЬ'і било обнаружено, что отношение коннентрацин ч:"бодлпх носителей к эффективной массе не меняется с
температурой.
3. Обнаружены осцилляции оптических и электрических свойств сверхтонких металлических пленок lib, On, Mo, N1, W, ТІ при изменении толщин» плонки. Существование этих осцилляции било связано с квантовым разморним аффектом. Температурные измерения спектров отражения показали неизменность периода и амплитуда осцилляции оптических величин при изменении толщины, что согласуется с теорией квантово - размерного эффекта, предложенной Оандомирскнм.
Практическая ценность
1. Разработанный в работе метод фазовой спектроскопии ГОВ расширил возможности ПК спектроскопии. Его с успехом mosho использовать при исследованиях металлов, високотемпературних сверхпроводников, тонких пленок. Метод дает дополнительную информацию об исследуемом веществе, предоставляет возможность расчета его оптических постоянных,, может сочетаться с другими широко распространенными методами I'll спектроскопии: ПК отражением и пропусканием.
г. Впервые были осуществлены измерения характеристик ПЭВ при низких температурах. Создание криостата для. этих целей расширило область применения фэзо:;г-й спектроскопии ПЭВ.
3. Изученные свойства сверхтонких металлических пленок могут быть полезными при разработке многослойных структур для элементов интегральной оптики.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: III Всесоюзное совещание "Компьютерная оптика" (Сухуми, 1988); VII Int.Conf. on Fourier Transform Sпесtroscopy (Fairfax, USA, 1989); "II Int. Symposium en Surf. Wave in Solids and Layered Structure,'-!" (Varna. Bulgaria, 1989) Всесоюзное совещание no DTCII (Черноголовка, 1989); VIII Int. Conf. on Fourier Transform Spectroscopy (Lulieck - Traviemunde, 1991); IX Int. Conf. on Fourier Transform Spectroscopy (Calgary, Canada, 1993); 18 Int. Conf. on Infrared and Millimeter- Waves (Colcheter, (JK, 1993); Vlbr. Surf. (Santa -Margarita, Italy, 1993) EOOSS (Warwick, UK, 1993) на семинарах Института спектроскопии и Физического института РАН.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в
12 печатних работах, список которых приведен в конце іійторифорнта, а также в тезисах перечислениях выше конференций.
Структура и обтем работы. Диссертация состоит из введения,. четырех глав, заключошія и списка литературы, содержащего 80 наименований. Объем диссертации страниц, содержит 3 таблицы и 4! рисунок.
