Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
В последнее время значительно увеличилось количество работ,
посвященных исследованию свойств аморфного алмазогодобного
углерода, что связано с уникальными свойствами этого материала и
широкими возможностями его применения. 1С числу этих свойств
относятся оптическая прозрачность в видимом и ИК-диапазопах,
высокие химическая стойкость, электрическое сопротивление,
износоустойчивость и привлекательные трнбологические
характеристики.
Введение в алмазоподобный углерод легирующих добавок существенно расширяет возможности управления его свойствами. Так, легируя материал металлами, можно изменять его электропроводность более чем на 10 порядков и наблюдать в ряде случаев эффекты перехода такого композита в сверхпроводящее состояние при гелиевых температурах. Более того, в последнее время появились публикации о наблюдении в подобных объектах явлений, характерных для перехода в сверхпроводящее состояние при азотных температурах [1]. Такие свойства связываются с наноструктурой алмазоподобного углерода, легированного металлами, т.е. металл в процессе образования композита мол-;ет формировать в матрице объекты нанометровых размеров, свойства которых могут влиять на физические характеристики получаемого материала в целом.
Проблема изучения формирования медных включений папометрового размера п матрице а-С:Н интересна из-за возможности применения кластерных металлсодержащих включений в наноэлектронике и d связи с переходом микроэлектроники от алюминиевых контактных соединений к медным, а также з-за общею интереса к металлическим кластерам в диэлектрических маїрицах, возросшего в последнее время.
В качестве объекта исследования в данной работе выбран аморфный гидрогенизированный углерод (а-С:Н), легированный медью ( а-С:(Н,Си) ). Использовался а-С:Н, полученный в результате ионного (магнетронного) сораспыления медной ч графитовой мншепеп и артн-водороднон плазме.
ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ работы
состояла в изучении структуры и свойств а-С:Н, легированного медью. В работе ставились следующие задачи:
- изучение этектричсских и оптических свойств а-С:(Н,Си) и
установление корреляции между ними;
изучение возможности применения оптической интерферометрии и эллнпсометрин для диагностики проводящих включений нанометрового размера в а-С:Н, легированном медью, и дальнейшее развитие этих методов с целью проведения такой диагностики;
исследование процесса формирования сети проводящих кластеров в а-С и а-С:Н с помощью анализа спектральной н концентрационной зависимостей оптических констант и концентрационной зависимости электропроводности;
- определение геометрнлеских характеристик медьсодержащих кластеров.
Hav4nafl новизна диссертации определяется следующими представленными к защите положениями:
-
Зависимость электропроводности на постоянном токе пленок а-С и а-С:Н от концентрации меди носит немонотонный характер с резким асимметричным максимумом при концентрациях порядка 14-18 ат.%.
-
Протекание электрического тока в а-С и а-С:Н, легированных медью, осуществляется по сетям двух типов проводящих кластеров. Показано, что наблюдаемая немонотонность может быть объяснена переходом от протекания по сети кластеров с одним набором критических индексов к сети с другим набором.
3. В случае исследованных слоев метод решения обратной задачи
эллипсометрии двух углов падения позволяет определить
геометрическую неоднородность слоя и его оптические константы при
исключении из выражения для невязки целевой функции вещественной
части толщины.
4. Обнаруженные резонансные особенности спектров пропускания а-
С:Н, лепірованного медью, связаны с поглощением
электромагнитного излучения поверхностными плазмонами в двух типах проводящих кластеров, различающихся геометрическими характеристиками.
Научное значение работы состоит в том, что в результате проведенных исследований
-впервые в а-С:Н, легированном медью, наблюдались оптические резонансы, обусловленные поглощением электромагнитного излучения поверхностными плазмонами в нанометровых медьсодержащих кластерах двух типов; из исследования параметров резонансов определены оптические и геометрические характеристики кластеров.
- впервые с точки зрения теории протекания проанализирована зависимость электропроводности на постоянном токе для а-С:Н и а-С, легированных медью, и определены критические индексы теории протекания.
- впервые проведен анализ корреляции оптических и диэлектрических свойств слоев а-С и а-С:Н, легированных медью.
Практическое значение работы состоит в том, что исследования, проведенные в широком интервале длин волн, позволил! определить количественные значения диэлектрической проницаемости а-С и а-С:Н, легированных медью, в зависимости от ее концентрации, что может оказаться полезным при применении этих материалов в качестве оптических покрытии н абсорбционных фильтров. Разработанные в данной работе методы определения оптических констант поглощающих пленок могут быть использованы для анализа оптических снойгш различных поглощающих пленочных объектов, например, слоем ц регистрирующих устройствах с побитовой записью информации.
По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Основные результаты работы С.Г.Ястребова докладывались на двух Международных конференциях по фуллеренам и атомным кластерам (IWFAC'93 (St.Petcrsburg, October J993), IVVFAC'95 (St.Petersburg, June 1995, Russia); на весенней конференции Общества по исследованию материалов (MRS Spring 1994 Meeting Symposium T: Novel Forms of Caibon II, USA, St.Franeisco), на Международной конференции по физике и технологии наноструктур (1995, St.Petcrsburg, Russia), на 3* ей Международной конференции 'Applied Diamond Conference', Geithersburg, 1995, USA, а также на семинарах в ФТИ им. А.Ф.Иоффе. Результаты опубликованы в четырнадцати печатных работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ
