В представленной работе изучена кинетика процессов радиационно-индуцированной перестройки поверхности сапфира с нанокристаллами золота с использованием временной зависимости спектров катодолюминесценции. Показано, что основными центрами окраски в УФ-области спектра катодолюминесценции сапфира являются F+-центры, а F-полоса подавлена. Исследование временной зависимости интенсивно-сти F+-центров подтверждает отсутствие этапа поверхностного плавления сапфи-ра в процессе облучения потоком электронов с ускоряющим напряжением 50 кэВ.
Малая величина уширения линии Cr3+ соответствует незначительным отклонениям температуры на поверхности сапфира в процессе электронного облучения. Предложена качественная модель описывающая травление поверхности сапфира с нанокристаллами золота в процессе воздействия электронов. В основе рассмотренной модели лежит радиационно-индуцированный Оже-распад сапфира и формирование в процессе протекания экзотермической реакции интерметаллических фаз Au-Al.
Исследована возможность формирования пленок силицидов металлов ионными методами, реализованными с помощью ионно-плазменного распыления в устройстве на основе пеннинговского разряда, а также комбинацией методов термического испарения металлов в высоком вакууме с ассистированием ионным пучком кремния. Установлен механизм образования силицидных пленок на различных подложках при сравнительно низкой температуре подложек до 300 оС в условиях ограниченного воздействия плазмы. Изготовлены экспериментальные образцы на основе силицидов Mo, W, W-Re, Ti в широком диапазоне сопротивлений 20–600 Ом/□ с температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) менее 10-4 град-1, что позволяет их рекомендовать в качестве проводящих и резистивных слоев для элементов микро- и наноэлектроники. Параметры методов с ассистированием ионными пучками были установлены с помощью моделирования процессов внедрения ионов, осаждения титана с учетом распыления и последующей экспериментальной отработкой режимов при получении пленок силицидов титана. При отжиге при 700 оС состав пленок был близок к дисилициду титана, сопротивление образцов уменьшилось до 1,6 Ом/□, что позволяет рекомендовать разработанные ионные методы в КМОП-технологиях.
Исследуются процессы электродугового синтеза в открытой атмосфере азотсодержащих порошков Ti/TiO2 с использованием методов структурно-фазового, элементного анализа и электронной микроскопии. Показано, что кратковременная плазменная обработка металлических порошков титана позволяет формировать азотсодержащие структуры Ti/TiO2. Предложенная методика может найти широкое применение в технологии промышленного синтеза простых и композитных фотокатализаторов порошкового типа со спектральной фоточувствительностью в ультрафиолетовой и видимой областях спектра излучения.
Исследовано влияние островковой структуры Ag на УФ отклик в пленках ZnO. Нанесение островков Ag размерами до 1 мкм уменьшает время релаксации фототока до 1 с. Островки Ag являются эффективным каналом стока электронов. Отжиг пленок ZnO с покрытием Ag в открытой атмосфере при температуре 600 оС возвращает пленки в исходное состояние с длительной релаксацией фототока. Полученные результаты могут найти применение в технологии создания быстрых фотодетекторов на основе ZnO.
Проведен анализ процессов травления сапфировых подложек. Рассматриваются особенности использования методов химико-механического, лазерного, ионного, электронного травления сапфировых подложек. Определено, что при химико-механическом и лазерном травлении плоскостей сапфира происходит послойное удаление материала через промежуточные процессы внутрислоевого растрескивания, а скорость травления коррелирует с межплоскостным расстоянием. В случае применения ионного и электронного травления основным механизмом является образование пронизывающих пор, треков, которые ослабляют межатомные связи и приводят к разрушению кристаллической решетки сапфира. При этом скорость травления различных плоскостей кристалла сапфира коррелирует с потенциальной энергией межатомного взаимодействия внутри соответствующей плоскости. Наименьшая интенсивность F+-полосы катодолюминесценции, как и скорость генерации кислородных вакансий наблюдается для С-плоскости сапфира, атомы кислорода в которых формируют плотноупакованный каркас. Наибольшая интенсивность катодолюминесценции наблюдается для А-плоскости сапфира, в которой атомы обладают наименьшей потенциальной энергией.
Приводятся результаты исследования эволюции спектров УФ-люминесценции в ансамблях вискеров и тетраподов ZnO при возбуждении быстрыми электронами с энергией 60 кэВ. Показано, что увеличение времени воздействия и фокусировка пучка электронов на ансамбль кристаллически совершенных вискеров ZnO приводит только к уширению УФ-полосы в длинноволновую область спектра люминесценции. Аналогичное воздействие на ансамбль тетраподов ZnO с низким кристаллическим качеством приводит к длиноволновому смешению и уширению УФ-полосы спектра люмигнесценции. Наблюдаемые эффекты связаны с травлением поверхности структур ZnO в процессе воздействия быстрых электронов и увеличением концентрации междоузельного цинка.
Исследуются влияние степени эрозии медного анода плазмотрона постоянного тока и области плазменной струи на процессы формирования медьсодержащего композитного приповерхностного слоя. Обнаружено, что при использовании штатного режима работы плазматрона с малой скоростью эрозии медного анода формирования медьсодержащих фаз в приповерхностных слоях не происходит, независимо от области плазменной струи. При использовании режима усиленной эрозии медного анода в приповерхностных слоях обработанных образцов формируется медьсодержащая композитная структура, состав которой зависит от положения в плазменной струе. Предложенная методика формирования структур с активным приповерхностным слоем различной функциональности, путем варьирования материала анода, может найти широкое применение в современных технологиях.
Предложенный ранее метод молекулярно-динамического моделирования напыления тонких пленок из металлических мишеней адаптирован к случаю диэлектрических мишеней и применен к пленкам диоксида кремния. Возможность вылета из мишеней не только атомов кремния, но и кластеров с атомами кислорода учтена путем добавления в поток осаждаемых атомов молекул O=Si=O. Получены атомистические кластеры пленок при высокоэнергетическом и низкоэнергетическом напылении при различном процентном содержании молекул в потоке осаждаемых атомов. Рассчитаны величины компонент тензора напряжений. При высокоэнергетическом напылении наблюдаются сжимающие напряжения, при низкоэнергетическом - растягивающие. Абсолютные величины диагональных компонент тензора напряжений растут с увеличением доли молекул в потоке осаждаемых атомов.