Статья: Применение вакуумных методов напыления при формировании топологии элементов микросхем (2017)

В условиях низкой молекулярной проводимости вакуумных камер ряда электрофизических установок и интенсивной десорбции молекул газа с их стенок под действием фотонностимулированной десорбции для достижения динамического давления на уровне 10-9 Торр необходима дополнительная система распределенной откачки. В настоящее время для этого используют нераспыляемые геттерные покрытия, нанесенные на внутреннюю стенку вакуумной камеры. Наилучшими параметрами обладает геттерное покрытие Ti-Zr-V, которое запатентовано в CERN и которое хорошо себя зарекомендовало во многих ускорительных комплексах, например, таких как LHC, BEPC-II, MAX-IV, KEK. Это покрытие может быть активировано при температуре 180 ºС в течение 24 часов и при этом иметь хорошую повторяемость в газопоглощающих характеристиках. В данной статье даны результаты активационных и газопоглощающих свойств для различных геттеров на базе титан-тантала, напыленных на внутреннюю стенку вакуумной камеры круглого сечения диаметром 100 мм и изготовленную из нержавеющей стали марки 316 L. Одновременно приводится сравнение с геттером Ti-Zr-V по этим характеристикам. Определение химического состава покрытия геттера проводилось на станции «РФА-СИ» на ВЭПП-3 в ИЯФ СО РАН на образцах, установленных во время напыления на торце камеры.

Проведены исследования работы микрокриогенной системы (МКС) Стирлинга с различными добавочными тепловыми нагрузками для возможности расширения диапазона области применения МКС данного типа, например, для организации теплоотвода от термоэлектрического охладителя (ТЭО) и иных применений. Результаты исследований показали, что максимальной холодопроизводительности при стабилизации температуры охлаждения на уровне 200 К для интегральной МКС Стирлинга данного типа можно добиться давлением криоагента не менее 4,5 МПа. При этом система развивает холодопроизводительность около 3 Вт, что даёт возможность организовать теплоотвод от «тёплой» зоны термоэлектрического охладителя с потребляемой мощностью 7–10 Вт.

Приведены результаты экспериментального исследования влияния гамма-излучения на вольтамперные характеристики кремниевых p–i–n-диодов BPW34 фирмы Osram для их применения в качестве чувствительных элементов датчиков мощности поглощенной дозы в составе устройств управления автоматизированных систем. Получены статические характеристики p–i–n-диодов при воздействии гамма-излучения. Определен диапазон обратных напряжений, соответствующих наибольшей чувствительности p–i–n-диодных первичных преобразователей. Получено аналитическое выражение статической характеристики p–i–n-диодов при максимальной чувствительности к гамма-излучению.

В данной работе приведены результаты по осаждению и исследованию конденсата оксида цинка на монокристаллических подложках сапфира базисной ориентации, помещаемых на поверхность «горячей» мишени ZnO и на водоохлаждаемое основание магнетрона вблизи мишени (метод магнетронного распыления на постоянном токе). На подложках, расположенных на краю «горячей» мишени, формируется плотный массив нитевидных кристаллов (НК) ZnO, ориентированных перпендикулярно подложке. Конденсат ZnO на подложках, помещенных на магнетрон, представляет собой сплошную пленку с хорошо развитой поверхностью, по структурному совершенству заметно уступающей массиву НК ZnO. Данные факторы могут служить стимулом для дальнейшего изучения процессов формирования НК ZnO (без катализатора) на различных подложках, помещенных на поверхность «горячей» мишени ZnO в областях вне зоны эрозии мишени при изменении технологических параметров (состав рабочего газа и его давление, мощность и др.) в широких пределах. При масштабировании процесса распыления «горячих» мишеней станет возможным получение НК ZnO на подложках большей площади (десятки квадратных сантиметров), что важно для практических применений.

Методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии исследована микроструктура и фазовый состав (Zr, N)-конденсата, осажденного вблизи циркониевого катода. Обнаружено присутствие макрочастиц как результат конденсации капельной фракции ионно-плазменного потока. Их число увеличивается в направлении распространения плазменного потока. Форма частиц изменяется от сферы до диска с периферическим кольцевым валиком. Рентгенографические исследования показали присутствие кристаллографических фаз α-циркония и нитрида циркония. Их преимущественная ориентация роста определяется давлением реакционного газа и местом конденсации в вакуумной камере. Предложены возможные механизмы формирования микроструктуры и фазового состава.

Методами рентгеновской дифракции и магнитометрии изучено строение пленок, полученных отжигом на воздухе предварительно нанесенных чередующихся слоев металлов Co, Fe и Ni, Fe на (0001)-поверхность сапфировых пластин. Показано, что слои ферритов кобальта и никеля толщиной 30 нм обладают коэрцитивной силой порядка 1200 Э и 800 Э соответственно. Методами магнитной силовой микроскопии продемонстрирована возможность формирования магнитной доменной структуры в пленках феррита никеля и кобальта.

Исследованы температурные зависимости удельной электропроводности и коэффициента термо-ЭДС твердых растворов системы PbTe–CdSe на основе PbTe (до 3 мол. % CdSe) и из экспериментальных данных рассчитаны термоэлектрические мощности образцов. Полученные зависимости показывают, что эти коэффициенты имеют максимальное значение при концентрации CdSe 3 мол. % в интервале температур 420–450 К. Последовательный отжиг исследованных образцов на воздухе в течение 10 часов при температуре Т = 750 К приводит к увеличению удельной электропроводности, незначительному уменьшению коэффициента термо-ЭДС и существенному росту термоэлектрической мощности, что важно для приборов, работающих в средней области температур.

Предложена оптическая схема установки измерения ФПУ на длину волны 10,6 мкм в гетеродинном режиме. Проведен анализ параметров и свойств оптических элементов, фокусирующих лазерное излучение в пятно малых размеров. Выбран тип и материал линз, антиотражающее покрытие, рассчитаны характеристики оптических элементов измерительной установки.

Обосновывается необходимость реализации в цифровых приборах наблюдения и прицелах алгоритма сглаживания изображения при его электронном увеличении. Приводятся примеры, поясняющие преимущества сглаженного изображения по сравнению с пикселизованным. Эффективность увеличения изображения методом интерполяции подтверждена экспериментально.

Исследованы спектры фотопроводимости монокристаллов (SnS)1-x(GdS)x (x = 0,001; 0,002) при температурах (80 К, 200 К, 300 К. Было установлено, что добавка Gd увеличивает фоточувствительность бинарного соединения SnS на порядок, а также расширяет спектральную область фоточувствительности в длинноволновую область. Результаты расчета основных фотоэлектрических параметров монокристаллов (SnS)1-x(GdS)x показывают, что они являются перспективным материалом для изготовления оптоэлектронных ключей и фотоприемников в области ближнего инфракрасного диапазона (0,6–1,3 мкм).

В данной статье приводятся методики расчета разностной дозы примеси Qа и ее контроля при планарной технологии изготовления лавинных фотодиодов (ЛФД) на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs/InP. Разработанные методики контроля разностной дозы в лавинных InGaAs/InP структурах использовались на различных этапах изготовления ЛФД. Показана необходимость более жесткого контроля доз концентрации производителем эпитаксиальных структур, согласования методик их измерения, коррекции диффузионных процессов под конкретные дозы примесей.

В рамках статистической теории жидкого состояния вещества с помощью метода броуновской динамики рассчитаны термодинамические величины сильнонеидеальной кулоновской структуры микрочастиц, которая удерживалась линейной ловушкой Пауля в воздухе при атмосферном давлении. Для расчета использовался кулоновский потенциал межчастичного взаимодействия и полученные в расчете парные коррелятивные функции кулоновской структуры. Рассчитаны средний параметр межчастичного взаимодействия (параметр неидеальности Γ), внутренняя энергия кулоновской структуры и ее давление на ловушку. Обнаружено, что с ростом размеров частиц и их зарядов данные величины в среднем уменьшаются за счет увеличения равновесных средних межчастичных расстояний в электродинамической ловушке. В процессе выхода на стационарное состояние также происходит уменьшение энергии и давления за счет увеличения среднего межчастичного расстояния при частичном упорядочивании частиц кулоновской системы.

В работе представлены результаты измерений эквивалентного сопротивления плазмы в высокочастотном индуктивном источнике плазмы диаметром 46 см при изменении величины индукции внешнего магнитного поля от 0 до 50 Гс, выполненные на рабочих частотах 2, 4 и 13,56 МГц и фиксированной мощности ВЧ-генератора в диапазоне 100–500 Вт. Эксперименты проводились с использованием аргона в диапазоне давлений 0,1–30 мТорр. При наложении внешнего магнитного поля были обнаружены области резонансного поглощения ВЧмощности, соответствующие условиям резонансного возбуждения связанных между собой геликонов и косых ленгмюровских волн. Показано, что наложение на разряд внешнего магнитного поля, соответствующего областям резонансного поглощения ВЧ-мощности при рабочих частотах более 2 МГц, позволяет оптимизировать поглощение ВЧ-мощности плазмой. Эффект увеличивается с ростом рабочей частоты.

Представлена методика и результаты исследования спектрального состава рентгеновского излучения из различных областей плазмы микропинчевого разряда на установке типа «низкоиндуктивная вакуумная искра». Измерены спектры рентгеновского излучения в диапазоне энергий квантов 1–30 кэВ из области плазменной точки, из области прианодной плазмы и анода плазмы микропинчевого разряда. Экспериментально установлено, что интенсивность рентгеновского излучения плазменной точки превышает интенсивность рентгеновского излучения из области прианодной плазмы и анода в исследуемом диапазоне энергий.

В ОИЯИ (Дубна) начаты серийные испытания дипольных и квадрупольных магнитов бустерного синхротрона комплекса NICA. Ускоритель состоит из магнитов типа «Нуклотрон», в которых используются сверхпроводящая обмотка и железное ярмо. В процессе сборки и испытаний каждого модуля магнитно-криостатной системы бустера предполагается проведение измерений характеристик поля каждого магнита. В работе описана измерительная система, приводятся результаты магнитных измерений дипольных магнитов бустера NICA по статистике на май 2017 г.

В работе предложен способ металлизации частиц вируса табачной мозаики (ВТМ) с целью повышения четкости изображений, получаемых при их исследовании методом электронной микроскопии. Металлизация проводилась методом магнетронного напыления вольфрама с использованием аргоновой плазмы в разряде постоянного тока. Полученные с помощью электронной и атомно-силовой микроскопии значения диаметра частиц ВТМ хорошо согласуются с литературными данными. Предложенный способ может быть использован при исследовании других типов вирусных частиц методом электронной микроскопии.

Предложена система контроля толщины напыляемых металлических плёнок на стеклянные призмы. Показано, что с её помощью можно контролировать толщину тонких (5–100 нм) металлических плёнок на призмах для возбуждения поверхностного плазмонного резонанса. Относительная простота схемы устройства определяется тем, что для возбуждения используется расходящийся пучок монохроматического лазерного излучения, который формируется выпуклым сферическим зеркалом. Система также позволяет автоматически регистрировать и сохранять результаты изменения параметров в течение всего процесса напыления. В основе конструкции лежит эффект нарушенного полного внутреннего отражения, реализуемый в схеме Кречмана.