Проведен сравнительный анализ особенностей травления поверхностных слоев полимерных материалов в условиях плазмы низкочастотных (звуковых) и высокочастотных разрядов. Для различных конструкций плазмохимических реакторов в рамках феноменологического подхода проанализирована специфика процессов травления. Показано, что наличие области отрицательного свечения в тлеющих разрядах звукового диапазона частоты (ТРЗЧ) объясняет сравнимые значения скорости травления в тлеющих разрядах радиодиапазона (ТРРЧ) и ТРЗЧ при близких значениях поглощаемой мощности при различающихся на порядок значениях токов. Приводится ряд соображений, которые необходимо учитывать при выборе плазменного источника для конкретного процесса травления.
A comparative analysis of the characteristics of the etching of the surface layers of polymeric materials in plasma of low frequency (sound) and high frequency (radio) discharges was carried out. Within the phenomenological approach, the specifics of etching processes were analyzed for plasma chemical reactors of different designs. It is shown that the existence of area of the negative glow in low-frequency glow discharges does explain the comparable values of the etching rate both in radio- and sound frequency glow discharges at close values of the absorbed power but for values of currents which differ in the order. Some reasons which are necessary for considering at a choice of a plasma source for process of etching are resumed.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 53. Физика
- eLIBRARY ID
- 24115155
Вышеизложенное показывает, что наличие ОС в ТРЗЧ объясняет сравнимые значения скорости травления в ТРРЧ и ТРЗЧ при близких значениях поглощаемой мощности при различающихся на порядок значениях токов. В этой связи выбор применения частотного диапазона для реализации процессов травления непрост. Так, значительное поглощение мощности в катодном слое ТРЗЧ ведет к разогреву электродов и возможному ионноплазменному их распылению, заметному в аномальном режиме. В то же время малые размеры ПСПЗ в α — ТРРЧ [9] при много больших площадях электродов ведут к появлению емкостей, последовательно входящих в импеданс разряда. Возникающие из-за этого резонансные эффекты при зажигании разряда ухудшают его однородность. Указанные утечки тока через конструкционные емкости и неполнота согласования генератора с нагрузкой могут приводить к сближению напряжений ТРРЧ и ТРЗЧ при тех же значениях тока. Данные соображения наряду с вопросом капитальных затрат необходимо учитывать при выборе плазменного источника для конкретного процесса.
Список литературы
1. Василец В. Н., Севастьянов В. И. Глава 3. Модифицирование полимерных биоматериалов плазмой газового разряда и вакуумным ультрафиолетовым излучением // В книге: «Энциклопедия низкотемпературной плазмы», Серия Б, т. XI-5 «Прикладная химия плазмы», раздел III «Взаимодействие плазмы с поверхностями органической природы». — М.: изд-во Янус-К, 2006.
2. Stancu C., Teodorescu M., Galca A. C., Dinescu G. // Surface & Coatings Technology. 2011. V. 205. P. 435—438.
3. Берлин Е. В., Сейдман Л. А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии. — М.: Техносфера, 2010.
4. Lapeikova B., Lapeik Jr. L., Smolka P., Dlabaja R., Hui D. // J. Appl. Polym. Sci. 2006. V. 102. P. 1827—1833.
5. Terlingen J. G. A., Hoffman A. S., Feijen J. // J. Appl. Polym. Sci. 1993. V. 50. P. 1529—1539.
6. Pandiyaraj K. N., Selvarajan V., Deshmukh R. R., Bousmina M. // Surface & Coatings Technology. 2008. V. 202. P. 4218—4226.
7. Pandiyaraj K. N., Deshmukh R. R., Mahendiran R., Su Pi-G., et al. // Materials Science and Engineering C. 2014. V. 36. P. 309—319.
8. Гильман А. Б., Потапов В. К. // Прикладная физика. 1995. № 3–4. С. 18—22.
9. Harada K. // J. Appl. Polym. Sci. 1981. V. 26. P. 3395—3407.
10. Бердичевский М. Г., Марусин В. В. // ФХОМ. 1999. № 1. С. 44—48.
11. Taukada T., Hosokava N. // J. Vacuum Sci. Techn. 1979. V. 1. No. 2. P. 348—351.
12. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — М.: Наука, 1992.
13. Годяк В. А. Стационарные ВЧ-разряды низкого давления // Физика плазмы. 1976. Т. 2. Вып. 1. С. 141—152.
14. Hollahan J. R., Bell A. T. Fundamentals of plasma chemistry: Techniques and applications of plasma chemistry. — N.Y.: John Wiley&Sons, 1974.
15. Turban G., Rapeaux M. D. // J. Electrochem. Soc. 1983. V. 130. No. 11. P. 2231—2236.
16. Данилин Б. С., Киреев В. Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. — М.: Энергоатомиздат, 1987.
17. Райзер Ю. П. // ТВТ. 1986. Т. 24. № 5. С. 984—994.
18. Словецкий Д. И., Дерюгин А. А. Функции распределения электронов по энергиям и взаимодействие электронов с многоатомными фторосодержащими газами // В кн.: Химия плазмы. Вып. 13 / Под ред. Б. М. Смирнова. — М.: Энергоиздат, 1987.
19. Creaves J. S., Linnet J. W. // Trans. Farad. Soc. 1985. V. 54. No. 9. P. 1323—1330.
20. Гриневич В. И., Варенцов В. А. // ЖПС. 1989. Т. 50. № 5. C. 840—842.
1. V. N. Vasiletz, V. I. Sevastyanov. The modification of polymeric biomaterials with gas discharge plasma and vacuum ultraviolet radiation in Book: Encyclopedia of Low-temperature plasma, Serie B, vol. XI-5 “Applied Chemistry of Plasma “, section III “Interaction of plasma and organic nature surface” (Moscow. Janus-K Publish. 2006) [in Russian].
2. C. Stancu, M. Teodorescu, A.C. Galca, et al., Surface & Coatings Technology 205 (2011).
3. E. V. Berlin, L. A. Seidman. The ion-plasma processes in thin-film technology (Technosphera, Moscow, 2010) [in Russian].
4. B. Lapeikova, Jr. L. Lapeik, P. Smolka, et al., J. Appl. Polym. Sci. 102 (2006).
5. J. G. A. Terlingen, A. S. Hoffman, and J. Feijen, J. Appl. Polym. Sci. 50 (1993).
6. K. N. Pandiyaraj, V. Selvarajan, R. R. Deshmukh, et al., Surface & Coatings Technology 202 (2008).
7. K. N. Pandiyaraj, R. R. Deshmukh, R. Mahendiran, et al., Materials Science and Engineering C. 36 (2014).
8. A. B. Gilman, V. K. Potapov, Prikladnaya Fizika, No. 3-4 (1995).
9. K. Harada, J. Appl. Polym. Sci. 26 (1981).
10. M. G. Berdichevskyi, V. V. Marusin, Fizika khimiya obrabotki materialov, No. 1 (1999).
11. T. Taukada, N. Hosokava, J. Vacuum Sci. Techn. 1 (1979).
12. Yu. P. Raizer. Gas Discharge Physics (Springer, Berlin, New York, 1991, 1997).
13. V. A. Ghodyak. Stationary high-frequency discharge of low pressure in Book: Physics of plasma 2 (1976), pp.141—152 [in Russian].
14. J. R. Hollahan, A.T. Bell. Fundamentals of plasma chemistry: Techniques and applications of plasma chemistry (John Wiley&Sons, 1974).
15. G. Turban, M.D. Rapeaux, J. Electrochem. Soc. 130 (1983).
16. B. S. Danilin, V. Yu. Kireev, The application of low-temperature plasma for etching and cleaning of materials (Energoatomizdat, 1987) [in Russian].
17. Yu. P. Raizer, High Temperature 24 (1986).
18. D. I. Slovetskyi, A. A. Deryugin. Functions of the electron energy distribution and interaction of the electrons with polyatomic fluorochemical gases in Book: Plasma Chemistry / Ed. B. M. Smirnov, issue 13 (Energoizdat, 1987) [in Russian].
19. J. S. Creaves, J. W. Linnet, Trans. Farad. Soc. 54 (1985).
20. V. I. Grinevich, V. A. Varentsov, Zhurnal prikladnoy spektroskopii 50 (1989) [in Russian].
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Васильев Д. А., Верещагин К. А., Верещагин А. К., Спасский Д. А., Соколов В. О., Хахалин А. В., Васильева Н. В., Галстян А. М., Плотниченко В. Г. Влияние ионов Al на оптические и кинетические свойства эпитаксиальных пленок (Pb, Gd)3(Al, Ga)5O12: Ce 5
Мадатов Р. С., Алекперов А. С., Гасанов О. М. Эффект переключения и памяти в слоистых кристаллах GeS 11
Поляков А. Н., Noltemeyer M., Hempel T., Christen J., Степович М. А. О практической реализации одной схемы времяпролётных измерений в катодолюминесцентной микроскопии 16
Ташаев Ю. Н. Моделирование электростатического поля заряженного непроводящего тороида 21
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Шумова В. В., Поляков Д. Н., Василяк Л. М. Трансформация пылевых структур в разряде постоянного тока в неоне 27
Марусин В. В., Щукин В. Г. Влияние частоты поля на особенности плазменной обработки полимеров 33
Головин А. И. Влияние нагрева газа на вольт-амперную характеристику генератора электронного пучка на основе стационарного открытого разряда 39
Тюньков А. В., Бурдовицин В. А., Казаков А. В., Медовник А. В., Окс Е. М. Масс-зарядовый состав ионов плазмы дугового разряда форвакуумного широкоапертурного источника электронов 45
Ивонин В. В., Данилин А. Н., Ефимов Б. В., Колобов В. В., Селиванов В. Н., Василяк Л. М., Ветчинин С. П., Печеркин В. Я., Сон Э. Е. Оптические исследования искровых каналов в грунте при растекании импульсного тока 50
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Короннов А. А., Зверев Г. М., Землянов М. М., Жарикова Е. В., Марсагишвили Д. В. Исследование характеристик германиевого лавинного фотодиода, подвергнутого мощному лазерному воздействию 54
Селяков А. Ю., Бурлаков И. Д., Филачёв А. М. Свойства корреляторов тепловых и фотоиндуцированных случайных полей концентраций и токов подвижных носителей заряда в ИК-фотодиодах 59
Смирнов Д. В., Болтарь К. О., Седнев М. В., Шаронов Ю. П. Исследование характеристик мезаструктур матриц p–i–n-диодов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN 66 Залетаев Н. Б., Болтарь К. О., Лопухин А. А., Чинарёва И. В, Габбасова Э. В. Исследование планарной матрицы p–i–n-фотодиодов на основе InGaAs с p–n-переходами уменьшенных размеров 71
Грузевич Ю. К., Гордиенко Ю. Н., Балясный Л. М., Альков П. С., Иванов В. Ю., Дятлов А. Л., Ваценко П. И. Фотоприемный модуль с фотокатодом с барьером Шоттки на основе структуры InP/InGaAs/InP: Ag и с чувствительностью до 1,7 мкм 76
Грузевич Ю. К., Гордиенко Ю. Н., Балясный Л. М., Чистов О. В., Альков П. С., Широков Д. А., Жмерик В. Н., Нечаев Д. В., Иванов С. В. Разработка фотокатодов солнечно-слепого диапазона на основе ГЭС нитрида галлия алюминия, изготовленных методом молекулярно-пучковой эпитаксии 82
Колесова А. А., Лобачев А. В., Соломонова Н. А., Хамидуллин К. А. Определение требований к качеству оптических поверхностей входных окон неохлаждаемых матричных фотоприемных устройств ультрафиолетового и инфракрасного диапазона спектра 88
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Деомидов А. Д., Полесский А. В., Семенченко Н. А., Тресак В. К., Смирнов А. А. Исследование точности измерения спектральной характеристики методом Монте-Карло матричных ИК фотоприемников диапазона 0,9-1,7 мкм 94
Деомидов А. Д., Козлов К. В., Полесский А. В., Соломонова Н. А., Фирсенкова Ю. А. Влияние низкочастотных шумов на точность измерения сигнала фотоприемных устройств второго и третьего поколений 102
ИНФОРМАЦИЯ
Трехтомник по твердотельной фотоэлектронике 109
Правила для авторов журнала 111
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
D. А. Vasil’ev, К. А. Vereshchagin, А. К. Vereshchagin, D. А. Spassky, V. O. Sokolov, A. V. Khakhalin, N. V. Vasil’eva, A. M. Galstyan, and V. G. Plotnichenko Influence of Al ions on optical and kinetic properties of (Pb, Gd)3(Al, Ga)5O12: Ce epitaxial films 5
R. S. Madatov, A. S. Alekperov, and O. M. Hasanov Change-over and memory effects in the layered GeS monocrystals 11
А. N. Polyakov, M. Noltemeyer, T. Hempel, J. Christen, and M. A. Stepovich About the practical implementation of same time-of-flight measurements scheme in cathodoluminescence microscopy 16
Y. N. Tashayev Modeling of the electrostatic field of the charged non-conducting torus 21
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
V. V. Shumova, D. N. Polyakov, and L. M. Vasilyak Transformation of dust structures in a dc discharge in neon 27
V. V. Marusin and V. G. Shchukin Influence of frequency of a field on features of plasma treatment of polymers 33
A. I. Golovin Influence of gas heating on the voltage-current characteristic of an electron beam generator based on a stationary open discharge 39 A. V. Tyunkov, V. A. Burdovitsin, A. V. Kazakov, A. V. Medovnik, and E. M. Oks Mass-to-charge ion composition of arc discharge plasma in a forevacuum wide-aperture electron source 45
V. V. Ivonin, A. N. Danilin, B. V. Efimov, V. V. Kolobov, V. N. Selivanov, L. M. Vasilyak, S. P. Vetchinin, V. Ya. Pecherkin, and E. E. Son Optical investigations of spark channels in soil under spreading of pulse current 50
PHOTOELECTRONICS
А. А. Koronnov, G. M. Zverev, М. М. Zemlyanov, E. V. Zharicova, and D. V. Marsagishvili Characteristics of the germanium avalanche photodiode subjected to a high power laser irradiation 54
A. Yu. Selyakov, I. D. Burlakov, and A. M. Filachev Correlator’s properties for thermal and photo-induced stochastic fields of mobile charge carriers concentrations and currents in IR photodiodes 59
D. V. Smirnov, K. O. Boltar, M. V. Sednev, and Y. P. Sharonov Research of characteristics mesa structures of the matrixes of p–i–n diodes based on the AlxGa1-xN heteroepitaxial structures 66
N. B. Zaletaev, K. O. Boltar, A. A. Lopukhin, I. V. Chinareva, and E. V. Gabbasova Study of the InGaAs planar p–i–n photodiode focal plane array with p–n junctions of reduced sizes 71
Y. K. Gruzevich, Y. N. Gordienko, L. M. Balyasnyi, P. S. Alkov, V. Y. Ivanov, A. L. Diatlov, and P. I. Vatcenko Photodetector photocathode with a Schottky barrier based on the InP/InGaAs/InP: Ag structure sensitive up to 1.7 µ 76
Y. K. Gruzevich, Y. N. Gordienko, L. M. Balyasnyi, O. V. Chistov, P. S. Alkov, D. A. Shirokov, V. N. Zhmerik, D. V. Nechayev, and S. V. Ivanov Development of the solar-blind range photocathodes based on aluminum gallium nitride heterostructure fabricated by molecular beam epitaxial 82
A. A. Kolesova, A. V. Lobachyov, N. A. Solomonova, and K. A. Khamidullin Quality requirements to the windows’ optical surfaces for the non-cooled ultraviolet and infrared photodetectors 88
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
A. D. Deomidov, A. V. Polesskiy, N. A. Semenchenko, V. C. Tresak, and A. A. Smirnov Using Monte Carlo method for uncertainty analysis of SWIR FPA spectral response measurement 94
A. D. Deomidov, K. V. Kozlov, A. V. Polesskiy, N. A. Solomonova, and Yu. A. Firsenkova Impact of the low-frequency noise on measurement accuracy of a signal for photodetectors of the second and third generations 102
INFORMATION
Three Volumes on Photoelectronics 109
Rules for authors 111
Другие статьи выпуска
В лабораторных условиях исследовано возникновение искровых каналов во влажном грунте у электрода при растекании импульсного тока длительностью 5—100 мкс при амплитуде импульса напряжения 20—50 кВ. Разработана методика регистрации искровых каналов в объеме грунта. Впервые получены оптические изображения искровых каналов в грунте. Определены пороговые значения плотности тока и напряженности электрического поля при образовании плазменных каналов в зависимости от влажности грунта и длительности импульсного воздействия.
Проведены исследования масс-зарядового состава ионов плазмы импульсного дугового разряда, реализуемого в разрядной системе широкоапертурного форвакуумного плазменного источника электронов. Показано, что давление рабочего газа и ток разряда оказывают существенное влияние на соотношение ионов металла (материала катода) и газа в плазме. Характерной особенностью форвакуумного диапазона давлений является появление в дуговой плазме заметной доли ионов газа без использования магнитного поля, причем при определенных условиях плазма дугового разряда содержит только газовые ионы.
С использованием ранее построенной модели физических процессов в генераторе электронного пучка на основе стационарного высоковольтного тлеющего разряда с убеганием электронов проведена оценка влияния нагрева газа в области катодного падения потенциала на вольтамперную характеристику генератора.
Экспериментально и численно исследована зависимость формы пылевых структур от величины тока тлеющего разряда в неоне. При увеличении тока однородные по радиальному сечению пылевые структуры трансформировались в структуры с внутренней полостью, свободной от пылевых частиц. Рассчитана потенциальная энергия пылевых частиц с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом градиента температуры. Определена роль тепловыделения в процессе изменения формы пылевых структур. Результаты работы могут быть использованы для плазменных технологий с пылевой плазмой.
Рассмотрена задача о распределении электростатического потенциала вокруг равномерно заряженного вдоль поверхности непроводящего тора. Потенциал тора исследован на наличие локального экстремума. Обсуждён вопрос о наличии «потенциальной ямы». Представлена функция, аппроксимирующая потенциал в приосевой области.
Описана методика времяпролётных катодолюминесцентных исследований полупроводниковых образцов, покрытых светонепроницаемой маской специальной геометрии. Приведены результаты экспериментальных измерений затухания катодолюминесценции для образцов монокристаллического нитрида галлия в широком диапазоне температур (5—300 К). Показана возможность практической реализации данной методики в катодолюминесцентных исследованиях.
Эффекты переключения и памяти в полупроводниках были открыты в середине 50-х годов. Только в 90-х годах японские ученые предложили новую систему халькогенидных стеклообразных полупроводников, которые отличаются своей стабильностью и высокой скоростью фазовых переходов. Моносульфид германия может находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состояниях, и это позволяет использовать слоистые кристаллы GeS в современных носителях информации
Исследованы спектры оптического поглощения и кинетика затухания люминесценции пленок состава (Pb, Gd)3-уСеуAlхGa5-хO12 (х = 0; 3,43 и 4,29 и у = 0,03; 0,04 и 0,05), выращенных методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденных растворов-расплавов на основе системы PbO–B2O3. Определен сдвиг полос поглощения ионов Pb2+ и уровней 5d1 и 5d2 ионов Ce3+ при введении Al в плёнки. Измерена кинетика люминесценции ионов церия при возбуждении одиночным ультракоротким электронным импульсом и определены времена затухания, которые составили для быстрой компоненты 22 нс, а для медленной — 67 нс.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400