Научный архив: статьи

Методами электронографии, электронной и рентгеновской дифракции изучено строение пленок, полученных отжигом в азоте предварительно нанесенных слоев металлического алюминия на (0001) поверхность сапфировых пластин. Пленки нитрида алюминия на подложках сапфира растут, в соответствии с ориентационным соотношением (0001)<10 1 0>AlN║ ║(0001)<11 2 0>Al2O3. Наилучшие результаты были получены при нитридизации алюминиевых пленок на сапфире в режиме нагрева до температуры 1200 °С (со скоростью нагрева ~100 °С/час) и выдержке в течении 1 часа.

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.

В работе проведено исследование влияния потоков атомов железа на формирование слоев графена на поверхности монокристаллов карбида кремния в процессе его вакуумной термодеструкции. Установлены скорости встречных потоков железа позволяющих формировать композитные графеновые слои различной структуры с внедренными атомами железа. Показано, что в отсутствие потоков железа в процессе вакуумной термодеструкции на поверхности карбида кремния формируется только многослойный графен (островки с линейными размерами 3–5 мкм) с разным содержанием дефектов.

Методами рентгеновской дифракции и магнитно-силовой микроскопии исследовались пленки системы Bi25FeO39-BFO на R-срезах сапфира. В нанокристаллах BFO наблюдался эффект обратного магнитоэлектрического переключения при приложении напряжения величиной ±10 В вдоль поверхности пленки. Величина магнитного момента нанокристаллов BFO, определенная в модели двух малых магнитов, была порядка 10-8–10-9 emu.

В представленной работе приводятся результаты исследований люминесцентных свойств поверхности сапфира покрытой нанокластерами золота. В качестве метода возбуждения люминесценции в работе был использован поток быстрых электронов с ускоряющим напряжением 40 кВ. Показано, что в ультрафиолетовой области спектра катодолюминесценции чистого сапфира при малых ускоряющих напряжениях (40 кВ) свечение практически отсутствует. После нанесения покрытия золота свечение в ультрафиолетовой области усиливается за счет интенсивной генерации вакансий кислорода в области контакта золота с сапфиром. Показано, что F+-полоса люминесценции при возбуждении потоком быстрых электронов является в сапфире основной, а F-полоса подавлена. Продемонстрировано плазмонное усиление интенсивности люминесценции, как в ультрафиолетовой, так и красной области спектра при нанесении нанокластеров золота. При фокусировке пучка электронов обнаружен эффект усиления люминесценции в ультрафиолетовой области и температурного гашения в красной области спектра. Усиление интенсивности люминесценции F+- центров связано с генерацией новых вакансий кислорода и перезарядкой старых.

В работе исследовано влияние процесса термодеструкции в вакууме при температуре 1300 оС на электрофизические свойства кристаллов 6H-SiC. Исследованы температурные зависимости удельного сопротивления кристаллов 6H-SiC до и после обработки. Установлено, что удельное сопротивление кристаллов при этом возрастает многократно (в 300 раз). Показано, что в результате обработки на поверхности 6H-SiC формируются графеновые слои, а система n-SiC-графен представляет собой диод Шоттки.

Представлены результаты исследования процессов травления (~200 нм/мин) пленки ZnO фокусированным пучком электронов средней энергии (70 кэВ) при плотности потока 1021 см-2с-1 в условиях вакуума 910–5 Па. Показано, что модель травления пленки ZnO, основанная на процессах термодесорбции и электронно-стимулированной десорбции, не подтверждается расчетами. Предложен возможный механизм травле-ния, в основе которого лежит радиолиз, вызванный Оже-распадом в приповерхностных слоях пленок ZnO. Полученные результаты могут иметь важное значение как в исследовании радиационной стойкости устройств на основе ZnO, так и в развитии методов микронного и субмикронного травления данного материала.

В представленной работе изучены структура и свойства защитных покрытий оксида титана, формируемых обработкой пленок титана низкотемпературной азотной плазмой со среднемассовой температурой 49 кК в открытой атмосфере. Обнаружена корреляция между режимом обработки и структурно-фазовым составом и гидрофобными свойствами покрытия оксида титана. Показано, что независимо от режима плазменной обработки все покрытия обладали высокими значением микро-твердости более 25 ГПа и высоким удельным сопротивлением более 3105 Ом см.

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.

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.