Кремний-углеродные пленки приготовлены путем электронно-лучевого испарения карбида кремния в азоте, кислороде, гелии и пропане. Электронный пучок создавался источником электронов с плазменным катодом. Измерены удельное сопротивление, энергия активации проводимости, ширина оптической запрещенной зоны, а также содержание элементов в пленках, осажденных при различных температурах. Показано, что изменение свойств пленок с температурой осаждения коррелирует с изменением соотношения элементов в пленках. Результаты проведенных исследований имеют важное значение для создания технологии электронно-лучевого синтеза кремний-углеродных пленок.
Обзор посвящен анализу преимуществ и недостатков существующих реактивных методов осаждения пленок оксида титана. Особое внимание уделено традиционным методам – магнетронному распылению в атмосфере активных газов и вакуумно-дуговому осаждению, а также обсуждаются возможности реактивного электронно-лучевого испарения, в том числе альтернативного электронно-лучевого испарения титана в форвакууме (1–15 Па) в атмосфере кислорода с последующим осаждением паров на подложку. Показано, что к преимуществам электронно-лучевого испарения в форвакууме следует отнести простоту реализации и возможность получения стехиометрических пленок TiO2, причем при более высокой скорости осаждения и меньшем энергопотреблении.
В обзоре приводится сравнительный анализ результатов экспериментов по исследованию параметров и характеристик плазмы, создаваемой различными способами в диэлектрическом сосуде: при инжекции непрерывного электронного пучка током 10–40 мА и энергией 2–8 кэВ в цилиндрическую кварцевую полость, а также безэлектродным индуктивным ВЧразрядом, генерируемым внешней квадрупольной антенной, причем в форвакуумном диапазоне давлений (1–15 Па) рабочих газов (Ar, N2). Приводятся сравнения продольных и радиальных профилей концентрации, а также величин температуры электронов и потенциала, характерных для упомянутых видов плазмы. Показано, что оба способа позволяют осуществить генерацию однородной плазмы в диэлектрической полости с концентрацией 109–1011 см-3 и температурой электронов 2–4 эВ.
Проведены измерения потенциала изолированного коллектора и параметров пучковой плазмы, генерируемой вблизи коллектора при давлении рабочего газа (аргон) в несколько Па. Установлена связь концентрации плазмы с потенциалом коллектора. Показано, что характер этой связи не зависит от способа изменения потенциала. В установлении потенциала изолированного коллектора решающее значение имеет материал коллектора. При изменении энергии электронов в пучке от 2 до 7 кВ потенциалы коллекторов из меди, титана и нержавеющей стали изменяются от десятков до нескольких сотен вольт, в то время как потенциал алюминиевого коллектора не превышает 100 В. Сформулировано предположение о существенной роли вторично-эмиссионных процессов как в установлении потенциала коллектора, так и в формировании пучковой плазмы.
Предложена оригинальная методика оценки коэффициента вторичной электронной эмиссии металлических и диэлектрических мишеней в области давлений в единицы и десятки паскаль. Методика основана на измерении потенциала мишени в зависимости от тока электронного пучка и сопоставлении результатов измерений с расчетными значениями, полученными с использованием модели, основанной на уравнениях баланса заряда на мишени и баланса ионов в пучковой плазме.
В статье представлены результаты измерения потенциала изолированного коллектора, облучаемого электронным пучком в среднем вакууме, при различных значениях – коэффициента вторичной электронной эмиссии электронов (ВЭЭ). Изменение обеспечено плавным перемещением относительно электронного пучка коллектора, составленного из двух металлов (алюминия и титана) с резко различающимися значениями коэффициента ВЭЭ. Предложена модель, удовлетворительно описывающая измеренную зависимость, и методика, позволяющая по установившемуся потенциалу изолированного коллектора оценивать коэффициент ВЭЭ различных материалов, в том числе и диэлектриков.
Проведено осаждение пленок оксида меди методом высокочастотного (ВЧ) магнетронного распыления в бескислородной среде при комнатной температуре. Исследовано влияние температуры отжига на воздухе после осаждения на морфологию поверхности, структурные и оптические свойства пленок оксида меди. Показано, что все пленки имеют равномерную нанокристаллическую зернистую структуру. При этом пленки оксида меди, полученные без термического отжига и при температуре отжига 250 С, имеют высокую однородность и состоят из зерен размером порядка 25–30 и 23–27 нм соответственно. При температуре отжига 500 С размер зерен в пленке существенно возрастает до 50–55 нм и они становятся менее однородными. Получено, что все пленки имеют относительно гладкую поверхность со средней шероховатостью в диапазоне от 5,94 до 10,46 нм. Показано, что пленки, полученные без термического отжига, состоят из кристаллической фазой Cu2O, которая полностью переходят в фазу CuO после отжига при температуре 500 С. Установлено, что ширина запрещенной зоны осажденной пленки без термического отжига составляет 2,18 эВ и уменьшается до 1,63 эВ после отжига при температуре 500 С. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов формирования структур солнечных элементов на основе оксида меди
Выполнено численное моделирование влияния отражательного электрода на ионный состав плазмы планарного магнетрона, в разрядную область которого инжектируется электронный пучок с независимыми током и энергией электронов. Результаты численного моделирования свидетельствуют о том, что в такой конфигурации, более высокие значения концентрации ионов рабочего газа (аргона) и катода-мишени (меди) магнетрона достигаются за счет более высокой степени удержания в области гене-рации плазмы инжектированных электронов вследствие их частичного отражения и отклонения в тормозящем поле отражательного электрода. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальным масс-зарядовым составом ионов плазмы такого магнетрона.
Приводятся результаты исследования влияния подслоя хрома на магнитные свойства (эффективную намагниченность насыщения) магнито-диэлектрических покрытий, состоящих из тонких (1,2–1,8 мкм) слоев магнитных металлов (никеля, железа) и алюмооксидной керамики, и получаемых при испарении мишеней электронным пучком в форвакуумном диапазоне (5–8 Па) давлений гелия. Обнаружено, что добавление подслоя хрома ухудшает магнитные свойства пленок, поэтому синтез магнито-диэлектрических покрытий в описанных условиях целесообразно осуществлять без такого подслоя.
Описаны результаты эксперимента по осаждению тонкопленочного магнито-диэлектрического покрытия при последовательном электронно-лучевом испарении в гелии и кислороде форвакуумного диапазона давлений (5 Па) мишени из стали и алюмооксидной керамики. Методом ферромагнитного резонанса продемонстрировано наличие у покрытия магнитных свойств, рентгенографическое исследование под-твердило наличие в покрытии магнитного оксида Fe3O4, а измеренные оптическим профилометром толщины покрытий составили 3–6 мкм.