Оптимізація технології і моделювання фізичних процесів у тонких плівках aivbvi та структурах на їх основі

Дисертант приймав участь в організації і проведенні відомих міжнародних конференцій з фізики і технології тонких плівок, виконанні наукових проектів.

Апробація результатів дисертації

Основні результати досліджень доповідалися на:

- II Всесоюзній конференції з фізики і технології тонких плівок, 1984 (Івано-Франківськ) ;

- Всесоюзній науковій конференції «Стан і перспективи розвитку мікроелектронноі техніки», 1985 (Мінськ) ;

- Міжнародній конференції «Моделювання в матеріалознавстві», 1990 (Львів) ;

- Всесоюзному семінарі «Фізико-хімічні властивості багатокомпонентних напівпровідникових систем. Експеримент і моделювання», 1990, (Новочеркаськ) ;

- IV Міжнародній конференції з фізики і технології тонких плівок, 1993 (Івано-Франківськ) ;

- First International Conference at Material Science, 1994, (Chernivtsy) ;

- Науково-технологічній конференції «Техніка і фізика електронних систем і пристроїв», 1995, (Суми) ;

- 5th International Conference «Physics and Technology of Thin Films», 1995, (lvano-Frankivsk) ;

- International Conference «Advanced Materials, 1999, (Kiev) ;

- 7th International Conference «Physics and Technology of Thin Films», 1999, (lvano-Frankivsk).

Публікації

За матеріаліми дисертації опубліковано 32 статті, у тому числі 11 статей у реферованих журналах, 8 статей у збірниках наукових праць і вісниках, 13 статей у матеріалах наукових конференцій. Перелік 20 основних наукових праць наведено в кінці автореферату.

Структура та обсяг дисертації

Робота складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків та списку літератури. Дисертацію викладено на 171 сторінці машинописного тексту, які містять 35 ілюстрацій та 28 таблиць. Список літератури складається з 179 найменувань.

Основний зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність теми, наукова новизна і практична значимість проведених досліджень, визначена мета дисертаційної роботи і основні положення, що виносяться на захист.

Перший розділ присвячений аналітичному огляду фізико-хімічних властивостей сполук АIVВVI та твердих розчинів на їх основі. Особливе місце посідає характеристика власних атомних дефектів кристалічної ґратки в халькогенідах свинцю і олова кубічної модифікації і їх впливу на електронні процеси у цих матеріалах. Подано також літературний огляд способів вирощування плівок халькогенідів свинцю і олова із парової фази та впливу технологічних факторів на їх фізичні властивості. Відзначено, що на час постановки задач дисертаційного дослідження, відсутній комплексний підхід у дослідженні відносного впливу технологічних факторів на властивості тонких плівок сполук АIVВVI і, особливо, твердих розчинів на їх основі.

У заключній частині першого розділу на основі аналізу літературних даних, сформульовані основні задачі дисертаційної роботи.

В другому розділі описано спосіб вирощування епітаксійних плівок з парової фази методом гарячої стінки. Представлені елементи теорії математичного планування та оптимізації багатофакторного експерименту. Показано, що досліджувані параметри можна представити у вигляді поліномінального рівняння другого порядку з незалежних факторів:

 

  (1)

 

де   – кодовані значення факторів. Внесок кожного з факторів оцінюється величиною відповідних коефіцієнтів регресії які визначаються із системи нормальних рівнянь, одержаних на основі експериментальних результатів. В якості досліджуваних параметрів вибрано електричні властивості плівок (n – концентрація і   – рухливість носіїв заряду,   – коефіцієнт термо-е. р. с.,   – провідність,   – термоефективність, а також величина  ). Змінними факторами були температури випаровування ТВ, стінок камери ТС та підкладки ТП – при дослідженні тонких плівок монохалькогенідів свинцю та олова; температура підкладок ТП і хімічний склад наважок х – для твердих розчинів на основі сполук АIVВVI.

3 використанням методу математичного планування та оптимізації багатофакторного експерименту одержані рівняння регресії, що визначають залежність електричних параметрів тонких плівок АIVВVI від технологічних факторів у методі гарячої стінки на підкладках із сколів (111) BaF2 та поліаміду ПМ-І. Для рухливості носіїв заряду у плівках PbTe/ (111) BaF2 суттєву роль відіграють члени другого порядку, причому коефіцієнти регресії bii одного знаку, що обумовлює існування екстремуму всередині факторного простору. Для концентрації значимими виявилися b33, тобто поверхня відгуку n=f (ТП, ТВ) при TС=const – майже площина. При всіх значеннях технологічних факторів в досліджуваній області тонкі плівки телуриду свинцю мають електронний тип провідності. Підвищення температури ТП, як і ТВ та ТС зменшує концентрацію електронів. Більш суттєву роль в зміні параметрів відіграють фактори ТП і TС. Для і тонких плівок на ПМ-І характерне існування абсолютного максимуму всередині факторного простору. Абсолютний мінімум концентрації електронів встановлений на границі області планування. Аналіз рівнянь регресії і їх графічних представлень для тонких плівок PbSe на ПМ-І підтверджує, що підвищення температури підкладки ТП для всієї досліджуваної області зміни ТВ і ТС приводить до зменшення концентрації електронів. Характер впливу ТВ на параметри оптимізації залежить від значень інших технологічних факторів.

Пошук оптимальних умов процесу вирощування для епітаксійних плівок твердих розчинів на основі АIVВVI здійснювали методом Бокса-Уілсона для локального опису ділянки поверхні відгуку технологічних факторів (х, ТП). Далі дослідження проводили в напрямку градієнта лінійного наближення, що привело в область екстремальних значень параметрів. Рівняння регресії для параметрів оптимізаціі тонких плівок твердих розчинів у всій області зміни двох факторів являють собою поліномінальні вирази другого порядку: