РОЗДІЛ 2
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ СТРУКТУР ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХ ПАРАМЕТРІВ
2.1. Виготовлення тонких шарів та БС на їх основі
2.1.1. Технологія виготовлення плівок та БС на основі халькогенідних
стекол.
Вибір методу виготовлення фоточутливих шарів, гетеро- (ГС) та багато-шарових структур (БС) на основі ХСН значно обмежені, незважаючи на знач-ні успіхи у вакуумних методах одержання шарів [65]. Це обумовлено зміною їх складу в порівнянні з вихідними матеріалами, можливістю кристалізації окремих шарів ХСН, необхідністю наносити ГС і БС заданої товщини на різ-ні типи підкладок в одному технологічному циклі при одночасному забезпеченні високого вакууму, різних швидкостей росту шарів, послідовності їх нанесення.
Одним з найбільш поширених методів одержання тонких фоточутливих плівок з ХСН для оптичного і електрофотографічного запису інформації є вакуумне термічне напилення. Цей метод добре задовільняє технології виготовлення плівок на основі a-Se та деяких простих сполук, забезпечує високу повторюваність параметрів плівок при встановленому режимі напилення з однакових вихідних матеріалів. Стабільність параметрів одержуваних плівок залежить і від стабільності фізико-технологічних параметрів процесу напилення: температури випаровування, температури підкладки, швидкості конденсації, ступеня відкачки вакуумної системи. При виборі методу нанесення БС на основі халькогенідних стекол, наприклад, систем Se-Te, Аs-S(Se), потрібно враховувати можливу інконгруентність випаровування, термічну дисоціацію окремих компонент [66]. Результати досліджень авторів [67] показують, що при відхиленні від складу As2Se3 стекла в системи As-Se конденсуються з появою кластерів Se або As. Для зменшення або уникнення цього ефекту потрібно застосувати різні спеціальні типи випаровувачів: наприклад, вторинна відкрита комірка, комірка Кнудсена або методи дискретного чи лазерного випаровування.
Використання результатів раніше проведених досліджень характеру процесу термічного випаровування матеріалів з систем Se-Te, Аs-S(Se) з квазізамкненого випаровувача [68] дало змогу вибрати оптимальні технологічні умови напилення шарів з відтворюваним хімічним складом. Плівки виготовляли на установках ВУП-4 та УВН-71ПЗ термічним випаровуванням стекол з танталового квазізамкненого випаровувача. Схема установок подібна до схеми, приведеної на рис.2.1. Швидкість конденсації складала в середньому (4 - 8) нм/с при вакуумі 6?10-3 Па. В якості підкладок використовувалися спеціальні стекла (типу Corning), сколи NaCl, гнучкі лавсанові стрічки та скляні підкладки з нанесеним провідним покриттям (Ni, Ві, In2O3+SnO2) і попередньо напиленим бар'єрним шаром (As2S3, As6Se94,) або без нього. Визначення загальної товщини структур проводилося з застосуванням інтерференційних методів контролю світлом з видимого діапазону спектру.
Проведені раніше дослідження [69] хімічного складу плівок методом рентгеноспектрального мікроаналізу (РСМА) показали, що склад шарів ХСН, близьких до Se або As6Se94, зберігається при довільних товщинах та часах напилення. Однак, при тривалому випаровуванні з відкритого тиглю складів AsxSe100 -x (5 ? x ? 40) можлива зміна складу парів і відповідно поява градієнту вмісту As по товщині. Процес проходить у бік збагачення залишку випаровуваної маси миш'яком і, таким чином, подальшого збагачення напиленої товстої (d ?1 мкм) плівки миш'яком. Однак, на рівні товщини (3 - 5) нм складових шарів БС це не має принципового значення.
Такі ж процеси мають місце при випаровуванні стекол системи Se-Te. Швидке випаровування малих об'ємів ?(2 - 4) мг/с цих стекол приводить до задовільного збереження складу матеріалу в шарі. При випаровуванні великих мас SexTe100-x (Твип ? 640 K) відбувається збагачення по мірі росту товщини шарів телуром, що теж можна усунути в значній мірі шляхом використання квазізамкнених випаровувачів. Використання цього способу випаровування дозволило одержати однорідні шари із стекол SexTe100-x товщиною від 2 до 500 нм на нерухому або рухому підкладку. Склад всіх використаних для напилення стекол при цьому добре зберігався, що контролювалося в першу чергу по вмісту Te рентгеноспектральним методом.
Щоб нейтралізувати вплив інконгруентного характеру випаровування на відтворюваність хімічного складу плівок, можна використовувати метод дискретного термічного випаровування [70]. Крім того, очевидною є можливість використання магнетронних, лазерних методів напилення, які забезпечують зберігання складу мішені та шару. Ці методи були використані в окремих комбінованих режимах виготовлення шарів для порівняння з параметрами термічно напилених шарів. Наприклад, варіант дискретного напилення ? імпульсне лазерне напилення (ІЛН) (імпульси наносекундної тривалості) [71,72] був застосований до структур на базі ХСН. Але суттєвим недоліком його є точковість джерела, проблема підготовки мішеней і одержання рівномірної, порівняно великої товщини шару при напиленні великих поверхонь. Метод ІЛН має також ряд переваг, він дозволяє значно збільшити рівень адгезії, автоматизувати процес напилення шарів [73], тому в дальнійшому до нього можна буде повернутися.
Напилення більш складних ГС і БС проводилося по розробленій методиці [74, 75] на рухомі підкладки, розміщені на диску-тримачі, стабілізований період обертання якого над випаровувачами задавався для окремих партій зразків з метою отримання БС з різними періодами модуляції складу. Важливе значення має вибір установленого режиму напилення. Для цього молекулярні потоки перекривалися шторками до виходу випаровувачів на заданий температурний режим, і відкривалися із заданою послідовністю, що дозволяло напилювати буферні шари різної товщини для покращення якості поверхні плівок. Загальна товщина структур або однорідних плівок досягала 0,5 - 5,0 мкм, що давало змогу провести порівняння властивостей тих же складів ХСН у варіанті "товстої" плівки і розмірно обмеженої [76*]. Точність повторення товщини субшарів періодичних структур ві
- Киев+380960830922