Лазерный синтез газочувствительных нанокристаллических пленок на основе SnO2 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.21, кандидат химических наук Шатохин, Анатолий Николаевич

• Шатохин, Анатолий Николаевич
• кандидат химических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат химических наук Шатохин, Анатолий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО МЕТОДАМ ЛАЗЕРНОГО СИНТЕЗА ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК.

1.1. Формирование оксидных пленок на поверхности полупроводников и металлов под действием лазерного излучения, лазерный отжиг, геттерирование, имплантация.

1.2. Взаимодействие лазерного излучения с веществом, лазерная абляция материалов.

1.3. Результаты экспериментальных и теоретических исследований лазерной абляции материалов.

1.4. Технологии синтеза полупроводниковых пленочных материалов с применением лазерной плазмы.

1.5. Модификация поверхностных свойств материалов при плазменном и ионном воздействии.

1.6. Выводы из обзора литературы.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ЛАЗЕРНОЙ

АБЛЯЦИИ МЕТАЛЛОВ.

2.1. Схема экспериментального комплекса, обоснование применяемых методов измерений и технические характеристики приборов.

2.2. Эксперименты по определению плотности потока энергии на мишенях.

2.3. Электростатическое зондирование лазерной плазмы Pd и Pt.

2.4. Определение зависимости абляционных потерь мишеней и толщин пленок на подложках от плотности потока энергии лазерного излучения.

2.5. Управление структурой и зарядовым составом плазмы.

2.6. Анализ и интерпретация результатов исследований лазерной абляции металлов.

ГЛАВА 3. ЛАЗЕРНЫЙ СИНТЕЗ МЕТАЛЛОКСИДНЫХ

НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ Sn02, ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА, МОРФОЛОГИИ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОФИЛЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ МЕТАЛЛОВ.

3.1. Лазерный синтез металл оксидных нанокристаллических пленок на основе Sn02.

3.2. Исследования фазового состава и микроструктуры пленок Sn, Sn02.

3.3. Исследования морфологии пленок Sn02(Pd), Sn02(Pt).

3.4. Исследования профилей распределения легирующих металлов по толщине пленок Sn02(M).

3.5. Моделирование процессов имплантации и распределения Pd и Pt в пленках Sn02, Sn02(Cu).

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И

ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МЕТАЛЛОКСИДНЫХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК.

4.1. Электрофизические свойства и газочувствительность пленок Sn02, Sn02(Pd) и Sn02(Pd,Cu).

4.2. Электрофизические свойства и газочувствительность тонких пленок Sn02, Sn02(Pt).

4.3. Анализ и интерпретация результатов исследований электрофизических свойств и газочувствительности пленок Sn02, Sn02(Pd), Sn02(Pd,Cu), Sn02(Pt).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерный синтез газочувствительных нанокристаллических пленок на основе SnO2»

Лазеры, со времени их разработки, все более широко используются как источники энергии монохроматических когерентных фотонов в различных областях науки и техники. Одна из таких областей - лазерный синтез твердотельных объемных и пленочных материалов. Основу для практического применения лазеров в этом направлении создали экспериментальные исследования процесса взаимодействия лазерного излучения с конденсированными средами [1-8]. Лазерный синтез пленочных материалов основан на воздействии на вещество лазерного излучения, с мощностью, превышающей некоторое пороговое значение, при этом часть вещества переносится на подложку. Взаимодействие излучения с веществом, приводящее к «испарению» (абляции), является сложным для теоретического описания явлением, требующим учета множества стационарных и нестационарных процессов, начиная с преобразования электромагнитной энергии излучения в энергию возбуждения электронных состояний атомов, с последующим переходом ее в тепловую, химическую и механическую энергию частиц вещества в лазерной плазме.

Первые исследовательские работы по лазерному синтезу пленочных полупроводников, диэлектриков, халькогенидов и металлоорганических соединений [4,5,9-15] выявили основные проблемы технологии, в первую очередь влияние свойств лазерной плазмы: стабильности, зависимости ее зарядового и кластерного состава от потока мощности и длины волны излучения на состав, структуру и функциональные свойства образующегося материала. Частично эти проблемы решены применением импульсного лазерного излучения. Импульсный лазерный синтез используется для создания тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников, термоэлектрических и полупроводниковых материалов сравнимых по характеристикам с образцами, выращенными методом молекулярно-лучевой эпитаксии [16-21]. Кроме этого, он имеет ряд важных преимуществ: возможность получения пленок веществ с низким давлением паров насыщения, увеличение импульсной скорости осаждения материалов при низких температурах подложки, препятствующих увеличению размеров кристаллитов, вследствие локального разогрева ее поверхности быстрыми частицами плазмы, возможность точного управления концентрацией осаждаемых материалов. Однако целенаправленное использование лазерной плазмы для синтеза пленок с заданным распределением компонентов требует проведения дополнительных исследований. Фундаментальное значение имеют исследования зарядового состава и энергетических характеристик частиц плазмы, образующихся при воздействии на вещество лазерного излучения, а также особенности структуры и функциональных свойств синтезированного материала. Систематических исследований взаимосвязи структуры и электрофизических свойств материала и зарядового состава лазерной плазмы в литературе не найдено.

Полупроводниковые оксиды металлов (Sn02, ZnO, ln203, W03) наряду со многими уникальными оптоэлектронными свойствами характеризуются высокой реакционной способностью поверхности, они обладают каталитической активностью и высокой чувствительностью электрофизических свойств к составу газовой фазы. С этим связано их использование в качестве активных элементов химических газовых сенсоров, систем оповещения и других устройств газового контроля [22-25]. Широкое внедрение полупроводниковых сенсоров резистивного типа, отличающихся быстродействием, высокой чувствительностью, простотой конструкции, низким энергопотреблением, возможностью интеграции в современные информационные системы сдерживается их невысокой стабильностью и слабой селективностью. Кроме того, при переходе от объемных к пленочным образцам появляется большое число нерешенных проблем, вызванных взаимодействием чувствительного материала с подложкой.

Чувствительность оксидных пленок к природе и концентрации адсорбированных молекул во многом зависит от их микроструктуры и морфологии. Значительная величина удельной поверхности нанокристаллических материалов в условиях изменения внешних параметров вызывает процессы рекристаллизации, влияющей на изменение электрофизических и сенсорных свойств. Одним из методов стабилизации микроструктуры является усложнение материала - переход от простых нанокристаллических оксидов металлов к сложным гетерогенным материалам. В гетерогенных системах отличающиеся по составу границы между нанокристаллическими зернами препятствуют диффузионному обмену катионами, уменьшая скорость роста кристаллитов. Выбор материалов и условий синтеза таких структур предусматривает отсутствие химического взаимодействия компонентов или образования твердых растворов или химических соединений в интервале рабочих температур. Этого можно добиться путем химической модификации поверхности оксидов, например, поверхностным легированием металлами платиновой группы, которые могут влиять также на электронные и на каталитические свойства оксидов.

Введение благородных металлов в полупроводниковые оксиды широко используется при создании газочувствительных материалов, при этом функциональные свойства материала существенно зависят от характера распределения легирующих добавок между объемом и поверхностью оксида. Химические методы синтеза приводят к тому, что легирующая добавка равномерно распределяется в объеме оксидной матрицы до необходимых мольных концентраций - порядка единиц процентов. Однородное распределение примеси по объему пленки достигается при синтезе методами золь-гель или пиролиза аэрозоля. Физические методы легирования тонких пленок: магнетронное распыление, ионная и лазеро-плазменная имплантация и осаждение, приводят к неоднородному распределению легирующей примеси преимущественно на поверхности материала. При этом величину концентрации добавок контролировать гораздо сложнее, вследствие увеличения влияния поверхностных эффектов на процессы агломерациии и диффузии самих добавок.

Целью работы является определение оптимальных условий лазерного синтеза тонкопленочных материалов на основе диоксида олова для газовых сенсоров и систематическое исследование влияния структуры, состава и энергетических параметров плазмы Pd и Pt на электрофизические характеристики, определяющие сенсорные свойства пленок.

В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Создать экспериментальный комплекс для исследования зарядового состава и энергетических характеристик лазерной плазмы.

2. Исследовать процессы лазерной абляции палладия, платины и олова, скорости роста пленок металлов на диэлектрических подложках в зависимости от плотности потока энергии лазерного излучения и напряженности внешнего электрического поля. На основе экспериментальных данных определить адекватную феноменологическую модель лазерной абляции.

5. Синтезировать методами лазерной абляции металлоксидные нанокристаллические пленки на основе Sn02, исследовать их структуру, состав, морфологию, провести моделирование профилей распределения легирующих металлов, сравнить результаты модельных расчетов с экспериментальными данными вторичной масс-спектрометрии.

6. Исследовать электрофизические свойства и газочувствительность синтезированных пленок, определить оптимальные по газочувствительности параметры лазерного синтеза: плотность потока энергии излучения Kr-F лазера, зарядовый состав и структура лазерной плазмы, поверхностную концентрацию легирующих добавок.

Актуальность работы обусловлена не только необходимостью развития метода лазерной абляции для синтеза тонких пленок, но и практическим применением пленочных сенсоров на основе диоксида олова для детектирования токсичных и взрывоопасных газов.

Материал диссертации расположен в следующем порядке - в первой главе (литературный обзор) представлен анализ работ по экспериментальным и теоретическим исследованиям лазерной плазмы металлов, методам лазерного синтеза оксидных пленок и модификации поверхностных свойств материалов при плазменном и ионном воздействии. Вторая глава посвящена описанию условий эксперимента: представлена схема экспериментальной установки, дано обоснование методов измерения и технические характеристики приборов, приведены основные результаты экспериментов по электростатическому зондированию и измерению зарядового состава и структуры лазерной плазмы Pd и Pt. В третьей главе приводится описание метода лазерного синтеза металлоксидных нанокристаллических пленок на основе Sn02, результаты экспериментальных исследований структуры, состава, морфологии и моделирования профилей распределения легирующих металлов по толщине пленок. Работа завершается (четвертая глава) исследованием электрофизических и газочувствительных свойств синтезированных нанокристаллических пленок: S11O2, SnC^Pd), Sn02(Pd,Cu) и Sn02(Pt).

Основные положения выносимые на защиту: результаты экспериментальных исследований зарядового состава и распределения по кинетическим энергиям ионов в квазинейтральной лазерной плазме Pd и Pt в зависимости от плотности потока энергии лазерного излучения на мишенях; результаты экспериментальных исследований по изменению зарядового состава и структуры плазмы в неоднородных электрических полях; феноменологическая модель лазерной абляции металлов, основанная на совокупности полученных экспериментальных данных; феноменологическая модель профилей распределения легирующих металлов в пленках SnC>2 в зависимости от структуры и зарядового состава лазерной плазмы; влияние структуры, состава и энергетических параметров плазмы Pd и Pt на электрофизические характеристики, определяющие сенсорные свойства пленок на основе SnC>2 по отношению к водороду.

Заключение диссертации по теме «Химия твердого тела», Шатохин, Анатолий Николаевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Создан экспериментальный комплекс для исследования зарядового состава и энергетических характеристик лазерной плазмы. На базе этого комплекса методом лазерной абляции металлов в вакууме и температурно программируемым во времени окислением в воздухе синтезированы газочувствительные пленки Sn02(Pt), Sn02(Pd), Sn02(Cu,Pd).

2. В диапазоне плотностей потоков энергии от 2 до 100 Дж/см2 проведены исследования процесса лазерной абляции палладия, платины и олова, определены пороги абляции, скорости роста пленок металлов на диэлектрических подложках, структура, зарядовый состав и энергетические характеристики лазерной плазмы.

3. Предложена модель лазерной абляции, качественно объясняющая различия в степенях ионизации и энергетических характеристиках ионов Pd и Pt в плазме.

4. На основе компьютерных программ SRIM-TRIM проведено моделирование взаимодействия ионов плазмы палладия и платины с оксидной матрицей. Показано, что при превышении некоторых пороговых значений плотностей потока энергии лазерного излучения на мишенях Pt и Pd, изменяется относительное содержание кислорода в поверхностной области легированных пленок Sn02(M).

5. Определены оптимальные параметры лазерного синтеза: плотность потока энергии излучения Kr-F лазера, зарядовый состав и структура лазерной плазмы, поверхностная концентрация легирующих добавок, которые позволяют получить тонкие пленки на основе диоксида олова с максимальной чувствительностью и селективностью при детектировании водорода.

6. Впервые показано, что изменение структуры и зарядового состава лазерной плазмы платины существенно изменяет электрофизические свойства пленок Sn02(Pt) - от максимальной газочувствительности к водороду при легировании ионизированной плазмой, до отсутствия ее при легировании неравновесной плазмой с той же поверхностной концентрацией.

7. Предложена модель, объясняющая изменение электрофизических характеристик пленок, определяющих чувствительность по отношению к водороду, в зависимости от зарядового состава лазерной плазмы и концентрации легирующих металлов.

8. Предложен метод улучшения селективности мультисенсорных систем - неоднородное легирование пленок диоксида олова лазерной плазмой платины с различными поверхностными концентрациями, исследованы созданные на его основе прототипы интегральных планарных сенсоров SnCySnC^CPt), полученные результаты подтвердили правильность предложенного метода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа выполнялась при финансовой поддержке грантов ФНЦТП №08.01.081ф, РФФИ №01-03-32728, ИНТАС № 2000-0066, Государственным контрактом №108-24(00)-П.

Автор благодарит сотрудников лаборатории диагностики неорганических материалов кафедры неорганической химии: ст. преп. М.Н.Румянцеву за организацию проведения исследований структуры состава и морфологии пленок, аспирантов А.С. Рыжикова, О.В.Сафонову за проведение работ по синтезу оксидных пленок магнетронными методами и исследованию газочувствительности пленок на основе диоксида олова, сотрудников Института микроэлектроники РАН В.И.Бачурина, С.Г.Симакина за организацию и проведение SIMS исследований пленок, зав. каф. лазерной химии, профессора Ю.Я. Кузякова за ценные замечания по содержанию и оформлению работы. Особую благодарность автор выражает научному руководителю профессору A.M. Гаськову, зав. лаборатории лазерного синтеза, доц. Ф.Н.Путилину за помощь в организации и проведении экспериментов, а также в обсуждении и интерпретации полученных результатов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Шатохин, Анатолий Николаевич, 2007 год

1. Н.Б. Делоне. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. М.: Наука, 1989.

2. Дж.Рэди. Действие мощного лазерного излучения. Пер. с англ.- М.: Мир, 1974.

3. В.А. Бойко, О.Н. Крохин, Г.В. Склизков. Исследование параметров и динамики лазерной плазмы при острой фокусировке излучения на твердую мишень. В сб. Лазеры и их применение. Труды ФИАН, Т.76 , с. 186-228. М.: Наука, 1974.

4. J.Cheung, J.Horwitz. Pulsed Laser Deposition History and Laser-Target Interaction. Mater. Res. Bull.,2, p. 30-36 (1992)

5. F.Beech, I.W.Boyd. Laser Ablation of Electronic Materials. In Photochemical Processing of Electronic Materials. Ed. by I.W.Boyd and R.B. Jackman Academic Press, New York, (1991)

6. B.E. Knox. Mass spectrometric studies of laser-induced vaporization. I. Selenium Mater. Res. Bull., 3, p.329-336 (1968)

7. B.E. Knox, V.S. Ban, J. Schottmiller. Mass spectrometric studies of laser-induced vaporization. II. The bismuth-selenium system. Mater. Res. Bull., 3, p.337-348, (1968)

8. B.N. Chichcov, C. Momma, S. Nolte, F. von Alvensleben, A. Tunnermann. Femtosecond, picosecond and nanosecond laser ablation of solids. Appl. Phys.A, V.63, N.2, p. 109-115 (1996)

9. В. С. Жигалов. Лазерные технологии. Под ред. проф., д.т.н. А.А.Лепешева. Красноярск, 1998.

10. Rethfeld В., Anisimov S. On the stability of metal evaporation produced by an ultrashort laser pulse. JET? Lett, V.62,1.11, p.859-862 (1995)

11. V.S. Ban, D.A. Kramer. Thin films of semiconductors and dielectrics produced by laser evaporation. J.Matter.Sci., V.5, N.l 1, p.978-982, (1970)

12. S.G. Mayr, M.Moske, K. Samwer, M.E. Taylor, H. A. Atwater. The role of particle energy and pulsed particle flux in physical vapor deposition and pulsed-laser deposition. Appl. Phys Lett, (1999), V. 75,1. 26, pp. 4091-4093

13. S. Metev, M. Ozegowski, G. Sepold, S. Burmester. Plasma parameters in pulsed laser-plasma deposition of thin films. Appl. Surf. Sci. V.96-98, p.l 22125 (1996)

14. T. Venkatesan, S.M. Green. Pulsed Laser Deposition: Thin Films in a Flash. The Industrial Physicist (AIP), p.22-24 (1996)

15. H. Schwartz, H.A. Tourtelotte. Vacuum Deposition by High-Energy Laser with Emphasis on Barium Titanate Films J. Vac. Sci. Technol., V.6, 1.3, p. 373-378, (1969)

16. J.Cheung, G. Niizawa, J. Moyle, N.P.Ong, B.M. Paine, T. Vreeland Jr. HgTe and CdTe epitaxial layers and HgTe-CdTe superlattices grown by laser molecular beam epitaxy. J. Vac. Sci. Technol. A4, p.2086-2090 (1986)

17. J.Cheung, J. Madden. Growth of HgCdTe epilayers with any predesigned compositional profile by laser molecular beam epitaxy. J. Vac. Sci. Technol. B5, p.705-708 (1987)

18. J.Cheung, E.-H. Cirlin, N. Otsuka. Structure of nonrectangular HgCdTe superlattices grown by laser molecular beam epitaxy. Appl. Phys Lett. 53, p.310-312 (1988)

19. D.Lubben, S.A. Barnett, K. Suzuki, S. Gorbatikin, J.E. Green. Laser-induced plasmas for primary ion deposition of epitaxial Ge and Si films. J. Vac.Sci. Technol.ЪЪ, p.968-974 (1985)

20. H. Sankur, J. T. Cheung. Formation of dielectric and semiconductor thin films by laser-assisted evaporation. Applied Physics A: Materials Science & Processing. V.47, N.3 (1988) p. 271 284

21. H. 0. Sankur, W. J. Gunning, Deposition of optical thin films by pulsed laser assisted evaporation, Appl. Opt. 28, p.2806 (1989)

22. G. Helland. Homogenious semiconducting gas sensors. Sensors & Actuators,2, p.343-361(1982)

23. W. Gopel. Solid-state chemical sensors: atomistic models and research trends. Sensors & Actuators, 16, p. 167-193 (1989)

24. N. Barsan, U. Weimar. Conduction Model of Metal Oxide Gas Sensors. J. of Electroceramies,7, p. 143-167 (2001)

25. B.B. Розанов, O.B. Крылов. Спилловер водорода в гетерогенном катализе. Успехи химии, -66 (2), с.117-130 (1997)

26. L. Nanai, R. Vajtai, I. Kovacs, I. Hevesi. Structural Investigations and Microhardness of Metal Oxide Layer Grown by C02 Laser Light. J. Less Comm. Metals 142 (1-2), p.105-107 (1988)

27. L. Nanai, Vajtai R., Kovacs I., Hevesi I. On the Kinetics of Laser Light Induced Oxidation Constant of Vanadium. J. Less Comm. Metals, 152 (2), L23-L26(1989)

28. L. Nanai, R. Vajtai, I. Hevesi, D.A. Jelski, T.F.George. Metal Oxide Layer Growth under Laser Irradiation. Thin Solid Films. Ill (1), p.13-17 (1993)

29. L. Nanai, R. Vajtai, T.F.George. Laser-induced Oxidation of Metals; State of the Art. Thin Solid Films. 298, p. 160-164 (1997)

30. A.M. Ховив. Лазерный метод формирования оксидных пленок на поверхности проводящих твердых тел. Изд-во ВГУ., Воронеж, 1997.

31. A.M. Ховив, JI.B. Барсукова, В.З. Анохин. Термическое и лазернотермическое окисление титана в интервале температур 773-993К. Изв. РАН, Неорг. Матер.,Т.28, N5, с.1019-1021 (1992)

32. К. Steiner, G. Sulz, Е. Neske, Е. Wagner. Laser annealing of Sn02 thin-film gas sensors in single chip packages, Sens. & Actuat,.B 26-27, p.64-67 (1995)

33. Ю.А. Быковский, B.H. Неволин, В.Ю. Фоминский. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991.

34. JI.A. Новицкий. Оптические свойства веществ. //В спр: Физические величины, под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991, с.766-793.

35. Т.М. Лифшиц, А.Л. Мусатов. Электронная и ионная эмиссия. // Там же, с.567-592.

36. С.Д. Лазарев, Е.З. Мейлихов. Электрофизические свойства полупроводников. // Там же, с.454-538.

37. B.C. Егоров, И.Н. Хлюстиков. Электрические свойства металлов и сплавов. // Там же, с.437-453.

38. А.А. Радциг, В.М. Шустряков. Ионизация атомов и молекул. // Там же, с.411-429.

39. А.В. Елецкий. Элементарные процессы в газах и плазме. // Там же, с.391-410.

40. А.В. Инюшкин. Теплопроводность. // Там же, с.337-363.

41. Э.Б. Гельман. Плавление и кипение. // Там же, с.288-329.

42. М.Н. Хлопкин. Теплоемкость. // Там же, с. 197-220.

43. А.Дж. Сивере. Спектральная селективность сложных материалов. // В сб. Преобразование солнечной энергии. Вопросы физики твердого тела. Под ред. Б.Серафина. Пер. с англ.- М.: Энергоиздат, 1982, с.56-106.

44. А.Фаренбух, Дж. Аранович. Гетеропереходы и поверхностные явления в фотоэлектрических преобразователях. // Там же, с.227-291.

45. С.И. Анисимов, Б.С. Лукьянчук, А. Лучес. Динамика трехмерного расширения пара при импульсном лазерном испарении. ЖЭТФ, т. 108, вып. 1(7), с. 240-257(1995)

46. С. И. Анисимов, М. И. Трибельский, Я. Г. Эпельбаум Неустойчивость плоского фронта испарения при взаимодействии лазерного излучения с веществом. ЖЭТФ, т.51, с. 1597-1605 (1980)

47. С.И. Анисимов, Б.С. Лукьянчук. Избранные задачи теории лазерной абляции. УФН, т.172 (3), с.301-333 (2002).

48. С.И. Анисимов, Я.А. Имас, Г.С. Романов, Ю.В. Ходыко. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970.

49. S.I. Anisimov, N.A. Inogamov, A.M. Oparin, В. Rethfeld, Т. Yabe, M. Ogawa, V.E. Fortov. Pulsed laser evaporation: equation of state effects. Appl.Phys.A (Mater.Sci.&Proc.), V.69, N.6, p.617-620 (1999)

50. C.L. Liu, J.N. Leboeuf, R.F. Wood, D.B. Geobegan, J.M. Donato, K.R. Chen, A.A. Puretzky. Computational modeling of physical processes during laser ablation. Mater.Sci.& Engin.B,VAl, 1.1, p.70-77 (1997)

51. Т.Е. Itina, W. Marine, M. Autric. Mathematical modelling of pulsed laser ablated flows. Appl. Surf. Sci. V.154-155, p.60-65 (2000)

52. H. Horisawa, I. Kimura. Fundamental study on laser plasma accelerator for propulsion applications. Vacuum. V.65, p.389-396 (2002)

53. M.J. Grout, G.J. Pert, A. Djaoui. The effect of Coulomb explosion ion heating in optical-field ionised nitrogen X-ray laser schemes. Opt. Commun.,\.111, 1.1-6, p.333-345 (2000)

54. L. Feng, Yu-kun Ho. The gain of kinetic energy of particles during atom-ion collisions in an intense laser field. Phys.Lett.A, V.251,1.2, p. 121-125 (1999)

55. K. Mochiji, N. Itabashi, S.Yamamoto, H.Shimizu, S. Ohtani, Y. Kato, H. Tanuma, K. Okuno, N. Kobayashi. Desorption induced by electronic potential energy of multiply charged ions. Surf. Sci., 357-358, p.673-677 (1996)

56. A.T. Georges. Theory of the multiphoton photoelectric effect: A stepwise exitation process. Phys. Rev.B, V.51, N 19, p. 13735-13738 (1995)

57. L. Torrisi, L.Ando, S. Gammino, J. Krasa, L. Laska. Ion and neutral emission from pulsed laser irradiation of metals. Nucl.Instr.& Meth B, V.184, 1.3, p.327-336 (2001)

58. E.D. Palik (Ed.). Handbook of Optical Constant. Vol.11, Academic Press, New York, 1991.

59. D. von der Linde, K. Sokolowski-Tinten. The physical mechanisms of short-pulse laser ablation. Appl. Surf. Sci, V.154-155, p.1-10 (2000)

60. D. Martin, Т. Jacob, F. Stietz, B. Fricke, F. Trager. Site-selective, resonant photochemical desorption of metal atoms with laser light: manipulation of metal surfaces on the atomic scale. Surf. Sci, V.526 (1-2), L151-L157 (2003)

61. F. Stietz, M. Stuke, J. Viereck, T. Wenzel, F. Trager. Fundamental reactions in laser ablation of metals: defect-initiated bond breaking. Appl. Surf SHV. 127-129, p.64-70 (1998)

62. W. Hoheisel, M. Vollmer, F. Trager. Desorption of metal atoms with laser light: Mechanistic studies. Phys. Rev.B,У AS,1.23, p.17463-17476 (1993)

63. I. Lee, J.E. Parks, T.A. Callcott, E.T.Arakawa. Surface-plasmon-induced desorption by the attenuated-total-reflection method. Phys. Rev.B, V.39, 1.11, p.8012-8014 (1989)

64. A.M. Bonch-Bruevich, T.A. Vartanyan, Yu.N. Maksimov, S.G. Przhibel'ski, V.V. Khromov. Photodesorption and work function study of long-living excited electronic states on metal surfaces. Surf. Sci V.307-309, Parti, p.350-354(1994)

65. T. Gotz, M. Bergt, W. Hoheisel, F. Trager, M. Stuke. Non-thermal laser-induced desorption of metal atoms with bimodal kinetic energy distribution. Appl. Phys.A, V.63, N.4, p.315-320 (1996)

66. R. Stoian, D. Ashkenasi, A. Rosenfeld, M. Wittmann, R. Kelly, E.E.B. Campbell. The dynamics of ion expulsion in ultrashort pulse laser sputtering of A1203. Nucl.InstrA Meth.B, V.166-167, p.682-690 (2000)

67. R. Stoian, H.Varel, A. Rosenfeld, D. Ashkenasi, R. Kelly, E.E.B. Campbell. Ion time-of-flight analisis of ultrashort pulsed laser-induced processing of AI2O3. Appl. Surf Sci. 165, p.44-55 (2000)

68. A.J. Pedraza. Interaction of UV laser light with wide band gap materials: Mechanism and effects. Nucl.Instr.&Meth.B, V.141, p.709-718 (1998)

69. S. Amoruso, X. Wang, C. Altucci, C. de Lisio, M. Armenante, R. Bruzzese, R. Velotta. Thermal and nonthermal ion emission during high-fluence femtosecond laser ablation of metallic targets. Appl. Phys. Lett. У.77, 1.23, p.3728-3730, (2000)

70. Amoruso S., Wang X., Altucci C., de Lisio C., Armenante M., Bruzzese R., Spinelli N., Velotta R. Double-peak distribution of electron and ion emission profile during femtosecond laser ablation of metals. Appl. Surf. Sci, V.186,1.1-4, p.358-363 (2002)

71. I. Zergioti, M Stuke. Short pulse UV laser ablation of solid and liquid gallium. Appl. PhysA, V.67, N.4, p.391-395 (1998)

72. P.P. Pronko, S.K. Dutta, D. Du, R.K. Singh. Thermophysical effects in laser processing of materials with picosecond and femtosecond pulses. J. Appl. Phys, V.78,1.10, p.6233-6240 (1995)

73. S. Nolte, C. Momma, H. Jacobs, A. Tunnermann, B.N. Chichcov, B. Wellegehausen, H. Welling. Ablation of metals by ultrashort laser pulses. J. Opt. Soc. Am. B, V.14,1.10, p.2716-2722 (1997)

74. K. Furusawa, K. Takahashi, H. Kumagai, M. Midorikawa, M. Obara. Ablation characteristics of Au, Ag, and Cu metals using a femtosecond Ti:sapphire laser. Appl. Phys A, V.69, N.7, p.359-365 (1999)

75. S. Amoruso. Modeling of laser produced plasma and time-of-flight experiments in UV laser ablation of aluminium targets. Appl. Surf. Sci. V.138-139, p.292-298 (1999)

76. S. Amoruso, M. Armenante, V. Berardi, R. Bruzzese, R. Velotta, X. Wang. High fluence visible and ultraviolet laser ablation of metallic targets. Appl. Surf. Sci. V.127-129, p.1017-1022 (1998)

77. S. Amoruso, V. Berardi, R. Bruzzese, N. Spinelli, X. Wang. Kinetic energy distribution of ions in the laser ablation of copper targets Appl. Surf Sci. V.127-129, p.953-958 (1998)

78. L. Torrisi, S. Gammino, L. Ando, V. Nassisi, D. Doriac, A. Pedone. Comparison of nanosecond laser ablation at 1064 and 308 nm wavelength. Appl. Surf. Sci V.210,1.3-4, p.262-273 (2003)

79. Young-Ku Choi, Hoong-Sum Im, Kwang-Woo Jung. Temporal evolution of laser-ablated Co+ ions probed by time-of-flight mass spectrometry. Appl. Surf. Sci. V.150, p.152 -160 (1999)

80. Kevin H. Song, Xianfan Xu. Explosive phase transformation in excimer laser ablation . Appl. Surf. Sci. V.127-129, p.l 11-116 (1998)

81. X. Xu, G.Chen, K.H. Song. Experimental and numerical investigation of heat transfer and phase change phenomena during excimer laser interaction with nickel. Int. J. Heat Mass Transfer, V.42, L8, p.1371-1382 (1999)

82. A. Miotello, R. Kelly. Critical assessment of thermal models for laser sputtering at high fluences. Appl. Phys. Lett. V.67,1.24, p.3535-3537 (1995)

83. R. Kelly, A. Miotello. Comments on explosive mechanisms of laser sputtering. Appl. Surf Sci. V.96-98, p.205-215 (1996)

84. P. E. Dyer. Electrical characterization of plasma generation in KrF laser Cu ablation. Appl. Phys. Lett, V.55,1.16, p.1630-1632 (1989)

85. M.H. Либенсон. Фотофизические процессы и быстрые неустойчивости при ультракоротких импульсных лазерных воздействиях на металлы. В сб. под ред. И.П. Гурова и С.А. Козлова: Проблемы когерентной и нелинейной оптики: СПб: СПбГИТМО, с.26-43 (2002)

86. Асеева А.А., Либенсон М.Н. Неравновесный нагрев металла в условиях сильной лазерно-индуцированной электронной эмиссии. В сб. трудов 2-ой Международной конференции «0птика-2001». СПб: ИТМО, с. 159 (2001)

87. E. G. Gamaly, N. R. Madsen, M. Duering, A. V. Rode, V. Z. Kolev, B. Luther-Davies. Ablation of metals with picosecond laser pulses: Evidence of long-lived nonequilibrium conditions at the surface. Phys. Rev. B, 71, p. 174405-174416 (2005)

88. Л.Б. Беграмбеков. Модификация поверхности твердых тел при ионном и плазменном воздействии. М: МИФИ, 2001.

89. В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский, А.Г. Гнедовец, В.Е. Кошманов. Экспериментальные исследования и моделирование имплантации ионов из импульсной лазерной плазмы в импульсных электрических полях. ЖТФ, Т.75, вып.6, с.32-37 (2005)

90. J.F.Ziegler, J.P.Biersack. Ions in Solids (SRIM-TRIM) 28-024, IBM-Research, Yorktown, NY, USA.

91. Y.A. Bykovsky, A.S. Tsubin, K.I. Kozlovsky, A.E. Shikanov. Intense ion beams from laser plasma: production and application. Appl. Radiat. Isot., V.46, N.6/7, p.723-724.

92. Ahmed A.I. Khalil. Production of current and ion beams on a copper surface by laser radiation of various wavelengths under the presence of an applied electric field. Surface and Coatings Technology. V.200, 1.1-4, p. 774-779(2005)

93. В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский, И.В. Костычев, В.Е. Кошманов. Имплантация ионов и осаждение покрытий из лазерной плазмы в интенсивных импульсных полях. Тез. Докл. Научн. конф. МИФИ-2002, с. 1449

94. В.Е. Кошманов, A.JI. Смирнов,В.Ю. Фоминский. Исследование энергетического спектра ионов, имплантируемых из лазерной плазмы в импульсных электрических полях. Тез. Докл, Научн. конф. МИФИ-2003, с.1457

95. L. Torrisi, S.Gammino, A.M. Mezzasalma, J.Badziak, P Parys, J. Wolowski, E.Woiyna, J.Krasa, L.Laska, M. Pfeifer, K. Rohlena, F.P. Boody. Implantation of ions produced by the use of high power iodine laser. Appl. Surf. Sci., V.217,p.319-331 (2003)

96. B. Qi, R.M. Gilgenbach, M.C. Jones, M.D. Johnston, J.J. Lau, L.M. Wang, J. Lian, G.L. Doll, A. Lazarides. Diagnostic characterization of ablation plasma ion implantation. J. Appl. Phys. V. 93,1.11, p.8876-8883 (2003)

97. W. Ensinger. Plasma immersion ion implantation for metallurgical and semiconductor research and development. Nucl.Instr.& Meth B, V.120, p.270-281 (1996)

98. E.C. Jones, N.W. Cheung. Plasma doping optimization for ultra-shallow junction. Nucl.Instr.&Meth В, V. 121, p.216-220 (1997)

99. M. M. M. Bilek. Effect of sheath evolution on metal ion implantation in a vacuum arc plasma source. J. Appl. Phys. V. 89,1.2, pp. 923-927 (2001)

100. H. Kurosawa, S. Hasegawa, A. Suzuki. Plasma potential in the presence of an external electric field. J. Appl. Phys.,У.90,1.8, p.3713-3719 (2001)

101. L. P. Wang, B. Y. Tang, K. Y. Gan. Ion kinetic energy control in dual plasma deposition of thin films. J. Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, V.19,1.6, pp. 2851-2855 (2001)

102. X. Tian, R.K.Y. Fu, J.Chen, P.K. Chu, I.G. Brown. Charging of dielectric substrate materials during plasma immersion ion implantation. Nucl.Instr.& Meth В, V. 187, p.485-491 (2002)

103. Ю.М.Анненков, В.Ф.Пичугин, Т.С.Франгульян, В.Ф.Столяренко. Формирование проводящего состояния и его свойства в кристаллах оксида магния при облучении ускоренными ионами металлов. Физика и химия обработки материалов, Т.5, с. 5-13 (1999)

104. V. F. Pichugin, Т. S. Frangulian, Yu. Yu. Kryuchkov, A. N. Feodorov, A. 1. Riabchikov. Formation of conductive layers on dielectric substrates by ion bombardment. Nucl. Instrum. Meth. B, V.80/81, p.1203-1206 (1993)

105. H.P. Hubner, S. Drost. Tin oxide gas sensors: an analytical comparison of gas-sensitive and non-gas-sensitive thin films. Sensors & Actuators B, V.4, p. 463-466(1991)

106. A. Chaturvedi, V.N. Mishra, R. Dwivedi, S.K. Srivastava. Response of oxygen plasma-treated thick film tin oxide sensor array for LPG, CC14, CO and C3H7OH. Microelectronics Journal, V.30, p.259-264 (1999)

107. V.P. Godbole, R.D. Vispute, S.M. Chaudhari, S.M. Kanetkar, S.B. Ogale. Dependence of the properties of laser deposited tin oxide films on process variables. J. Mater. Res., V.5, N.2, p.372-377 (1990)

108. Cavicchi R.E., Tarlov M.J., Semancik S. Preparation of well-ordered, oxygen-rich Sn02(110) surfaces via oxygen plasma treatment, J. Vac. Sci. and Tech. A, 8(3), p.2347-2352 (1990)

109. Cavicchi R.E., Semancik S. Reactivity of Pd and Sn adsorbates on plasma and thermally oxidized Sn02(l 10), Surf Science, 257, p.70-78 (1991)

110. Fryberger T.B., Erickson J.W., Semancik S. Chemical and electronic properties of Pd/Sn02(110) model gas sensors. Surface and Interface Analysis, 14, p.83-89 (1989)

111. Fryberger T.B., Semancik S. Conductance response of Pd/Sn02(110) model gas sensors to H2 and 02. Sensors and Actuators В, 2, p.305-309 (1990).

112. Mizsei J. Activation technology of Sn02 layers by metal particles from ultrathin metal films. Sensors and Actuators B, 15-16, p.328-333 (1993)

113. Papadopoulos C.A., Avaritsiotis J.N. A model for gas sensing properties of tin oxide thin films with surface catalysts. Sensors and Actuators B, 28, p.201-210(1995)

114. C.B. Рябцев, E.A. Тутов, E.H. Бормонтов, А.В. Шапошник, А.В. Иванов. Взаимодействие металлических наночастиц с полупроводником вповерхностно-легированных газовых сенсорах. Физика и техника полупроводников, Т.35, с.869-873 (2001)

115. Быковский Ю.А., Неволин Ю.Н. Лазерная масс-спектрометрия. М.: Энергоатомиздат, 1985.

116. Методы исследования плазмы. Под ред. В. Лохте-Хольдгревена, М.: Мир, 1971.

117. Ш.Бабенко А.Н., Кругляков Э.П., Куртмуллаев Р.Х., Малиновский В.К., Федоров В.И. О границе применимости зондовых измерений в нестационарной плазме.- В сб. «Диагностика плазмы», вып.З, М.: Атомиздат, 1973.

118. Рик Г.Р. Масс-спектроскопия. М.:ГИТ-ТЛ, 1953.

119. М. Avrekh, O.R. Monteiro, I.G. Brown. Electrical resistivity of vacuum-arc-deposited platinum thin films. Appl. Surf. Sci., V.158, p.217-222 (2000)

120. H.B. Морозова, A.M. Гаськов, Т.А.Кузнецова, Ф.Н. Путилин, М.Н.Румянцева, В.И. Штанов. Получение поликристаллических пленок Sn02 и Sn02(Cu) методом лазерной абляции. Неорг. Матер. Т.32, с.326-332(1996)

121. Mizsei J., Sipila P., Lantto V. Structural Studies of Sputtered Noble Metal Catalists on Oxide Surfaces. Sensors and Actuators B, V.47, p. 13 9-144 (1998)

122. M.J.J. Jak, C. Konstapel, A. van Kreuningen, J. Verhoeven, J.W.M. Frenken. Scanning tunneling microscopy study of the growth of small palladium particles on Ti02(l 10). Surf Science, 457, p.295-310 (2000)

123. Secondary Ion Mass Spectrometry: Basic Concepts, Instrumental Aspects, Applications and Trends, by A. Benninghoven, F.G. Rudenauer, and H.W. Werner,Wiley, New York, 1987.

124. Ермаков C.M. Методы Монте-Карло и смежные вопросы. М.: Наука, 1971.

125. C.G. Fonstad, R.H. Rediker. Electrical Properties of High-Quality Stannic Oxide Cristals. J. Appl. Phys., V.42,1.7, p. 2911-2918 (1971)

126. Чеботин B.H. Физическая химия твердого тела. М.: Химия, 1982.

127. G. Sberveglieri, G. Faglia, S.Groppelli, P. Nelli, A. Camanzi. A new technique for growing large surface area Sn02 thin film (RGTO technique). Semicond. Sci. Technol, 5, p. 1231-1233 (1990)

128. W.S. Hu, Z.G. Liu, J.Z. Zheng, X.B. Hu, X.L. Guo, W. Gopel. Preparation of nanocrystalline Sn02 thin films used in chemisorption sensors by pulsed laser reactive ablation. J. of Materials Science: Materials in Electronics, 8, p. 155158 (1997)

129. Б. И. Шкловский, A. JT. Эфрос. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред. УФН, Т.117, вып.З, с.401-435 (1975)

130. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979.

131. И.В. Рожанский, Д.А. Закгейм. Моделирование электрических свойств поликристаллических керамических полупроводников с субмикрометровыми размерами зерен. Физика и техника полупроводников, т.39, вып. 5,2005, с. 608-615.

132. М. Batzill, U. Diebold. The surface and materials science of tin oxide. Progress in Surface Science,79, p.47-154 (2005)

133. А. Я. Беленький. Электронные поверхностные состояния в кристаллах. УФН, Т.134, вып. 1, с.125-147(1981)

134. Чикун В.В. Влияние поверхностных состояний на параметры диодов Шоттки. Поверхность. Физика, химия, механика, 3, с.53-56 (1992)

135. J.W. Gardner, P.N. Barlett. A brief history of electronic noses. Sensors and Actuators B, 18-19, p.211-220 (1994)

136. P.E. Keller, LJ. Kangas, L.H. Liden, S. Hashem, R.T. Kouzes. Electronic noses and their applications. IEEE Tac 95 Conf. Proc., Portland, USA, 1995.

137. S.G. Mallat. A Theory for multiresolution signal decomposition: the wavelet representation. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 11(7), p.674-693 (1989)

138. E. Comini. Metal oxide nano-crystals for gas sensing. Analytica Chimica Acta, V. 568, LI-2, p.28-40 (2006)

139. Антоненко В.И., Васильев А.А., Олихов И.М. Раннее обнаружение пожара. Полупроводниковые газовые сенсоры. Электроника, т.4, с.48-52 (2001)

140. J.R. Stetter, W.R. Penrose, Sheng Yao. Sensors, Chemical Sensors, Electrochemical Sensors, and ECS. Journal of The Electrochemical Society, 150(2), SI 1-S16 (2003)