Особенности импульсного лазерного напыления пленок в фоновом газе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат физико-математических наук Бобренок, Олег Филиппович

• Бобренок, Олег Филиппович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Бобренок, Олег Филиппович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОНОВОГО ГАЗА НА

1 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПЛЕНОК ПРИ ИХ ОСАЖДЕНИИ МЕТОДОМ ИЛИ

1.1. ВВЕДЕНИЕ

1.1.1. ЛАЗЕРНАЯ АБЛЯЦИЯ

1.1.2. СХЕМА ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО НАПЫЛЕНИЯ ПЛЕНОК

1.2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ НЕСТЕХИОМЕТРИИ В МНО- 26 ГОКОМПОНЕНТНЫХ ПЛЕНКАХ ПРИ ИЛН, ЗАВИСИМОСТЬ ТОЛЩИНЫ ОТ УГЛА

1.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

1.4. ЭКСПЕРИМЕНТ

1.5. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА 37 НАПЫЛЕННЫХ ПЛЕНОК

1.6. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности импульсного лазерного напыления пленок в фоновом газе»

2.1.1. КОНЦЕПЦИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОСТРУКТУРНЫЕ 55

ПЛЕНКИ

2.1.2. РОЛЬ КЛАСТЕРОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ НАНОСТРУКТУРНЫХ 64

ПЛЕНОК НАПЫЛИТЕЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ.

2.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ 66

2.2.1. УСТАНОВКА ИЛИ НАПЫЛЕНИЯ ПЛЕНОК 66

2.2.2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ 67 ПЛЕНОК

2.2.3. УСТАНОВКА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 69 ЛАЗЕРНОГО ФАКЕЛА

2.2.4. МЕТОДИКА АНАЛИЗА МОРФОЛОГИИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛЕНОК 73

2.3. ЭКСПЕРИМЕНТ 74

2.3.1. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ 74 МЕТОДОМ Я/7ЯИИХ СВОЙСТВА

2.3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ФАКЕЛА ПРИ АБЛЯЦИИ 83 КРЕМНИЯ МЕТОДОМ ВРЕМЯПРОЛЕТНОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ

2.4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 89

2.5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96

ГЛАВА НАПЫЛЕНИЕ МЕТАЛЛООКИДНЫХ ПЛЕНОК МЕТОДОМ 97

3 ИЛН И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КИСЛОРОДНОГО ОБМЕНА В ЬавгСиО ПЛЕНКАХ ПРИ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЯХ НА ПОВЕРХНОСТИ.

3.1. ВВЕДЕНИЕ 97

3.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ 99

3.3. ЭКСПЕРИМЕНТ И ОБСУЖДЕНИЕ 103

3.4. ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК 116

3.5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЛН и СУВ 124 ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ МЕТАЛЛООКИДНЫХ ПЛЕНОК

3.6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131

ВЫВОДЫ 133

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность проблемы: Метод импульсного лазерного напыления (ИЛН) пленок возник непосредственно с созданием первых мощных импульсных лазеров, которые были способны создать на мишени высокие плотности мощности лазерного излучения вплоть до 10 ГВт/см2 при длительностях лазерного импульса менее 100 не. Такие высокие плотности мощности обеспечивают мгновенное испарение материала мишени, на которой фокусируется лазерный пучок, в результате образуется лазерный факел, который расширяется в вакуум или в атмосфере фонового газа. Лазерный факел обеспечивает перенос испаренного материала из мишени на подложку, где и происходит рост пленок. В сравнении с другими физическими методами напыления пленок (термическое, электронно-лучевое, магнетронное напыление и т.п.), метод ИЛН обладает рядом особенностей, которые позволили ему занять свою нишу в технологиях получения пленок:

Во-первых: огромные мгновенные плотности мощности лазерного излучения, которые используются при напылении, приводят к тому, что тонкий поверхностный слой вещества мгновенно испаряется с сохранением стехиометрии исходной мишени. Вопрос о стехиометрическом переносе вещества приобретает принципиальное значение при получении пленок из многокомпонентных материалов, т.к. при не сохранении стехиометрии на подложке может происходить образование нескольких фаз и пленка не будет являться однородной по своему составу и свойствам.

Во-вторых: метод ИЛН позволяет проводить напыление пленок в широком диапазоне давлений фонового газа в вакуумной камере в процессе напыления от ~ 10"6 до ~ 1 Topp, поскольку газ не является препятствием для лазерного пучка. Это имеет важное значение при получении пленок из некоторых материалов, т.к. ряд многокомпонентных металлооксидов при температурах, обычно используемых для напыления пленок (500-800С0), могут иметь высокое равновесное парциальное давление кислорода или некоторых летучих элементов (таких как РЬ или Т1 ) над поверхностью растущей пленки. Напыление при меньших давлениях фонового газа приводит к нарушению стехиометрии пленки и соответственно к невозможности получения качественных пленок.

В-третьих: это простота метода и его гибкость, т.е. возможность быстро изготовить, запустить установку или модернизировать ее под конкретный вид задач. В сочетании с тем, что ИЛН можно получать пленки из любых материалов этот метод в настоящее время наиболее широко используется в исследовательских лабораториях всего мира при решении широкого класса материаловедческих задач связанных с получением пленок и исследованием их свойств.

Открытие Мюллером и Бернольдцем в 1986 году высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) в многокомпонентных металлооксидных керамиках придало новый импульс дальнейшему развитию теории и технологии метода ИЛН. Необходимость получения качественных пленок из многокомпонентных ВТСП керамик, показала, что метод ИЛН позволяет получать пленки ВТСП, которые превосходят по качеству полученные с помощью других напылительных методик. При этом в полной мере проявились преимущества метода (отмеченные выше).

Стехиометрический перенос вещества из мишени на подложку, при котором состав растущей пленки практически полностью повторяет состав исходной мишени. При правильном выборе температуры, давления фонового газа и ряда других параметров напыления происходит послойный рост ВТСП пленки с необходимой структурой и фазой.

Проведение процесса осаждения пленок в атмосфере фонового газа позволяет получать пленки in situ. Равновесное давление кислорода над поверхностью УВа2Сиз07 керамики и равновесное давление паров талия для керамик на основе системы Tl-Ba-Ca-Cu-O составляют ~ 10"1 Topp при температурах 700-800С0. Поэтому при напьшении пленок из этих материалов для образования нужной фазы необходимо поддерживать давление кислорода или соответственно паров талия не менее ~ 10"1 Topp над поверхностью пленки. Последующий отжиг в кислороде или парах металла может частично восстановить нарушенную стехиометрию, но качество пленки при этом ухудшается, а также существенно усложняется и сам процесс получения пленок.

В силу этих причин метод ИЛН наиболее часто используется для напыления пленок многокомпонентных металлооксидов (ВТСП, сегнетоэлектрики и т.п.) и позволяет получать высококачественные пленки из этих материалов, которые находят свое применение для создания различных устройств на основе пленочных технологий.

В ряде работ посвященных исследованию процесса стехиометрического переноса вещества мишени на подложку (при распылении многокомпонентных' материалов лазерным импульсом), показано, что при определенных условиях ИЛН состав полученной пленки может отличаться от состава исходной мишени. В связи с этим изучение физико-химических процессов, происходящих при переносе вещества из многокомпонентной мишени на подложку при ИЛН пленок, является одной из ключевых задач в развитии фундаментальных основ метода ИЛН. Результаты этих исследований находят свое применение в технологии получения пленок из многокомпонентных материалов методом ИЛН. В данной работе также исследовался эффект отклонения состава пленки от состава мишени при некоторых условиях их осаждения в фоновом газе и предложена физическая модель качественно описывающая этот процесс.

Еще одной важной особенностью метода ИЛН является то, что при испарении вещества и последующем разлете лазерного факела в фоновый газ могут создаваться условия благоприятные для конденсации частиц в газовой фазе и образованию кластеров. В процессе испарения мишени время воздействия лазерного излучения на материал мишени чрезвычайно мало, обычно оно составляет ~5-^20 не, поэтому в начальной стадии разлета лазерного факела реализуются высокие плотности испаренного вещества. При высоких плотностях испаренного вещества в лазерном факеле происходят интенсивные процессы кластерообразования и на подложку в процессе роста пленки поступает поток который может содержать значительную долю кластерной составляющей. Например, при ИЛН пленок YBa2Cu307 в атмосфере кислорода с давлением ~ 0,2 Topp около 40% вещества переносимого на подложку из мишени поступает в виде кластеров. Кластеры играют важную роль в процессах формирования пленок, известно, что наличие кластеров в потоке осаждаемых частиц приводит к изменению условий формирования пленок по сравнению с равновесными. Так, например рост эпитаксиальных пленок на подложках со значительным структурным несоответствием по отношению к напыляемому материалу гораздо легче происходит при высоком содержании кластеров в потоке осаждаемых на подложку частиц, причем, если реализовать безкластерный режим напыления эпитаксиальную пленку вырастить не удается.

В настоящее время одним из приоритетных направлений развития фундаментальной и прикладной физики является направление, которое определяется приставкой нано-. Нанонаука, нанотехника и нанотехнология открывают новую эру в фундаментальных исследованиях, объединяя науку, и технику. Сама возможность работы на атомарно-молекулярном уровне (с последующей атомной сборкой больших структур с принципиально новыми свойствами) создает беспрецедентные возможности для технологии и требует качественно нового понимания природы наноразмерных строительных блоков. Таким образом, речь идет о возможности создания на основе атомной сборки сложных структур и управления их физическими свойствами.

Еще до возникновения терминов нанонаука и нанотехнология, напылительными методами получали и исследовали ультрадисперсные нанопорошки, тонкие пленки и кристаллические пленки с характерным размером зерен -10 нм. Поэтому в настоящее время метод ИЛН активно используется для получения наноразмерных объектов и исследования их свойств. Одним из перспективных направлений исследования нанообъектов и использования их в технологиях являются полупроводниковые материалы. Открытие в 1991 г. Канхамом видимой фотолюминесценции в новом наноструктурном объекте - пористом кремнии вызвало исследовательский бум в области наноструктур на основе полупроводниковых материалов. При размерах наноматериала порядка десятка нанометров в них имеют место квантово-размерные эффекты и их физические свойства отличаются от свойств массивных объектов.

Использование напылительные технологий, особенно метода ИЛН позволяет получать такие нанотруктурные объекты из полупроводниковых материалов. Особое значение приобретает то, что в лазерном факеле при его разлете происходит формирование кластеров, которые уже являются наноразмерными объектами. Можно предположить, что при напылении пленок, наличие наноразмерных кластеров в потоке осаждаемых на подложку частиц может играть ключевую роль в процессе формирования пленочных наноструктур. Кластеры, попадая на подложку, могут послужить основой для формирования наноструктуры пленок, а вариация содержания кластеров в общем потоке частиц, их средних размеров и энергии позволит контролируемо изменять масштаб структурных неоднородностей. Помимо актуальности этой темы в свете понимания роли кластеров при формировании нанострутурных пленок из лазерной плазмы, такие исследования позволят получать пленки, обладающие квантово-размерными оптическими эффектами свойственными нанообъектам. Подобные пленки являются уникальным объектом для исследований квантово-размерных эффектов. Поэтому разработка методик получения наноструктурных пленок из полупроводниковых материалов методом ИЛН, представляет интерес, как для фундаментальной физики, так и для возможных технологических применений.

В последние десятилетия лавинообразно растет количество новых материалов, которые находят свое применение в различных областях науки и техники. Как правило, это многокомпонентные материалы, состоящие из четырех и более химических элементов. Это ВТСП керамики, сигентоэлектрические материалы, используемые в электронике, ионные проводники и электролиты, каталитические покрытия и т.п. Большинство из этих материалов для их дальнейшего использования в промышленности необходимо получать в виде пленок. Из всех используемых методов осаждения, метод ИЛН является единственным, который позволяет наиболее просто и оперативно решить задачу получения пленок из многокомпонентных материалов любой сложности. Единственной, что ограничивает его полное доминирование в технологических процессах получения пленок из многокомпонентных материалов это относительно высокая стоимость получения пленок, связанная с высокой стоимостью лазерного оборудования и проблема получения пленок на поверхностях большой площади. Однако в области высоких технологий существует огромная ниша, связанная с изготовлением мелкосерийных партий приборов и устройств в которых нет альтернативы методу ИЛН.

В данной работе был проведен полный комплекс экспериментов по получению методом ИЛН пленок их многокомпонентных металлооксидных керамик Ьа^Зго^СиО^ исследованию процессов окислительно-восстановительных реакций на поверхности этих пленок. Эксперименты проводились с целью изучения возможности создания на основе полученных пленочных структур быстродействующих газовых сенсоров. Помимо научной ценности полученных результатов, с использованием метода ИЛН, были созданы газовые датчики и на их основе, был разработан и испытан портативный газовый анализатор.

Цель работы

1). Изучение процессов массопереноса вещества на подложку при импульсном лазерном испарении многокомпонентной металлооксидой керамики УВа2Сиз07. Исследование влияния условий лазерного напыления пленок в фоновом газе на неоднородность распределения вещества и элементного состава по поверхности пленок;

2).Разработка методики формирования наноструктурных пленок кремния с использованием метода импульсного лазерного напыления. Исследование процессов кластерообразования в лазерном факеле при осаждении кремниевых пленок. Изучение спектров фотолюминесценции полученных пленок;

3). Разработка методики осаждения тонких пленок из многокомпонентной Ьа1.58г0.5СиО4 керамики. Изучение механизмов кислородного обмена в этих пленках. Разработка на основе полученных тонких пленок газовых датчиков для регистрации содержания газов-восстановителей в атмосфере.

Научная новизна:

1). Экспериментально исследовано влияние условий лазерного осаждения на стехиометрический перенос вещества из мишени на подложку при ИЛН многокомпонентных У^агСизОу пленок. Предложена физическая модель, качественно описывающая этот эффект - модель «диффузии частиц испаренного вещества к подложке через ударно сжатый слой буферного газа»;

2). Разработана методика получения наноструктурных пленок кремния методом ИЛН. Методом времяпролетной масс-спектрометрии исследован процесс разлета факела при лазерной абляции кремния и определены условия, при которых происходит рост наноструктурных пленок;

3). Разработана методика получения тонких пленок из Ьа^Бго^СиС^ керамики методом ИЛН. Изучена кинетика кислородного обмена в пленках La1.5Sro.5CuO 4 при окислительно-восстановительных реакциях на их поверхности. Получены значения энергий активации десорбции кислорода в атомарной и молекулярной форме с поверхности пленок, а так же адсорбции кислорода.

Практическая ценность:

1). Получены экспериментальные данные по возникновению нестехиометрии в У1Ва2Си307 пленке при ИЛН в фоновом газе. Предложено аналитическое выражение, качественно описывающее угловое распределение нестехиометрии в пленке. Полученные данные позволяют определить параметры лазерного осаждения в технологическом процессе напыления многокомпонентных пленок, при котором состав пленки будет соответствовать составу мишени наилучшим образом.

2). Разработана методика осаждения наоструктурных пленок кремния, которые обладают люминесценцией в видимом спектральном диапазоне. Методика позволяет получать пленки с различным масштабом наноструктуры и различными люминесцентными свойствами.

3). Разработан, изготовлен и испытан портативный быстродействующий газоанализатор для регистрации газов восстановителей. На основе тонких пленок Ьа1.58г0.5СиО4 полученных методом ИЛН разработан миниатюрный пленочный газочуствительный датчик (1x1 мм2) позволяющий регистрировать содержание газов восстановителей в атмосфере в концентрации до 50 ррт.

Научные положения выносимые на защиту:

1). Результаты исследования возникновения нестехиометрии в пленках У1Ва2Сиз07 их осаждении методом ИЛН в фоновом газе. Физическая модель возникновения нестехиометрического переноса при осаждении пленок методом ИЛН в фоновом газе.

2). Экспериментальные данные по осаждению наноструктурных люминесцирующих пленок кремния методом ИЛН. Результаты экспериментов по диагностике лазерного факела полученного при абляции кремния методом время пролетной масс-спектрометрии.

3). Результаты исследования кинетики кислородного обмена в пленках Ьа].58г0.5СиО4.

Апробация результатов:

Основные результаты исследований, изложенные в диссертации докладывались и обсуждались на:

- European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS'93), Oct. 4-8, 1993, Gottingen, Germany;

- International Conference on the Structure of Surfaces (ICSOS-5), July 8-12, 1996, Cedex, France;

- E-MRS SPRING MEETING SYMPOSIA, Strusbourg, France, June 1996;

- EUROMECH Colljquium 363 "Mechanics of Laser Ablation", Novosibirsk, Russia, 23-26 June, 1997;

- 9th International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters, 1-5 September, 1998, Lausanne, Switzerland

- European Material Research Society Spring Meeting EMRS'98, June 16-19, 1998, Strasbourg, France

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 122 наименований. Работа содержит 140 стр., в том числе 43 рисунков и 2 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Бобренок, Олег Филиппович

выводы

1). Установлено влияние условий осаждения на степень нестехиометрического переноса вещества из мишени на подложку при ИЛН пленок из многокомпонентной керамики УВа2Сиз07 в атмосфере кислорода.

2). Предложена модель диффузии частиц испаренного вещества через ударно-сжатый слой фонового газа, которая предполагает, что нестехиометричный перенос вещества в многокомпонентных пленках возникает при диффузии частиц сквозь ударно-сжатый слой фонового газа к поверхности подложки, при его остановке вблизи подложки. Показано, что экспериментальные данные хорошо согласуются с оценками, полученными на основании модели;

3). Изучены условия формирования наноструктурных пленок кремния, обладающих фотолюминесценцией в видимом диапазоне длин волн при их осаждении методом ИЛН. Установлена корреляция между люминесцентными свойствами кремниевых пленок и характерным размером их наноструктуры. Показано, что с увеличением доли кластеров в потоке осаждающего на подложку вещества, характерный размер наноструктуры уменьшается;

4). Изучены процессы кислородного обмена при окислительно-восстановительных реакциях на поверхности тонких Ьа158г0.5СиО4 пленок, полученных методом ИЛН. Определены лимитирующие стадии процессов входа/выхода «решеточного» кислорода. Показано, что десорбция кислорода с поверхности может происходить, как в атомарной, так и в молекулярной форме;

5). Проведены оценки энергии активации диффузии кислорода в пленке, десорбции кислорода с поверхности пленки в молекулярной и атомарной форме для металлооксидных Ьа1.58го.5Си04 пленок;

6). Разработана конструкция быстродействующего пленочного газового сенсора и изготовлен прибор газоанализатор для измерения концентрации газов восстановителей (СО, СН4, Н2, С2Н5ОН)

3.6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований окислительно-восстановительных реакций на поверхности La1.5Sro.5Cu.O4 пленок толщиной от 50 до 200 нм, полученных методом ИЛН в фоновом газе, было показано что:

1). При выходе решеточного кислорода из пленки лимитирующей стадией процесса является десорбция кислорода с поверхности;

2). Экспериментально показано, что десорбция кислорода с поверхности пленки может происходить как в атомарной, так и в молекулярной форме;

3). При входе кислорода в пленку или выхода его в присутствии газов восстановителей лимитирующей стадией является диффузия кислорода в пленке;

4). Измерены энергии активации диффузии решеточного кислорода в пленке Е^я- = 0,93 эВ, десорбции кислорода с поверхности пленки в атомарной форме Е2 = 1,64 эВ и десорбции кислорода в молекулярной форме Е3 = 1,42 эВ;

5). Измерена концентрационная зависимость чувствительности пленок в парах этанола, их предельная чувствительность составила 50 ррт;

6). Разработана конструкция быстродействующего пленочного датчика и изготовлен прибор-газоанализатор для регистрации этанола в атмосфере.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Бобренок, Олег Филиппович, 2010 год

1. Э.Ф. Лазнева// Лазерная десорбция. Изд. Ленинградского универс., 1990.

2. Ed. J. С. Miller //Laser ablation, Springer, Berlin, 1994.

3. R.F. Haglund, Jr and N. Itoh // Electronic processes in laser ablation from insulatorsand semiconductors, in: Physics and Applications, ch. 2, Ed. J.C. Miller, Springer Series in Materials Series in Materials Science 28 (1994) pp.11-52.

4. R. Kelly // J. Chem. Phys. 92 (1990) 5047.

5. K.Hattori, A. Okano, Y. Nakai, N. Itoh and R.F. Haglund, Jr. // J. Phys.: Condens.1. Metter3 (1991), p.1001.

6. Y.Kumazaki, Y. Nakai and N. Itoh // J. Phys. Rev. Lett. 59 (1987) p. 2883.

7. Y.Kumazaki, Y. Nakai and N. Itoh // Surf. Sci. Lett. 184 (1987) L445.

8. M. Affatigato, R.F. Haglund, Jr., K. Tang and C.H. Chen // Appl. Phys. Lett. 651994) p. 1751.

9. R.F. Haglund, Jr. // Microscopic and mesoscopic aspects of laser-indused desorptionand ablation, Appl. Surf. Scien., 96-98 (1996) pp.1-13.

10. L.K. Saenger // On the origin of spatial nonuniformities in the composition of pulsed-laser-deposited films, J.Appl.Phys. 1991, 70, N15, pp. 5629-5635.

11. R. Kelly, R.W. Dreyfus // Reconsidering the mechanisms of laser sputtering with Knudsen-layer formation taken into account, Nuclear Inctr. and Meth. In Phys. Research, B32, 1988, pp. 341-348

12. R.K. Singh, N. Biunno and J. Narayan // Microstructural and compositional variations in laser-deposited superconducting thin films, Appl. Phys. Lett., 1988. vol. 53, pp. 2701-2703.

13. T. Venkatesan, X.D. Wu, A. Inam, L.B. Wachman // Observation of two disting components during pulsed laser deposition of HTSC films, Appl. Phys. Lett., 1988., v. 52, No 14, pp. 1193-1195.

14. D.K. Fork, Т.Н. Gebaile, L.B. Boyce, F. A. Ponce, R.I. Lohnson // Fabrication and properties of BiSrCaCuO thin films made using pulsed laser deposition, IEE Transaction on magnetics. 1989, vol.55, No. 2, 1989.

15. A. Giardini Guidoni, R. Kelly, A. Mele, and A. Miotello // Heating effects and gas-dynamic expansion of the plasma plume produced by irradiating a solid with laser pulses. Plasma Sources Sci. Technol., 1997, vol.6, pp. 250-269.

16. D.B. Geohegan, A.A. Puretzky // Laser ablation plume Thermalization dynamics in background gases: combined imaging, optical absorption and emission spectroscopy, and ion probe measurements, Appl. Surf. Scien., 1996, No 96 98, pp. 131-138

17. H. Shittenhelm, G. Callies, A. Straub, P. Berger, and H. Hugel // Measurements of wavelength-dependent transmission in eximer laser-induced plasma plumes and their interpretation. J. Phys. D: Appl. Phys., 1998, vol. 31, pp. 418-427.

18. K.R. Chen, J.N. Leboeuf, R.F. Wood, D.B.Geohegan, J.M. Donato, C.L. Liu, A.A.Puretzky // Laser-solid interaction and dynamics of laser-ablated materials. Appl. Surf. Scien., 1996, No 96 98, pp. 45-49

19. J.N. Leboeuf, K.R. Chen, J.M. Donato, D.B.Geohegan, C.L. Liu, A.A.Puretzky, R.F. Wood // Modeling of dynamical processes in laser ablation, Appl. Surf. Scien., 1996, No 96-98, pp. 14-23.

20. A. Miotello, R. Kelly // Critical assessment of thermal models for laser sputtering at high fluences, Appl. Phys. Lett., vol. 67, No. 24, pp.3535-3537.

21. B. Strizker, A. Pospieszczyk, J.A. Tagle // Measurement of lattice temperature of silicon during pulsed laser annealing, Phys. Rev. Lett., 1981, vol. 47, No 5, pp. 365 -358

22. M. Aden, E.W. Kreutz and A. Voss // Laser-induced plasma formation during pulsed laser deposition. J. Phys. D: Appl. Phys., 1993, vol. 26, No 12, pp. 15451553.

23. N.M. Bulgakova, A.V. Bulgakov // Dynamics of laser ablation of YBaCuO superconductor: effect of ionization/recombination processes, Proceeding of SPIE Conference: Laser- induced thin film processing, San Jose, California, vol. 2403, pp. 87- 94.

24. P.E. Dyer, A. Issa and P.H. Key // Dynamics of eximer laser ablation of superconductors in an oxygen environment, Appl. Phys. Lett., vol. 57, No 2, pp. 186 188.

25. M. Aden, Е. W. Kreutz and A. Voss // Laser-induced plasma formation during pulsed laser deposition, J. Phys. D: Appl. Phys., 1993, vol. 26, No 12, pp. 1545 -1553

26. M. Aden, E. Beyer, G. Herziger and H. Kunze // Laser-induced vaporization of a metal surface, J. Phys. D: Apll. Phys., vol.25, No 1, pp. 57-65.

27. M.P. Предтеченский, А.П. Майоров // Разлет лазерной плазмы в условиях напыления ВТСП пленок. СФХТ, 1993, т. 6, No 5, с.1018-1032.

28. M.R. Predtechensky, А.Р. Mayorov // Laser plasma expansion in oxygen at laser deposition of HTSC films: physics and theoretical model. Appl. Superconduct., 1993, v. 1, No 10-12, pp. 2011-2017.

29. A.V. Bulgakov, M.R. Predtechensky, A.P. Mayorov // Transport of neutral atoms, monoxides and clusters in the plume produced by laser ablation of YBaCuO in oxygen. Appl. Surf. Scien., 1996, No 96 98, pp. 159-163

30. A.B. Булгаков, Б.Н. Козлов, А.П. Майоров, И.И. Пилюгин, М.Р. Предтеченский, В.Г. Щебелин // Тепловая структура облака вещества, испаренного импульсом лазерного излучения. Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, вып. 21, стр. 18-22.

31. S. Witanachchi, H.S. Kwok, X.W. Wang and D.T. Shaw // Deposition of superconducting YBaCuO films at 400C° without postanneling. Appl. Phys. Lett. 53(3), 1988, pp. 234-235.

32. R.V.Kolinsky, P. May, M.R. Harrison, P. Miller, RJ. Chad, D. Jedamzik // Superconducting thin films of BiSrCaCuO deposited using free-lasing infra-red Nd:YAG laser. Electrron. Lett., 1988, vol. 24, No 19, pp. 1204-1205.

33. J. Frohlingsdorf, W. Zander, B. Stritzker // Direct preparation of higt-T superconducting films by laser ablation. Solid State Comm., vol. 67, No. 10, pp. 965-966, 1988.

34. J.E. Alfonso, M.J. Martin, J. Mendiola, K. Polgar, C. Zaldo // Pulsed laser deposition of selenidte films intended for photorefractive damage free waveguides. Appl. Surf. Scien., 1996, No 96 98, pp. 791-794

35. C.N. Afonso, J.M. Ballesteros, J. Gonzalo, G.C. Righini, S. Pelli // Rate-earth doped glass waveguides prepared by pulsed laser deposition. Appl. Surf. Scien., 1996, No 96-98, pp. 760-763.

36. А.И. Головашкин и др.// В кн. Тезисы докладов II Всес. конф. по ВТСП, Киев, 1989, т.2, с. 189.

37. Е.Н. Руденко и др. // В кн. Тезисы докладов II Всес. конф. по ВТСП, Киев, 1989, т.2, с.260.

38. А.А. Иванов, П.В. Братухин, С.Г. Галкин и др. // СФХТ, 1992, No 4, ст. 724731.

39. R.K. Singh, O.W. Holland, and J. Narayan, J. Appl. Phys. 68, 233 (1990)

40. T.Venkatesan, X.D Wu., A.Inam, L.B.Wachtman // Observation of two distinct components during pulsed laser deposition of high T superconducting films, Appl. Phys. Lett., 1988, v.52, 44, pp.1193-1195

41. R.K. Singh, and J. Narayan // Pulsed-laser evaporation technique for deposition of thin films: Physics and theoretical model. Phys. Rev. В 41, 8843 (1990).

42. R.K. Singh, N. Biunno, and J. Narayan // Microstructural and compositional variations in laser-deposited superconducting thin films, Appl. Phys. Lett., 1988, v.53, No 11, pp. 1013-1015.

43. Lynds L., Weinberger B.R., Potepka D.M., Peterson G.G. and Lingsay M.R. // High temperature superconducting thin films: the physics of pulsed laser ablation, Physica C, 1989, Vol. 159, pp 61-69

44. O.Auciello, A.R. Kraus, J. Santiago-Aviles, A.F. Shreiner, and D.M.Gruen // Surface compositional and topographical changes resulting from eximer laser impacting on YBaCuO single phase superconducting, Appl. Phys. Lett., 1988, v. 52, No 3, pp.239-241.

45. Sudarsun U., Cody N.W., Bozack M. and Solanki R. // Eximer laser-induced sputering of YBaCuO. J. Matter. Res., 1988, Vol. 3, !5, pp. 825-829

46. An C., Lu. D., Zhon F., Fan Y., and Li Z. // Effect of factors on properties of supercondacting thin films prepared by laser ablation, The Beijing Intern. Conf. on High T Superconducting. China, Sept. 4-8, 1989

47. Y. Watanabe, Y. Seo, M. Tanamura, H. Asami, and Y. Matsumoto // Compositional distribution of laser deposited films and rapid sequential pulsed laser deposition. J. Appl. Phys., 1995, v. 78, No 15, pp. 5126-5135.

48. R.E.Muenchausen, K.M. Hubbard, S. Foltyn, R.C. Estler, N.S. Nogar, C. Jenkins // Effect of beam parameters on eximer laser deposition of YBaCuO, Appl. Phys. Lett., 1990, v.56, pp.578-580.

49. R.A. Neifeld, S. Gunapala, C. Liang, S.A. Shaheen, et. al. // Systematic of thin films formed by eximer laser ablation: Results on SmBaCuO, Appl. Phys. Lett., 1988, v. 53, No 8, pp. 703-704.

50. J. Narayan, N. Bionno, R. Singh, O.W. Holland, and O. Auciello, Formation of thin superconducting films by the laser processing method, Appl. Phys. Lett., 1987, v. 51, No 22, pp. 1845-1847.

51. C.H. Becker and J.B. Pallix // Laser ablation of bulk YBaCuO and cluster emission., J. Appl. Phys, vol. 64, No 10, 1988, pp. 5152-5156.

52. J.A. Zimmerman, C.E. Otis, W.R. Creasy // Morfology and reactivity of ions and clusters ions produced by the laser ablation of YBaCuO superconductor, J. Phys. Chem, vol. 96, 1992, pp.1594-1597.

53. M. Brown, M. Shiloh, R.B. Jakman, and I.W. Boynd // Geometric optimization for the deposition of high temperature superconductors, Appl. Surf. Science vol. 43, 1989, pp. 382-386.

54. A.V. Trunova, V.S. Danilovich, V.B. Baryshev, K.V. Zolotarev, G.N. Kulipanov, N.A. Mezentsev and Ya.V. Terekhov, Nucl. Instrum. Methods Phys. Rev. A282, 570 (1989).

55. A.V. Trunova, V.S. Danilovich, K.V. Zolotarev, M.R. Predtechensky and O.F. Bobrenok, Application of synchrotron radiation XRF analysis in high-temperature superconducting thin-film technology, X-ray spectrometry, 1994, Vol. 23, pp. 187189.

56. I. Vasileva, N. Zakharchuk, and Kuznetsov, in Proc. Conf. Fulrath. Mem. Int. Symp. on Adv. Ceramics, Waseda, Aug. 1995, p. 143.

57. Предтеченский M.P., Майоров А.П., Разлет лазерной плазмы в условиях напыления ВТСП пленок СФХТ, 1993, т.6, №5, с.1018-1032.

58. M.R. Predtechensky, А.Р. Mayorov, Laser plasma expansion in oxygen at laser deposition of HTSC films: physical and theoretical model, Appl. Superconduct., 1993, v.l,NolO-12, pp.2011-2017.

59. Предтеченский M.P., Бобренок О.Ф., Васильева И.Г., Роль фонового кислорода в лазерном напылении высокотемпературных сверхпроводящих пленок, СФХТ, 1994, т.7,№5, с. 851-859.

60. M.R. Predtechensky, Laser deposition in the oxygen of HTSC films: expansion of laser plasma, deposition of particles, formation of crystal structure and superconducting properties of films, Appl. Superconduct., 1993, v.l, No 3-6, pp.793-806.

61. L.T.Canham, // Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers, Appl.Phys.Lett.57(1990)1046-1048.

62. Y. Maeda, N. Tsukamoto, Y. Yazawa, Y. Kanemitsu and Y. Masumoto, "Visible photoluminescence of Ge microcrystals embedded in SiC>2 glassy matrices", Appl. Phys. Lett., 59,(1991)3168.

63. H. Mimura, T. Mutsomoto, Y. Kanemitsu // Si- based optical devices using porous materials, Appl. Surf. Science, vol. 92, 1996, pp. 598-605.

64. L.Zhang, J.L. Coffer // Effects of local ambient atmosphere on the stability of electroluminescent porous silicon diodes, J. Appl. Phys., vol. 77, No 11, 1995.

65. B. Hamilton // Porous silicon, Semicond. Sci. Technol., vol. 10, 1995, pp. 11871207.

66. A.G. Cullis, L.T. Canham, and P.D. Calcott // The structural and luminescence properties of porous silicon, J. Appl. Phys., vol. 82, No. 3, 1997, pp. 909-965.

67. T. Shimizu-Iwayama, N. Kurumada, D.E. Hole, P.D. Townsend // Optical properties of silicon nanostructures fabricated by ion implantation, J. Appl. Phys., vol. 83, No. 11, 1998, pp.6018-6022.

68. P.Melinon, G. Fuchs, B. Cabaud, A. Hoareau, P. Jensen, V. Paillard, M. Treilleux // Low-energy cluster beam deposition: do you need it?, J. Phys. I France, No. 3, 1993, pp. 1585-1603.

69. M. Ehbrecht, B. Kohn, and F. Huisken, M.A. Laguna and V. Paillard // Photoluminescence and resonant Raman spectra of silicon films produced by size-selected cluster beam deposition, Phys. Rev. B, vol. 56/No. 11, 1997, pp.69586964.

70. S.Furukawa, T.Miyasato, "Three-dimensional quantum well effects in ultrafine silicon particles", Jpn.J.Appl.Phys.27(1988)ppL2207-L2209.

71. A.Mele, D.Consalvo, D.Stranges, A.Giardini-Guidoni and R.Teghil, Cluster ion formation by laser evaporation of solid complex oxides, Appl. Surf. Sci., 1989, Vol. 43, pp. 398-401.

72. A.V. Bulgakov // Mass spectrometric study of gas-phase oxidation reactions during laser ablation of YBaCuO, Proceeding of SPIE Conference: Laser- indused thin film processing, San Jose, California, vol. 2403, pp. 75- 86.

73. M.S. El-Shall, S. Li, T. Turkki, D. Graiver, U.C. Pernisz and M.I. Baraton, // Synthesis and photoluminescence of weblike agglomeration of silicia nanoparticles, J. Phys. Chem., vol. 99, 1995, pp. 17805-17809.

74. H. Morisak, H. Hashimoto, F.W. Ping, H. Nozawa, H. Ono // Strong blue light emission from an oxygen-containing Si fine structure, J. Appl. Phys., vol. 74, 1993, pp.2977-2979.

75. I.A.Movtchan, R.W.Dreyfus, W.Marine, M.Sentis, M.Autric, G.Le Lay and N. Merk, // Luminescence from a Si-Si02 nanoclusterslike structure prepared by laser ablation, Thin Solid Films, vol. 255, 1995, pp. 286.

76. Y. Takehito, Y. Yamada// Electroluminescence of silicon nanocrystallites prepared by pulsed laser ablation in reduced pressure inert gas, J.Appl.Phys., Vol. 83, No. 10, pp. 5427-5432.

77. LA.Movtchan, W.Marine, R.W.Dreyfus, H.C. Le, M. Sentis, M. Autric // Optical spectroscopy of emission from Si-SiOx nanoclusters formed by laser ablation, Appl. Surf. Scien., vol. 96-98, 1996, pp.251-260.

78. G. Fuchs, P.Melinon, F. S. Aires, M. Treilleux, B. Cabaud, A. Hoareau // Cluster-beam deposition of thin metallic antimony films: Cluster-size and deposition-rate effects, Phys. Rev. В., vol.44, No. 8, 1991, pp. 3926-3933.

79. A. Richer // Characteristic features of laser-produced plasma for thin film deposition. Thin Solid Films, 188(1990), pp. 255- 292.

80. J.C. Phillips // Chemical bonding, kinetics, and the approach to equilibrium structures of simple metallic, molecular, and network microclusters. Chem. Rev., 1986, vol.86, No 3,619-634.

81. A.V.Bulgakov, M.R. Predtechensky, A.P. Mayorov, " Transport of neutral atoms monooxides and cluster in plume produced by laser ablation", Appl. Surf. Sci. 1996, Vol. 68-69,159.

82. М.А. Tischler, R.T. Collins, J.H. Stathis, J.C. Tsang // Appl. Phys. Lett., vol. 60, 1992, p. 639.

83. M.F. Jarrold // Nanosurface Chemistry on Size-Selected Silicon Clusters, Science, vol. 252, 1991, pp. 1085-1091.

84. R. P. Chin, Y. R. Shen and V. Petrovakoch // Photoluminescence from Porous Silicon by Infrared Multiphoton Excitation", Science, 270, 776-778, (1995).

85. Prokes S.M. // Light emission in thermally oxidized porous silicon: Evidence for oxide-related luminescence, Applied Physics Letters, June 21, 1993, Volume 62, Issue 25, pp. 3244-3246

86. В.М.Иевлев, Л.И.Трусов, В.А.Холмянский // Структурные превращения в тонких пленках. М.: Металлургия, 1988.

87. Родин Т.Н., Уолтон Д.// Образование зародышей в ориентированных пленках. В кн.: Монокристаллические пленки: Пер. с англ. М.: Мир. 1966, с.44.

88. В. Lewis, D.S. Cambell // Nucleation and initial-growth behavior of thin- film deposit, J. Vac. Sci. Technol., 1967, vol. 4, pp. 209-212.

89. M. Oda, Y. Hidaka, M. Suzuki, et al. // Electric Properties of La2Cu045,Solid State Commun., 1988, Vol. 67, No 3, pp. 257-261.

90. Я. В. Копелевич, В. В. Леманов, П. П. Сырников. // Температурные зависимости электрического сопротивления сверхпроводящих монокристаллов YBaCuO, ФТТ, 1988, том 30, ст. 3186-3188.

91. С. Ф. Пашин, Е. В. Антипов, Л. М. Ковба, Ю. Я. Сколис. Фазовые соотношения, рентгеновские данные и термодинамические свойства в системе YBaCuO // СФХТ, 1989, том 2, No 7, ст. 100-105.

92. Е. Takayama-Muromachi and David Е. Rice. Oxygen deficiency in the superconducting oxides (La1xMx)2Cu04 (M = Sr, Ba) // Physica C, 1991, No 177, pp. 195-206.

93. M. Nagoshi, T. Suzuki, et al. Oxygen-loss effects on superconductivity of Bi2Sr2CaCu2Oy system. // Physical Review B, 1991, Vol. 43, No 13, pp. 1044510450.

94. J. D. Jorgensen, D. G. Hinks, H. Shaked, et al. Structural and superconducting properties of oxygen-deficient and doped YBaCuO // Physica B, 1989, No 156 & 157, pp. 877-879.

95. V. Ambegaokar, Robert. J. Gooding, Robert A. Smith. Dependence of the transmission temperature on deviations from stoichiometry in the cuprate superconductors // Physical Review B, 1988, Vol. 38, pp. 9217-9219.

96. Suyama Y. Matsumoto, M. Hayakawa T. Determination of oxygen content of YBaCuO superconductors // Proceeding of the 2nd International symposium on superconductivity. Tokyo: Springer-Verlag, 1989, pp. 103-107.

97. S.Hansen, J. Otamiri, and A. Andersson, Nature, 1988, No 334, pp. 143.

98. N. Mizuno, M. Yamato, and M. Misono, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1988, pp.887.

99. E. Grantscharova, A. R. Raju, С. N. Ramachandra Rao. Gas sensing characteristics of superconducting cuprates. // Chem. Lett., 1991, No 10, pp. 1759-1762.

100. Мясников И. А. и др. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях//Москва, "Наука", 1991.

101. Hans Pink, Ludwing Treitinger and Lutz Vite. Preparation of fast detecting Sn02 gas sensor // Jap. J. Appl. Phys. 1980, Vol. 19, No 3, pp. 513-517.

102. И. А. Мясников. Связь каталитической активности ZnO с ее электропроводностью // Изв. АН СССР, том 21, No 2, ст. 192-194, сер. физ.

103. Material of Conference Solid State Devices, Tokyo, 1979 // in Jap. J. Appl. Phys., 1980, Vol. 19, Suppl. 19-1.

104. Proceedings of the 8th conference on solid state devices // in Jap. J. Appl. Phys., 1977, Vol. 16, Suppl. 16-1.

105. Сухарев В. Я. // ЖФХ, 1983, том 57, No 2, ст. 405-407.

106. Сухарев В. Я., Мясников И. А. // ФТТ, 1985, том 63, ст. 705-708.

107. Сандомирский В .Б. Влияние адсорбции на электропроводность и работу выхода полупроводников // Изв. АН СССР, том 21, No 2, 1957, ст. 211-214, сер. физ.

108. Р. К. Clifford // in T.Segama et al (eds), Chem. Symp. Ser. North-Holland, Amsterdam, 1983, Vol. 17, p. 135.

109. К. I. Hagemark // J. Solid State Chem., 1976, Vol. 16, pp. 293-298.

110. В.М.Фатеев, Топливные элементы // Энергия , 1998, №6, ст. 11-22.

111. С. Michel and В. Raveau // Rev. Chem. Miner., 1984, Vol. 21, pp. 407-408.

112. J. P. Juluen, D. Mayon and F. Cyrot-Leokmann, Solid State Commun., 1988, Vol. 67, pp. 985-988.

113. Yu. D. Varlamov, O. F. Bobrenok, M. R. Predtechensky // Book of abstracts, E-MRS Congress, 1995, Strasbourg, France.

114. B. Hou, D. Jin, Z. Chen et al. Catalytic oxidation activities over high Tc superconducting oxides // Chines science bulletin, Vol. 36, No 12, pp. 984-987.

115. С. Моррисон, Химическая физика поверхности твердого тела // Москва, "Мир", 1980.

116. Yu. D. Varlamov, O. F. Bobrenok, M. R. Predtechensky, Study of oxygen exchange process in LaSrCuO films at oxidation-reduction surface reactions // Sensors and Actuators B, 1996, Vol. 31, pp. 119-122.

117. J. Larminie, A. Dicks, Fuel Cell Systems Explained, John Welly & Sons, Ltd, West Sussex, England, p. 166

118. J. Will, A. Mittrdorfer, C. Kleinlogel, D. Perendis, L.J. Gauckler // Fabrication of thin electrolytes for second generation solid oxide fuel cells. Solid State Ionics, vol. 131 (2000), pp. 79-96

119. S. de Souza, S.J. Visco, L.C. de Jonghe // Thin-film solid oxide fuel cell with high performance at low-temperature. Solid State Ionics 98 (1997), pp. 57-61

120. K. Kobayashi, I. Takahashi, M. Shiono, M. Dokiya // Supported Zr(Sc)02 SOFCS for reduced temperature prepared by electrophoretic deposition. Solid State Ionics 152-153 (2002), pp. 591-596

121. Hwa Young Jung, Kug-Sun Hong, Hun-Gi Jung, Hyoungchul Kim, Hae-Ryoung Kim, Ji-Won Son, Joosun Kim, Hae-Weon Lee, and Jong-Ho Lee // J. Electrochem. Soc., 154(5) (2007) B480

122. F. Kokai, K. Amano, H. Ota, Y. Ochiai, and F. Umemura // XeCl laser ablative deposition and characterization of yttria-stabilized zirconia thin films on glass and Ce02-Sm203. J. Appl. Phys. Vol. 72, (1992), pp. 699-705

123. Tom Mathews, P. Manoravi, M. P. Antony, J. R. Sellar and В. C. Muddle Fabrication of Lai-^SrjGai^Mg/^-^)^ thin films by pulsed laser ablation. Solid State Ionics, vol. 135 (2000) pp. 397-402

124. Luigi G. Coccia, Glenn C. Tyrrell, John A. Kilner, David Waller, Ricard J. Cater, Ian W. Boyd Pulsed laser deposition of novel materials for thin film solid oxide fuel cell applications. Applied Surface Science, 96-98 (1996), pp. 795-801

125. Сыркин В.Г. CVD-метод. Химическое парофазное осаждение. Изд. Наука, 2000 г., 496 стр

126. М. Aizawa, С. Kobayashi, Н. Yamane, Т. Hirai, J. Ceram. Soc. Jpn. 101 (1993) 283

127. H.Yamane and T. Hirai // Yttria Stabilized Zirconia Transparent Films Prepared by Chemical. Vapor Deposition. Journal of Crystal Growth, vol. 94 (1989), pp. 880-884

128. H. Yamane, T. Hirai, J. Mater. Sci. Lett. 6 (1987) 1229

129. Предтеченский M.P., Бобренок О.Ф., Твердооксидные топливные элементы с тонким электролитом, III Российская Конференция "Физические проблемы водородной энергетики", Санкт-Петербург,2006, тезисы, стр. 87

130. Бобренок О.Ф., Предтеченский М.Р. Формирование пленок твердых электролитов на пористых несущих анодах, Электрохимия, 2009, т.45, №5, с.616-621