Радиофизические явления при взаимодействии электромагнитных волн СВЧ-диапазона с проводящими наноструктурами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Фитаев Ибраим Шевкетович

• Фитаев Ибраим Шевкетович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Фитаев Ибраим Шевкетович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Особенности исследований радиофизических явлений при взаимодействии электромагнитных волн с проводящими наноструктурами

1.1 Динамика изменения топологии поверхности проводящей наноразмерной структуры при напылении на диэлектрическую подложку

1.2. Теоретическое решение дифракционной задачи с учетом реальной морфологии проводящей наноструктуры

1.3. Выводы по главе

Глава 2. Методы экспериментальных исследований взаимодействия электромагнитных волн с проводящими наноструктурами

2.1. Исследования дифракционных характеристик проводящих наноструктур волноводными методами

2.2 Исследования дифракционных характеристик проводящих наноструктур в открытом пространстве

2.3. Исследование электродинамических явлений в наноразмерных проводящих структурах при воздействии электромагнитных волн

2.4. Выводы по главе

Глава 3. Результаты экспериментальных исследований электродинамических и деградационных явлений в проводящих структурах толщиной 1-10 нм при их взаимодействии с электромагнитными волнами

3.1 Результаты исследований дифракционных характеристик в волноводном тракте панорамных измерителей

3.2. Сравнительные исследования дифракционных характеристик алюминиевых плёнок на полимерных подложках в волноводном тракте

3.3 Результаты исследований влияния частоты падающей электромагнитной волны на значения КСВН и ослабления А при взаимодействии с алюминиевыми наноструктурами

3.4 Влияние материала подложки на дифракционные характеристики МДС с нанометровыми проводящими структурами в волноводе

3.5 Дифракционные коэффициенты при полном перекрытии МДС волноводного тракта

3.6 Результаты измерений дифракционных характеристик металлодиэлектрических наноструктур в открытом пространстве

3.7. Результаты исследований воздействия высокоинтенсивных СВЧ-полей на проводящие наноструктуры

3.8. Исследования деградационных явлений и прожогов в проводящих структурах толщиной 1-10 нм

3.9. Выводы по главе

Глава 4. Моделирование радиофизических явлений при взаимодействии электромагнитных волн с проводящими наноструктурами

4.1. Верификация результатов измерений дифракционных коэффициентов в волноводном тракте и открытом пространстве

4.2. Численная модель взаимодействия электромагнитных полей с проводящими наноструктурами с учетом эквивалентной проводимости

4.3. Моделирование электродинамических и деградационных процессов в нанометровых проводящих структурах

4.4. Практическое применение радиофизических явлений в проводящих наноструктурах для создания эффективных рассеивающих и поглощающих покрытий

4.5. Выводы по 4 главе

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиофизические явления при взаимодействии электромагнитных волн СВЧ-диапазона с проводящими наноструктурами»

Актуальность темы

С освоением СВЧ-диапазона особо актуальной стала задача определения эффектов от воздействия электромагнитных волн на радиофизическую аппаратуру и ее элементную базу.

Первоочередным является вопрос устойчивости работы электронных устройств при спонтанном или преднамеренном воздействии высокоинтенсивных электромагнитных полей.

Тенденция роста количества источников электромагнитного излучения приводит к ухудшению электромагнитной обстановки в целом, что выводит на новый уровень вопросы как электромагнитной совместимости, так и стойкости радиоэлектронной аппаратуры, к которой предъявляют требования стабильной работы в широком частотном диапазоне.

С внедрением нанотехнологий техпроцесс производства современных процессоров достиг 3нм, однако при этом появился фактор риска их выхода из строя при воздействии внешних электромагнитных полей.

Анализ вышедших из строя микросхем показал, что одним из основных механизмов отказа при воздействии СВЧ-полей является плавление металлизации.

С началом производства современных изделий наноэлектроники вопрос прогнозирования стойкости металлизации стал наиболее актуален, а для этого необходимо изучить радиофизические явления в проводящих наноструктурах толщиной 1-10 нм.

Цель диссертационной работы - разработать модельные представления и расчётные зависимости для задачи взаимодействия электромагнитных волн с наноразмерными проводящими структурами. Объяснить механизм явления высокого поглощения энергии электромагнитных волн в СВЧ-диапазоне наноразмерными проводящими пленками и предложить варианты применения этого явления для создания эффективных рассеивающих и поглощающих покрытий.

Задачи работы:

1. Провести анализ исследований радиофизических явлений при взаимодействии электромагнитных волн с проводящими наноструктурами и установить причины расхождений теоретических и практических результатов.

2. Экспериментально исследовать динамику и механизм роста алюминиевой наноструктуры на подложке и установить зависимости средней шероховатости и разности высот пленки от толщины напыления.

3. Разработать островковую модель проводящей наноструктуры, учитывающую реальную морфологию поверхности пленки, провести численное моделирование дифракционных коэффициентов и результаты сравнить с данными экспериментальных измерений.

4. Экспериментально измерить коэффициенты отражения, прохождения, поглощения в волноводном тракте и открытом пространстве, проанализировать полученные результаты.

5. Экспериментально исследовать стойкость алюминиевых наноструктур к воздействию высокоинтенсивных СВЧ-полей и проанализировать результаты деградационных явлений.

6. Теоретически объяснить и экспериментально подтвердить явление высокого поглощения энергии электромагнитных волн в СВЧ-диапазоне проводящими наноструктурами, для чего практически исследовать поглощающие свойства алюминиевых плёнок толщиной 1-30 нм при воздействии на МДС постоянного или низкочастотного токов.

7. Для теоретических исследований получить зависимость эквивалентной проводимости, позволяющую рассчитать значения дифракционных коэффициентов проводящей наноструктуры, близкие к экспериментальным измерениям. Провести расчёты дифракционных коэффициентов для различных металлов и сравнить результаты с экспериментальными данными.

8. Экспериментально и теоретически исследовать влияние материала проводящей структуры и шероховатости подложки на величину толщины нанометровой пленки, обеспечивающей максимальное поглощение энергии электромагнитной волны.

9. С помощью моделирования электродинамических процессов в проводящих наноструктурах при воздействии высокоинтенсивных электромагнитных волн объяснить особенности и характер развития деградационных явлений.

10. Показать возможность практического применения явления высокого поглощения энергии электромагнитных волн в проводящих наноструктурах для создания эффективных рассеивающих и поглощающих покрытий.

Научная новизна заключается в том, что впервые:

1. Разработана островковая модель проводящей наноструктуры, учитывающая реальную морфологию поверхности пленки, что позволяет теоретически исследовать радиофизические явления при ее взаимодействии с электромагнитной волной [88А,90А].

2. Разработанная с помощью кинетического уравнения Больцмана расчётная зависимость эквивалентной проводимости, позволила оценить реальную проводимость нанометровых проводящих пленок [96А,97А].

3. Экспериментально и теоретически объяснено явление высокого поглощения энергии электромагнитных волн, которое имеет место в СВЧ -диапазоне [88А,95А].

4. С помощью моделирования электродинамических процессов в проводящих наноструктурах, объяснены особенности их прожогов при воздействии высокоинтенсивных СВЧ-полей, которые образуются по середине МДС, перпендикулярно вектору электрической компоненты поля [92А,99А].

5. Сформулирована модельная аппроксимация формирования токовых каналов с учетом расположения проводящих наноразмерных

островков в случайном порядке, что позволило объяснить ветвистую картину прожогов МДС[98А].

Теоретическая и практическая значимость состоит в том, что:

1. Островковая модель проводящей наноструктуры, позволяет проводить теоретические исследования дифракционных коэффициентов, значения которых верифицируются результатами экспериментальных измерений [88А,90А].

2. Теоретические расчеты коэффициентов отражения, поглощения и прохождения с учетом эквивалентной проводимости наноструктуры подтверждаются экспериментальными результатами [96А,97А].

3. Предложенные модели и расчетные зависимости обеспечивают корреляцию теоретических расчетов с экспериментальными измерениями, что позволяет унифицировать моделирование процессов взаимодействия электромагнитных волн с наноструктурами из других металлов [90А,88А].

4. Исследования, проведенные в диссертационной работе, показали практически 50% поглощение энергии падающей волны проводящими наноструктурами как в волноводе, так и в открытом пространстве, что позволило реализовать комбинированное рассеивающие покрытие, уменьшающее мощность отраженной волны по нормали более чем в 5 раз [100А].

5. Экспериментально и теоретически установлена слабая зависимость дифракционных коэффициентов проводящих наноструктур от частоты падающей волны в диапазоне 3 - 25.5 ГГц, что позволит разработать экранирующие и поглощающие покрытия, особенно на гибких подложках из-за возможности изменять форму МДС [91А,92А,98А].

6. По результатам исследований поглощающих свойств проводящих наноструктур для уменьшения радиолокационной видимости объектов, была предложена полезная модель поглотителя, включающая наноразмерные металлические пленки и диэлектрические слои, уменьшающая мощность падающей волны на 23% [103 А].

7. Оценены пороговые значения полей, приводящие к началу деградационных явлений и прожогам в МДС с гибкими лавсановыми и твердыми стеклянными подложками [93А,95А].

8. Экспериментальные и теоретические результаты исследований деградационных явлений при воздействии высокоинтенсивных СВЧ-полей на проводящие наноструктуры могут повысить стойкость изделий наноэлектроники.

9. Экспериментально показана возможность применения явления высокого поглощения в проводящих наноструктурах в составе комбинированных поглощающих и рассеивающих покрытий [100А].

10. Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении гранта РНФ «Сверхширокодиапазонные поглощающие покрытия на основе нанометровых проводящих пленок», проект № 22-2220126.

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальные исследования динамики и механизма роста алюминиевых пленок толщиной менее 20 нм позволили разработать модель проводящей структуры, учитывающую островковый механизм роста (островковая модель), а проведённое численное моделирование взаимодействия электромагнитной волны с алюминиевыми наноразмерными пленками показало, что расчётные результаты дифракционных коэффициентов коррелируют с данными практических измерений.

2. Экспериментально и теоретически объяснено явление высокого поглощения энергии электромагнитной волны СВЧ-диапазона при её взаимодействии с алюминиевыми наноразмерными структурами и установлено, что явление высокого поглощения отсутствует при воздействии на МДС постоянного или низкочастотного токов.

3. С помощью кинетического уравнения Больцмана получена расчетная зависимость эквивалентной проводимости, оценивающая

реальную проводимость наноструктуры и обеспечивающая корреляцию результатов теоретических расчетов дифракционных коэффициентов с экспериментальными измерениями.

4. Моделированием электродинамических процессов в нанометровых алюминиевых пленках при воздействии высокоинтенсивных СВЧ-полей объяснено, что прожоги пленок или изгиб гибких полимерных подложек имеют место по середине МДС, перпендикулярно вектору электрической компоненты поля.

5. Модель поверхности проводящей наноструктуры со случайным расположением островков позволяет объяснить характер и извилистость токовых каналов, что определяет широкую и ветвистую картину прожогов.

Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивается использованием современной стандартизированной измерительной аппаратуры. Результаты теоретических исследований взаимно верифицируются с помощью экспериментальных измерений и численных расчетов в двух программных пактах. Все результаты, представленные в диссертационной работе, обсуждались на всероссийских и международных научных конференциях, и опубликованы в отечественных и зарубежных журналах, индексируемых базами данных Scopus и Web of Science.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и были опубликованы на 7 конференциях:

• III Международного научного Форума профессорско-преподавательского состава и молодых ученых. Москва, 2021;

• Международная научная конференция «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» RSEMW 2021. п. Дивноморское, 2021;

• XXVII Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию полетов в космос Ю.А. Гагарина и Г.С. Титова. Воронеж, 2021;

• 31 Международной крымской конференции «СВЧ-техники и телекоммуникационных технологий». Севастополь, 2021;

• 30 Международной крымской конференции «СВЧ-техники и телекоммуникационных технологий». Севастополь, 2020 (3 доклада);

• 27th Telecommunications Forum, TELFOR. Belgrade. 2019;

• 28 Международной крымской конференции «СВЧ-техники и телекоммуникационных технологий». Севастополь, 2018 (3 доклада).

Личное участие автора.

Автором лично проведены исследования дифракционных характеристик в волноводе и открытом пространстве. Им были предложены и реализованы измерительные схемы для исследования радиофизических явлений в проводящих наноструктурах. Автор лично предложил и разработал модель нанометровой островковой структуры, учитывающую реальную морфологию металлизации, а также провел корректное моделирование процессов взаимодействия электромагнитных волн СВЧ-диапазона с МДС и теоретические исследования электродинамических и деградационных явлений в проводящих наноструктурах.

Соответствие диссертационной работы паспорту специальности.

Данная работа соответствует паспорту специальности 1.3.4. «Радиофизика» в области исследований: «Изучение линейных и нелинейных процессов излучения, распространения, дифракции, рассеяния, взаимодействия и трансформации волн в естественных и искусственных средах». В диссертации изучаются процессы взаимодействия и трансформации волн в естественных и искусственных средах, исследуются дифракционные процессы в открытом пространстве и волноводном тракте при взаимодействии с металлодиэлектрическими структурами.

Публикации. Основные результаты исследований представлены в 16 печатных работах, из которых 10 опубликованы в журналах, индексируемых в наукометрических базах Web Of Science и Scopus, 2 в журналах, входящих

в перечень ВАК РФ. Были представлены 7 докладов на международных конференциях, получен 1 патент РФ.

Взаимосвязь диссертации с грантами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 22-22-20126.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 117 страниц, 67 рисунков, 2 таблицы. Список литературы включает 103 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, указаны основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе анализируются существующие работы и результаты исследований взаимодействия и трансформации электромагнитных волн при их падении на проводящие наноструктуры. Особое внимание уделено теоретическим методам исследований: корректному моделированию взаимодействия МДС с электромагнитными волнами с учетом реальной морфологии поверхности проводящих пленок. Исследована динамика изменения рельефа при напылении алюминиевой пленки, что позволило разработать островковую модель проводящей наноструктуры. Установлено, что результаты численного расчёта дифракционных коэффициентов при использовании такой модели и данные практических измерений имеют высокую степень корреляции.

Основные результаты главы опубликованы в работах [90А, 89А, 87А,

88 А].

Вторая глава посвящена экспериментальным методикам, которые использовались в диссертационной работе. Обосновано применение волноводных методов для исследования радиофизических явлений в проводящих наноструктурах через практическое решение дифракционной задачи.

Для исследования коэффициентов отражения, прохождения, поглощения в открытом пространстве были разработаны решения, позволяющие минимизировать влияние окружающих предметов на точность измерений дифракционных характеристик.

В этой главе разработаны методы и измерительные схемы для исследований электродинамических явлений в наноразмерных проводящих структурах при воздействии ВИЭМП.

Основные результаты второй главы, опубликованы в работах [87А, 91А, 92А, 94А, 95А, 101А].

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований дифракционных характеристик проводящих структур толщиной 1-10 нм, напыленных на стеклянные или лавсановые подложки, в волноводном тракте панорамных измерителей. Были исследованы зависимости дифракционных характеристик от частоты падающей электромагнитной волны, от толщины напыленной алюминиевой пленки, от материала подложек, а также от ориентации МДС в волноводе по отношению к электрической компоненте поля. Проведены исследования электродинамических явлений в проводящих наноструктурах при воздействии высокоинтенсивных электромагнитных полей. Исследованы деградационные явления и характер разрушений нанометровых алюминиевых пленок. Основные результаты главы опубликованы в работах [94А, 93 А, 91 А, 95 А, 92А].

В четвертой главе рассматриваются задачи моделирования взаимодействия электромагнитной волны с проводящими наноструктурами, обеспечивающие верификацию теоретических расчетов и практических измерений. Для оценки реальной проводимости наноструктуры, которая изменяется в широких пределах из-за особенностей напыления и шероховатости подложек, было введено понятие эквивалентной проводимости. Разработанная с помощью кинетического уравнения Больцмана расчетная зависимость эквивалентной проводимости позволила

теоретически рассчитать значения дифракционных коэффициентов, которые достаточно хорошо согласуются с результатами практических измерений.

Моделированием электродинамических процессов в проводящих наноструктурах были установлены особенности деградационных явлений при воздействии высокоинтенсивных СВЧ-полей, а модельная аппроксимация формирования токовых каналов с учетом расположения проводящих наноразмерных островков в случайном порядке позволила объяснить ветвистую картину прожогов МДС.

В этой главе показано практическое применение радиофизических явлений в проводящих наноструктурах для создания эффективных рассеивающих и поглощающих покрытий.

Основные результаты главы опубликованы в работах [100А, 98 А, 96 А, 88 А, 97А, 99 А].

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы, определены перспективные направления для дальнейших исследований.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доценту, д.ф.-м.н. Мазинову Алиму Сейт-Аметовичу, доценту, к.т.н. Григорьеву Евгению Владимировичу, профессору, д.ф.-м.н Старостенко Владимиру Викторовичу и остальным членам кафедры радиофизики и электроники ФТИ КФУ им. В.И. Вернадского за активную поддержку при выполнении диссертационной работы.

Глава 1. Особенности исследований радиофизических явлений при взаимодействии электромагнитных волн с проводящими наноструктурами

В настоящее время особо актуальной является задача определения эффектов от воздействия высокоинтенсивных электромагнитных волн, особенно СВЧ-диапазона, на радиофизическую аппаратуру и ее элементную базу. С позиции электромагнитной совместимости, первоочередным является вопрос устойчивости работы аппаратуры при спонтанном или преднамеренном воздействии электромагнитных волн.

Расширение частотного диапазона каналов связи приводит к увеличению количества телекоммуникационных систем, создающих электромагнитное излучение (ЭМИ). Учитывая повсеместной рост количества источников ЭМИ, возрастает суммарная мощность воздействия электромагнитных полей на элементы электронных устройств. Данная тенденция приводит к ухудшению электромагнитной обстановки в целом, что выводит на новый уровень вопросы как электромагнитной совместимости, так и стойкости радиофизической аппаратуры, к которой предъявляют требования стабильной работы в широком диапазоне фонового излучения.

Нанотехнологии в производстве интегральных микросхем являющихся, основными компонентами современных телекоммуникационных устройств, позволяют использовать функциональные структуры, размеры которых достигают единиц нанометров [1-3].

Увеличение степени интеграции наноразмерных элементов интегральных микросхем (ИМС) расширили их функциональные возможности, повысив роль ИМС в современных телекоммуникационных системах. Но при этом появился фактор риска отказа всего оборудования при воздействии на микросхемы внешних электромагнитных полей.

В работе [4-6] приведены основные отказы элементов кристаллов интегральных микросхем - разрушение металлизации, пробой р-п переходов.

Исследования стойкости ИМС к воздействию ВИЭМП, проведенные в ФТИ КФУ им. В.И. Вернадского, показали, что порядка 60% микросхем отказывали по причинам прожогов проводящих дорожек и контактных площадок. При этом чаще отказывали микросхемы с протяженными дорожками и относительно крупными кристаллами - микропроцессоры и микросхемы памяти. Если учесть многоуровневую металлизацию современных ИМС, то исследование стойкости нанометровых проводящих структур является актуальной задачей.

Особую опасность представляет преднамеренное воздействие электромагнитных волн, целенаправленно выводящее компоненты радиофизических устройств из строя.

Для прогнозирования стойкости нанометровых проводящих структур более целесообразно обеспечить модельное описание радиофизических закономерностей преобразования энергии электромагнитных волн в другие виды энергии, приводящие к разрушению металлизации.

Для соединений элементов кристалла ИМС широко применяются проводящие наноструктуры, которые могут быть использованы при создании отражающих и поглощающих покрытий в изделиях микроэлектроники.

С внедрением наноэлектроники вопрос прогнозирования стойкости радиоэлектронной аппаратуры стал наиболее актуален. При падении на компонентную базу электромагнитного излучения результат воздействия напрямую связан с общим "антенным эффектом", который усугубляется при многоуровневой разводке современных микросхем. Под действием ЭМП на металлических поверхностях и в проводниках наводятся поверхностные токи, которые порождают контактные напряжения. Для характеристики электромагнитной связи между источником поля и приемной системой был введен параметр - приёмное сечение, определяемое следующим образом [714]:

где ая - приемное сечение;

Рь - мощность, переданная нагрузке Ън,

рте - интенсивность падающей мощности.

Как было установлено Парком и Тэййем, приёмное сечение может быть выражено соотношением:

Я2

ек=—трО(е,ф), а2)

где X - длина волны;

q - коэффициент, зависящий от импеданса Ън, ц - коэффициент потерь в нагрузке; р - плотность излучения;

Б (в, ф) - коэффициент направленности, учитывающий ориентацию проводящих структур по отношению к полю (изменяется от 0 до 1).

Подобного рода конфигурации существуют на кристалле ИМС: линейные антенны (металлические проводники) и петлевые антенны (контура, образованные проводниками и диэлектрическими включениями).

Исходя из этого, воспользуемся радиофизическим подходом для изучения явлений при взаимодействии и трансформации волн СВЧ-диапазона в нанометровых проводящих средах.

Отечественными и зарубежными авторами [15-17] детально рассматривались дифракционные свойства проводящих структур, толщиной 10 нм и более. В работах [18-21] приведены результаты исследований, в которых указано наличие практически 50%-го поглощения энергии электромагнитных волн проводящими наноразмерными структурами, используемыми в изделиях современной микроэлектроники и максимально

эта энергия поглощается пленкой толщиной 5-7 нм . При этом было установлено, что поглощение проводящей структурой мощности падающей волны практически не зависит от частоты СВЧ-излучения [21-27].

Имеющиеся компьютерные программы [28-30] позволяют проводить численные эксперименты по исследованию взаимодействий электромагнитных волны с различными средами, а также проводить вычисление основных дифракционных параметров.

Основной сложностью такого модельного подхода является то, что крайне сложно учесть реальную морфологию поверхности нанометровых проводящих пленок и их сопротивление. Следовательно, нельзя с уверенностью утверждать, что при моделировании взаимодействий наноразмерных структур с электромагнитными волнами СВЧ-диапазона будет получен корректный результат.

Поэтому в диссертационной работе было проведено численное моделирование в программном пакете для анализа электромагнитных явлений CST Studio Suite (Student Edition) с расчетом коэффициентов отражения, пропускания и поглощения электромагнитной волны при взаимодействии с наноструктурой. Результаты моделирования показаны на рис. 1.1 [87А, 88 А].

-Поглощение

-Отражение

-Пр охожд еггие

Рис. 1.1 Численные зависимости коэффициентов поглощения, прохождения и отражения от толщины равномерного нанометрового слоя алюминия [88А]

Моделировалась двумерная задача: структура представляла собой подложку из стекла с фиксированной толщиной проводящего слоя и слоёв воздуха с передающим и приемным портом на торцах. Задавались периодические граничные условия.

Анализируя численные расчёты и данные экспериментальных измерений, видно их полное несоответствие, особенно на участке до 10 нм.

1.1 Динамика изменения топологии поверхности проводящей наноразмерной структуры при напылении на диэлектрическую

подложку

Проведённый анализ работ различных научных групп показал, что физические явления при взаимодействии электромагнитных волн с проводящими структурами, толщиной 10 нм и более изучены достаточно подробно. Однако в диапазоне значений 1-10 нм, который в настоящее время используется для производства современных процессоров [31-33], физические явления описываются лишь общими представлениями. При таких толщинах проводящего слоя сложно говорить о «толщине» как о едином размере или даже о средних его величинах, т.к. на начальном этапе формирования проводящего слоя он представляет собой массив отдельных и разноразмерных образований (островков). Размер образований и их скорость роста в значительной степени зависят как от технологии напылении металла, так и от адгезионных свойств используемой подложки.

В диссертационной работе для того, чтобы связать дифракционные характеристики с реальной морфологией пленки, был изучен механизм ее роста в диапазоне 1-20 нм. Для этого магнетронным методом были напылены алюминиевые пленки на стеклянные подложки. Толщина наносимого слоя сопоставлялась с временем напыления. Далее методом атомно-силовой микроскопии была исследована динамика изменения морфологии поверхности алюминиевых пленок на разных этапах формирования [89 А]. На рис. 1.2 приведены АСМ-изображения морфологии поверхности плёнок при

напылении длительностью 4, 11.5, 19, 26, 38 и 76 с, что с определенной точностью соответствовало толщинам 1, 3, 5, 7, 10 и 20 нм.

АСМ-изображения получены с помощью сканирующего зондового микроскопа ЭТ-МОХ NanoEducator II с пространственным разрешением по осям Х-У -50 нм, по оси 7-2 нм [34].

Для анализа поверхности исследуемых структур были выбраны параметры максимальной разности высот рельефа пленки Яа и средней арифметической шероховатости Rq. Вычисление Яа = 7тах - 7т1п производилось путем анализа всех точек (пикселей) полученного с помощью АСМ-изображения с последующим поиском минимального и максимального значения высоты.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фитаев Ибраим Шевкетович, 2023 год

р е -

Подставим в (4.16) константу (4.17), при этом функция распределения принимает вид:

/1=/и| 1+-1_ТР |. (4.18)

ре -

При значении р = 1 получаем /1 = /11, что соответствует зеркальному отражению, т.е. это граничное условие приводит к объёмному проводящему слою (проводящая пленка толщиной более 10 нм).

В (4.18) фигурирует длина свободного пробега т у. значение которой порядка 20..40 нм для алюминия при нормальной температуре [82]. Поскольку нами рассматриваются тонкие проводящие пленки, нас в большей степени интересует зависимость о = о((Г) для толщин пленок менее 50 нм. Предполагая, что для тонких пленок значение р = 0, получим:

Г1=Ги(1-е-^) Г1=^дд£(1-е-й)' (4.19)

, или

Таким образом получено выражение зависимости неравновесной функции распределения от толщины пленки.

Из (4.19), выражение для плотности тока ] = ес / х/(г, х, €)(Х с учетом Е =

Ех для дрейфа электронов по полю, получим:

е2сЕхА( Г д/0

}=}х=-^(1-е Ух~^(Ух, (4.20)

Учитывая, что s = me^x и VxdVx = IdiV2}, и переходя к интегрированию по

энергии, получим:

q 2 E^^L ( ---

В выражении f f0dV,f0 — равновесная функция распределения, средняя

скорость носителей для которой равна тепловой скорости VT, соответственно,

можно с достаточным приближением говорить о том, что f f0dv — VTf0. Из

определения функции распределения f f0(r, v, t)dv = n(r, t), можно считать

n0

fo - V0, (4.22)

где n0 — равновесная концентрация электронов. Для плотности тока запишем:

у = " 0 х (1-е ту2 ). (4.23)

Из закона Ома / = для пленки 2=й, обозначив т^ ^ выражение для эквивалентной проводимости запишется следующим образом [96 А]:

0экв(Ю = 0уд(1-е^), (4.24)

где оуд - соответствует табличному значению удельной проводимости объёмного проводящего слоя, О — нормировочный коэффициент, который в общем случае определяется как т , однако для повышения точности может выбираться исходя из приведенных выше экспериментальных данных [82,83] для проводимости при максимальном поглощении (й = 5нм). Аналитическая зависимость эквивалентной проводимости (4.24) описывает поведение й) в широком диапазоне значений ё, т.е. й ^ 0 до й » £ (4.24).

В работах по исследованию электродинамических характеристик проводящих структур экспериментальные результаты сопровождаются теоретическими расчетами. Обычно используемый в оптике подход Френеля-Эйри с неявным использованием граничных условий (учитываются среды только в коэффициентах отражения/прохождения, поля не "сшиваются"), не подходит для радиодиапазона [83]. Как правило, авторы экспериментальных работ для иллюстрации данных используют соотношения, получаемые методом частичных областей с явным использованием граничных условий

Р*]: '^Т^Г^К-Т^)' <425)

где ? и г - относительные коэффициенты прохождения и отражения по полю. Из этих формул находим коэффициенты прохождения и отражения по мощности: Г = *:2,Д = г2. Относительные (к падающей волне) коэффициенты поглощения по мощности определяются из баланса мощностей для отраженной, прошедшей и поглощенной волн:

Т + Д + А=1,А=1-Т-Д. (4.26)

Теоретическими расчетами по соотношению (4.24) была установлена зависимость эквивалентной проводимости от толщины алюминиевой пленки (рис. 4.6,б) [96А, 97А].

«106а, 5т т1

а

<10 а, 5т-т

й, нм

200

400

600

б

800

1000 1200

Рис. 4.6 Зависимости эквивалентной проводимости от толщины алюминиевой пленки до 25 нм (а) и до 1200 нм (б) [96А,97А]

Моделированием процесса взаимодействия электромагнитных волн с алюминиевой пленкой ё=5 нм были рассчитаны дифракционные коэффициенты Кпрош, Котр, Кпогл . На рис. 4.7 представлены сравнительные значения дифракционных коэффициентов, полученных в

результате теоретических расчетов и экспериментов [96А,97А].

1,00

0,75 0,50 0,25 0,00

1.0 2.0 3.0 5.0 7.0 10.0 Л,™

Расчёт — ■ Кпрош — — Котр - Кпогл Эксперимент — . К'прош — — К'отр — К'погп

Рис. 4.7 Значения дифракционных коэффициентов: Кпрош, Котр, Кпогл -теоретические расчеты; К'прош, К'отр, К'погл- практические результаты

Небольшие отклонения максимальных значений коэффициента поглощения от толщины при волноводных измерениях связаны как с рельефом поверхности пленки, так и с точностью определения ее толщины. Реальная поверхность пленки нанометровой толщины не представляется сплошным покрытием, а имеет островковую структуру с высокой степенью неоднородности.

Такой подход к описанию зависимости дифракционных коэффициентов от толщины наноразмерной пленки посредством решения уравнения Больцмана для функции распределения проводимости позволяет наглядно показать зависимость изменения проводимости от толщины пленок и дает возможность аналитически задавать эквивалентную проводимость в широком диапазоне толщин пленок в численных моделях для исследования свойств проводящих структур. Через эквивалентную проводимость можно моделировать процесс взаимодействия с другими металлами, например нихромом.

Было проведено определение величины эквивалентной проводимости для нихрома. Подставляя значения длины свободного пробега т и значение удельной проводимости а0 в формулу (24), было вычислено значение эквивалентной проводимости аэкв = 2,7 • 105См/м (для алюминия аэкв = 3,7 • 106См/м).

Моделированием взаимодействия электромагнитных волн с нанометровыми пленками из нихрома были получены значения дифракционных коэффициентов Кпрош, Котр, Кпогл, которые показаны на рис. 4.8. На этом же рисунке приведены результаты экспериментальных измерений К'прош, К'отр, К'погл. Из рис. 4.8 видно, что, в отличие от пленки алюминия, зависимость коэффициента поглощения имеет слабо выраженный максимум, который наблюдается при толщине пленок нихрома 20-22 нм и с уровнем 40% (у алюминиевой пленки 50%). Это связано с тем, что нихром обладает значительно меньшей проводимостью по сравнению с алюминием,

и для обеспечения максимального поглощения требуется большая толщина слоя проводящей структуры.

Анализ значений дифракционных коэффициентов (рис. 4.8) показал, что результаты теоретических расчётов и практических измерений довольно хорошо коррелируют, особенно в части значений толщины пленки с высоким поглощением. 1,00

Расчет — ■ Кпроит — — Котр — Кпогл Эксперимент — • К'прош — — К'отр — К'погл

Рис. 4.8 Значения дифракционных коэффициентов для пленок из нихрома:

Кпрош, Котр, Кпогл - теоретические расчеты; К'прош, К'отр, К'погл. -экспериментальные измерения

Небольшое несовпадение величин дифракционных коэффициентов объясняется тем, что при практических измерениях толщина пленки определяется со значительными погрешностями.

Рассматривая вопросы корректного моделирования взаимодействия электромагнитной волны с нанометровыми проводящими структурами, необходимо учитывать реальную структуру пленки на начальном этапе ее роста, т.е. при толщинах 1-10 нм. При напылении проводящей пленки на подложку осаждаемый металл образует островки, у которых скорость радиального роста выше, чем скорость роста по высоте [85-86]. Такой

процесс осаждения формирует островки, приближённые к виду полуэллипсоидов.

В главе 1 была предложена расчетная модель поверхности алюминиевой пленки, позволившая рассчитать дифракционные коэффициенты (рис. 1.5, рис. 1.6). Для того чтобы моделировать процессы взаимодействия электромагнитных волн с пленками из различных металлов островковая модель должна представляться массивом проводящих полусфер, которые могут менять диаметр и высоту. Такую островковую модель можно унифицировано использовать в теоретических расчетах.

Обобщенная островковая структура для моделирования процесса взаимодействия электромагнитных волн с МДС представляет собой подложку из стекла размерами 100*100*20 нм, с расположенной на ее поверхности матрицей 3*3 полуэллипсоидов. Такое количество островков в ячейке достаточно для понимания общей тенденции процесса.

Для расчета дифракционных коэффициентов пропускания, отражения и поглощения электромагнитной волны при взаимодействии с моделируемой структурой был выбран прикладной пакет программ CST Studio Suit, свободно распространяемый по лицензии для студентов профильных высших учебных заведений.

На рис. 4.9 представлена моделируемая структура с заданными граничными условиями. Порт 1 является источником электромагнитной волны, падающей нормально на плоскость структуры с вектором Е, параллельным поверхности стеклянной подложки [88 А].

Периодические граничные условия обеспечивают повторяемость структуры на бесконечность для исключения влияния границ на картину поля. Приёмный порт 2 устанавливается за подложкой для расчета коэффициента прохождения.

40

20

1

Порт 1 Источник ЭМИ

п> "О г £ ■Г П> ' % зс о -л "О № Алюминий ч ^ ^ X Ф Е ™ Воздух ? о 5-ш 0 1 т X та о. Ф О X и V ГЛ

ё Стекло Порт 2 Приемник ЭМИ

50

Рис. 4.9 Граничные условия моделируемой структуры

На рис. 4.10 показаны сравнительные результаты моделирования взаимодействия электромагнитной волны в двух моделях — когда проводящая нанометровая структура представляется как однородный и равномерный слой и моделью с островковой структурой, учитывающую реальную динамику роста пленки.

о 5 10 15 20 25 сй,нм

Рис. 4.10 Дифракционные коэффициенты, рассчитанные из модельных представлений пленки как однородного слоя (прямая линия) или островковой

структуры (штриховая линия) [88А]

Из рисунка видно, что при однородной и равномерной пленке значения дифракционных коэффициентов абсолютно не соответствуют их практически измеренным значениям.

При исследовании модели проводящей структуры, учитывающей реальную морфологию поверхности, устанавливается необходимое соответствие рассчитанных и измеренных данных.

4.3. Моделирование электродинамических и деградационных процессов в нанометровых проводящих структурах

Надежная работа изделий наноэлектроники связана с исследованием электродинамических процессов в нанометровых проводящих структурах, а для этого необходимо знать распределение токов в МДС и их плотность [92А]. Решение этой задачи возможно с применением программы CST Studio.

Результаты моделирования плотности тока и его направление на поверхности МДС показаны на рис. 4.11 [99А]. Как видно из рисунка, максимальная плотность тока имеет место по середине МДС перпендикулярно электрической компоненте поля, а следовательно, и максимум тепловыделения будет по середине структуры, что определяет характер развития деградационных явлений.

а б

Рис. 4.11 Распределение плотности тока в алюминиевой пленке толщиной 10 нм (а) и направление токов (б) при воздействии ЭМП в волноводе

Одной из актуальных задач является определение стойкости проводящих структур толщиной 1-10 нм к воздействию высокоинтенсивного СВЧ-излучения. Практическое решение этой задачи трудоемко и требует значительных затрат на оборудование.

В предлагаемом подходе используется модель островкового роста пленки, в которой при увеличении её эффективной толщины меняется диаметр островка. Результаты моделирования динамики изменения поверхностной плотности тока по мере роста пленки при воздействии ВИЭМП показаны на рисунке 4.12, из которого видно, что при увеличении эффективной толщины края островков приближаются друг к другу до пересечения (ё = ёкр). Следует отметить, что толщина проводящего материала в месте соприкосновения крайне мала и может достигать значений меньше 1 нм.

В месте касания островков значительно увеличивается плотность тока, а следовательно, и тепловыделение (рис. 4.12, д, е), растет поглощенная мощность, а коэффициент поглощения достигает теоретического максимума в 50%. Анализ динамики изменения плотности тока показывает, что в МДС могут возникнуть проводящие каналы, являющиеся источником тепловой энергии, способной разрушить проводящую структуру.

Из рис. 4.12 видно, что участки большего тепловыделения образуют цепочку перпендикулярную вектору электрической компоненте. Это объясняет особенность прожогов МДС в волноводном тракте: перпендикулярно электрической компоненте поля.

Однако стоит учесть, что рассматриваемая модель имеет строго определенное дискретное расположение проводящих островков, что при практическом напылении металла невозможно достичь.

Current density norm (A/m2)

Current density norm (Aim1)

-50 -50

Рис. 4.12 Динамика изменения поверхностной плотности тока в зависимости

от роста проводящего полуэллипсоида

В диссертационной работе предложена модель проводящей пленки с учетом реальной структуры напыления. На рисунке представлена поверхность алюминиевой пленки толщиной ё = 3 нм, полученная с помощью АСМ (рис.4.13, а) и предлагаемая модельная аппроксимация с

расположением проводящих островков в случайном порядке (рис. 4.13, б) [98 А].

ЯеМдг, у))

а б

Рис. 4.13 Структура поверхности МДС с алюминиевой пленкой ё = 3 нм (а) и

ее модельная аппроксимация (б) [98А]

Как видно из рис. 4.13, при толщине алюминиевой пленки ё = 3 нм практически отсутствуют проводящие каналы, что ограничивает поглощенную структурой мощность. При увеличении диаметра металлических островков происходит образование проводящих каналов. Направление и расположение образований является случайным процессом. При толщине пленки ё = 5 нм (4.14, а) островки увеличиваются и за счет их касаний появляются протяженные токовые каналы, приводящие к увеличению коэффициента поглощения до 50%.

Дальнейшее напыление алюминия приводит к заполнению диэлектрических пустот и слиянию островков в практически однородную поверхность (рис 4.14, б). За счет увеличения коэффициента отражения поглощаемая мощность уменьшается.

При толщинах более 15 -20 нм практически вся электромагнитная волна отражается от МДС.

При исследовании деградационных явлений в проводящих структурах МДС при воздействии ВИЭМП было установлено, что прожоги происходят по середине МДС, и их характер имеет ветвистую структуру (рис. 3.18 - 3.20)

Такой характер разрушений проводящей пленки объясняет островковая структура со случайным формированием токовых каналов [98А].

Рис. 4.14 Динамика изменения поверхности моделируемой структуры [98А]: а - формирование проводящих каналов (ё = 5 нм); б - образование практически сплошной проводящей структуры

Согласно рис.4.11 наибольшая плотность тока сосредоточена по середине поверхности МДС перпендикулярно вектору электрической компоненте поля, а также большая плотность тока наблюдается в местах соединения островков (рис. 4. 12). Поэтому выгорать будут проводящие каналы, расположенные ближе к середине МДС.

Случайность направления образованных проводящих каналов создает при их выгорании широкую и ветвистую картину. Отличие в характере разрушений проводящих каналов зависит от способа напыления материала подложки, металлизации, что продемонстрировано на рис. 4.15.

а б

Рис. 4.15 Фрагменты прожога в МДС: а - алюминиевая пленка ё=5нм на стеклянной подложке; б - алюминиевая пленка с ё = 10 нм на лавсановой

подложке

4.4. Практическое применение радиофизических явлений в проводящих наноструктурах для создания эффективных рассеивающих и

поглощающих покрытий

Разработка ослабляющих покрытий основана на таких радиофизических принципах как рассеивание и поглощение. Рассеивание в основном достигается нанесением на объект специальных покрытий. Большинство поглощающих покрытий преобразуют энергию электромагнитных волн в тепловую и, как правило, представлены многокомпонентными материалами [103 А]. К ним можно отнести проводящие структуры, которые при нанометровых толщинах поглощают до 50% энергии падающей электромагнитной волны, обладая малой массой и размерами. Благодаря частотно-независимым свойствам, они способны ослабить сигнал в широком диапазоне частот. Предложенная конструкция поглотителя энергии электромагнитных волн представляет из себя слоистую структуру, состоящую из диэлектрических подложек и наноразмерных металлических пленок (рис. 4.16).

Рис. 4.16 Структура поглотителя электромагнитных волн [103 А]: 1 диэлектрические слои; 2 - наноразмерная проводящая пленка

При попадании электромагнитной волны на поглотитель, нанометровая металлическая пленка преобразует энергию электромагнитных волн в тепловую. Эффективность преобразования энергии определяется толщиной металлической пленки, мало зависит от частоты и имеет место в диапазоне СВЧ. Толщина металлической пленки должна быть от 3 до 10 нм. При меньших либо больших значениях толщины эффект поглощения не проявляется. При необходимости увеличения степени поглощения электромагнитных колебаний применяются несколько диэлектрических слоев, между которыми находится металлическая пленка.

Для более эффективного ослабления нормальной составляющей отраженной волны применяют сложные метаструктурные топологии и ослабляющие поверхности.

По результатам исследований, проведенных в диссертационной работе, было разработано эффективное покрытие, состоящие из вышеупомянутых структур в одной конструкции, обладающее как поглощающими, так и рассеивающими свойствами [100А].

В качестве фронтальной части структуры применялась алюминиевая пленка толщиной 5 нм, напыленная на диэлектрическую подложку из стекла. Следующий слой представлял метаструктуру, состоящую из полосковых резонаторов, расположенных на стеклотекстолите марки БЯ4, за которым помещалось алюминиевое зеркало (рис. 4.16).

Для исследования эффективности рассеивающих покрытий был использован метод бистатического исследования: измерялся уровень отраженного от структуры излучения при изменении положения приемной антенны. Установка для измерения диаграмм рассеивания базировалась на двух рупорных антеннах П6-30/1 с апертурой 625 мм2 Tx и Ях. Ко входу передающей антенны Тх был подключен синтезатор частот Г7М-40. К выходу приёмной антенны Ях подключался измеритель мощности РЬБ26-13М, фиксирующий уровень сигнала. Излучающая антенна находилась в фиксированном положении, формируя линейно поляризованную падающую электромагнитную волну, вектор Пойнтинга которой нормален к поверхности структуры, а приемная антенна вращалась вокруг исследуемого образца от 0° до 180° относительно оси излучающей антенны с шагом Л(р = 5 ± 1', фиксируя показания принимаемой мощности. Исследуемая рассеивающая структура устанавливалась в диэлектрическом держателе (рис. 4.17), на расстоянии более шести длин волн как от излучающей, так и приемной антенны.

Измеритель мощности Р1_Э-26

Рис. 4.17 Измерительная схема для исследования диаграмм рассеивания

Дополнительное рассеивание мощности падающей волны обеспечили элементы метаструктур, имеющие форму полосковых резонаторов. Для поиска вариантов максимального ослабления отраженной волны были проведены исследования ориентации полосковых резонаторов по отношению к вектору электрической компоненты поля. По результатам измерений было установлено, что максимальное рассеивание падающей волны обеспечила конструкция, показанная на рис. 4.18.

ч. I I а -

/7 I I I - - - I I---I I II « I.. _

1---1 i г: -"" i i | ---I I Р---I | | ...в I I «»I I I I I I-"=1 I I'— | | | 1.«

I I II..-I I I...

| | |

---I I |!--®П I I ...I I 1...1 I I

а б

Рис. 4.18 Разработанная конструкция: а - полосковые резонаторы; б - ячейка комбинированного покрытия

По итогам серии экспериментов было выявлено, что наименьшим основным лепестком диаграммы рассеивания обладают метаструктуры, состоящие из чередующихся между собой вертикальных и горизонтальных элементов (4.18, а), резонансная частота которых находится в диапазоне 20 - 22,5 ГГц (рис 4.19.).

Необходимо отметить, что частотный диапазон покрытия зависит от геометрических размеров резонаторов и их расположения в ячейке. Это позволяет изменять результирующие частотные характеристики рассеивающей поверхности, подбирая их для каждого конкретного диапазона.

В качестве поглощающих элементов в работе были задействованы нанометровые алюминиевые пленки, напыленные на стеклянные подложки

алюминиевая пленка d=5нм

стеклянная подложка полосковые резонаторы стеклотекстолит алюминиевое зеркало

о%

Ю1лг-~1лся1ла11л01л*н1лг^1лго1лч'1л1л

* I т I * I т I Г\| РЧ Г\| гч Г^

Рис. 4.19 Частотные зависимости коэффициента пропускания метаструктур: 1 - сонаправленных к вектору Е; 2 - перпендикулярно направленных к

вектору Е; 3 - комбинированные

Полученные в диссертационной работе экспериментальные и теоретические результаты по поглощению электромагнитных волн в промежутке частот 3 - 25,5 ГГц показали, что основным механизмом ослабления являются омические потери, наблюдающиеся при взаимодействии падающей электромагнитной волны с нанометровой проводящей структурой и при толщине пленки 5-7 нм поглощение может достигать значений вплоть до 50 %. Поэтому для построения комбинированной ослабляющей поверхности были выбраны алюминиевые структуры толщиной 5 нм.

Для верификации результатов диаграмм рассеивания разработанной структуры было сравнительно исследовано рассеивания от опорной алюминиевой пластины, геометрические размеры которой совпадают с размерами комбинированной поверхности.

На рис. 4.20 показаны значения отраженной мощности, принимаемой вращающейся в пространстве вокруг исследуемой структуры антенной ЯХ

(рис. 4.17). Падающая электромагнитная волна рассеивается в пространстве и уровень рассеянной мощности фиксировался антенной RX.

Как видно из графика (рис. 4.20, а) опорная алюминиевая пластина максимально отражает сигнал в нормальном к плоскости пластины направлении и его мощность достигает 17 мкВт. При этом уровень принимаемой отраженной мощности падает при изменении угла расположения антенны Rx. На диаграмме рассеивания имеется боковой лепесток порядка 2 мкВт при угле поворота RX на 120° от направления падающей волны.

При установке МДС с алюминиевой пленкой d = 5 нм на опорную металлическую пластину (рис.4.20, б) было обнаружено снижение уровня отраженной мощности в обратном направлении до 10 мкВт. Характер распределения отраженной мощности в пространстве (диаграмма рассеивания) не претерпел существенных изменений. Уровень бокового лепестка значительно уменьшился.

Ppac, мкВт

20 18

Пластина алюминия 1 мм

Пластина алюминия 1 мм "текло

180 155 130 105 80 55 30 <Р а

Ppac, мкВт

4 s FR4 Метаструктура \

4 Х

3.5

3 Комбинированная стуктура ■ 2.5 2

1.5 Алюминиевая 1 пленка

0.5 0

180 155 130 105 80 55 30 (р' б

Рис. 4.20 Зависимость принимаемой мощности от угла поворота антенны RX:

а - для опорной алюминиевой пластины; б - для МДС с алюминиевой пленкой толщиной 5 нм; в - для метаструктуры; г - для комбинированной структуры

При установке метаструктуры поверх опорной алюминиевой пластины (рис. 4.20, в) произошло существенное изменение распределения отраженной мощности в пространстве - уровень мощности в обратном направлении снизился до 4,5 мкВт. При этом обнаружено появление боковых лепестков, имеющих мощность порядка 3,7 мкВт для первого бокового лепестка и 1,4 мкВт для второго.

Исследовать влияние поглощающих элементов на характер диаграмм рассеивания позволила комбинированная конструкция, сочетающая в себе рассеивающие свойства метаповерхности и поглощающие свойства проводящих наноструктур.

Как показано на рис. 4.20, г, расположение МДС с алюминиевой пленкой d = 5 нм поверх метаструктуры привело к снижению общего уровня отраженной и рассеянной мощности. Уровень отражения в обратном направлении снизился с 4,5 мкВт до 3 мкВт. Алюминиевая наноструктура уменьшила отраженные мощности в боковых направлениях: с 3,7 мкВт до 2,4 мкВт для первого бокового лепестка и с 1,4 мкВт до 0,7 мкВт для второго.

Для оценки эффективности был введен коэффициент Крас, показывающий отношение отраженных мощностей от исследуемой структуры и опорной пластины:

р

к - Гт

Лрас р ,

где Рт - отраженная мощность, измеренная от исследуемой структуры в обратном направлении, Рр1 - мощность, измеренная от опорной алюминиевой пластины. На рис. 4.21 приведены относительные значения коэффициента Крас для исследуемых рассеивающих структур.

Результаты исследований показывают, что разработанная комбинированная структура имеет достаточно низкий уровень отраженной по нормали мощности падающей волны относительно алюминиевой пластины и это делает возможным её применение в качестве диапазонного ослабляющего покрытия.

Рис. 4.21 Значения коэффициента Крас для рассеивающих структур [1а]

4.5. Выводы по 4 главе

Разработанная островковая модель проводящей наноструктуры позволяет проводить численные расчёты дифракционных коэффициентов, результаты которых коррелируют с экспериментальными измерениями, что позволяет унифицировать моделирование процессов взаимодействия электромагнитных волн с наноструктурами из других металлов [90А,88А].

Полученная с помощью кинетического уравнения Больцмана зависимость эквивалентной проводимости обеспечивает корреляцию теоретических расчетов с экспериментальными результатами и позволяет рассчитывать дифракционные характеристики различных проводящих наноструктур [96А,97А].

Результаты моделирования плотности тока на поверхности МДС показали, что максимум плотности имеет место по середине наноструктуры перпендикулярно электрической компоненте поля [92А,99А].

Моделированием распределения электромагнитных полей подтверждена верификация результатов измерений дифракционных коэффициентов в волноводе и открытом пространстве [99 А].

С помощью моделирования электродинамических процессов в нанометровых алюминиевых пленках при воздействии СВЧ-полей объяснены особенности и характер деградационных явлений: прожоги пленки имеют место по середине МДС, перпендикулярно вектору электрической компоненты поля. [92А,99А].

Модельная аппроксимация реальной нанометровой проводящей структуры с расположением проводящих островков в случайном порядке позволила объяснить ветвистый характер прожогов пленок при воздействии ВИЭМП. [98 А].

Показана возможность практического применения явления высокого поглощения СВЧ-энергии в проводящих наноструктурах для создания эффективных рассеивающих и поглощающих покрытий, позволяющих уменьшить уровень отраженной по нормали мощности падающей волны более чем в пять раз [100 А].

Заключение

1. Разработана островковая модель проводящей структуры, учитывающая реальную морфологию поверхности пленки, что позволяет проводить численные расчёты коэффициентов отражения, поглощения и прохождения, значения которых коррелируют с экспериментальными результатами [90А,88А].

2. Экспериментально и теоретически объяснено явление высокого поглощения энергии электромагнитной волны СВЧ-диапазона при её взаимодействии с алюминиевыми наноразмерными структурами и установлено, что явление высокого поглощения отсутствует при воздействии на МДС постоянного или низкочастотного токов [94А,95А,88А].

3. С помощью кинетического уравнения Больцмана получена зависимость эквивалентной проводимости, обеспечивающая корреляцию теоретических расчетов с практическими измерениями дифракционных коэффициентов [96А,97А].

4. Моделированием электродинамических процессов в нанометровых алюминиевых пленках при воздействии высокоинтенсивыных СВЧ-полей объяснено, что прожоги пленок или изгиб гибких полимерных подложек имеют место по середине МДС, перпендикулярно вектору электрической компоненты поля [92А,99А].

5. Модель поверхности проводящей наноструктуры, со случайным расположением островков, позволяет объяснить извилистость и характер токовых каналов, что определяет широкую и ветвистую картину прожогов [98 А].

6. Предложена полезная модель поглотителя, включающая наноразмерные металлические пленки и диэлектрические слои, уменьшающая мощность падающей волны на 23%, которая может быть применена для уменьшения радиолокационной видимости объектов [103А].

7. Показана возможность практического применения проводящих наноструктур в комбинированных рассеивающих покрытиях, что позволяет

уменьшить мощность отраженной волны по нормали более чем в 5 раз [100А].

8. Экспериментально установлена малая зависимость дифракционных коэффициентов проводящих наноструктур от частоты падающей волны, что позволяет использовать их при разработке экранирующих и поглощающих покрытий, особенно на полимерных гибких подложках из-за возможности менять форму МДС [92А,98А].

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ИМС - интегральные микросхемы КСВН - коэффициент стоячей волны

КФУ - Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского МДС - металлодиэлектрические структуры СВЧ - сверхвысокая частота ЭМП - электромагнитное поле

ВИЭМП - высокоинтенсивные электромагнитные поля

Е - напряженность электрического поля

Н -напряженность магнитного поля

РПРОШ - мощность прошедшей волны

РОТР - мощность отраженной волны

РПОГЛ - поглощенная мощность

Рис. - рисунок

АСМ - атомно-силовая микроскопия ГКЧ - генератор качающейся частоты ВАЦ - векторный анализатор цепей °уд - удельная проводимость аэкв - эквивалентная проводимость

Список литературы

1. TSMC to start production on 5nm in second half of 2020, 3nm in 2022. // Techspot.com : [сайт]. - 2019. - URL: https://www.techspot.com/news/83080-tsmc-start-production-5nm-second-half-2020-3nm.html (дата обращения 12.01.2020)

2. TSMC's 7nm, 5nm, and 3nm "are just numbers... it doesn't matter what the number is". // Pcgamesn.co : [сайт]. - 2019. - URL: https://www.pcgamesn.com/amd/tsmc-7nm-5nm-and-3nm-are-just-numbers (дата обращения 20.04.2020)

3. Imec and Cadence Tape Out Industry's First 3nm Test Chip. // Imec-int.com [сайт]. - 2019. - URL: https://www.imec-int.com/en/articles/imec-and-cadence-tape-out-industry-s-first-3nm-test-chip (дата обращения 20.04.2020)

4. Ключник, А.В. Исследование стойкости интегральных микросхем в электромагнитных полях импульсного радиоизлучения / А.В. Ключник, Ю.А. Пирогов, А.В. Солодов // РиЭ. - 2011. - Т. 56, № 3, С.375-378.

5. Ключник, A.B. Тепловой пробой р-^переходов и выгорание токоведущих линий / А.В. Ключник, А.В. Солодов // Тезисы докл. всесоюзн. симп. по проблемам электромагнитной совместимости технических средств. - Суздаль, 1991. - C. 43.

6. Солодов A.B. Вероятность повреждения ИМС интенсивным радиоизлучением // 16-я Междунар. крымская конфер. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». (КрыМиКо'2006): материалы конф. -Севастополь: Вебер, 2006, - C. 719-720.

7. Влияние поляризации электромагнитной волны на соотношение между волнами при воздействии на интегральные микросхемы / В.В. Старостенко, Е.В. Григорьев, С.В. Малишевский, Е.П. Таран // Радиоэлектроника и информатика. - 2002. - № 129.- С.107-110.

8. Старостенко В.В. Исследование стойкости интегральных микросхем при воздействии электромагнитных полей / В.В. Старостенко, Е.П. Таран, А.С. Мазинов // Тезисы докладов Международной конференции

"Современные проблемы физики полупроводников и диэлектриков". -Ташкент, 1995. - С. 87.

9. Васильев К.В. Наводки в радиоэлектронных цепях в интенсивном электромагнитном поле / К. В. Васильев, А. В. Ключник, А. Р. Солодов // Материалы докладов 10-й Междунар. крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». - Севастополь, 1996. - С. 480-481.

10. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы / В.В. Антипин и др. // Зарубежная радиоэлектроника. - 1995 - №1, С. 37-52.

11. Ключник, A.B. Методические аспекты исследования стойкости интегральных микросхем в электромагнитных полях импульсного радиоизлучения / А.В. Ключник, Ю.А. Пирогов, А.В. Солодов // Журнал радиоэлектроники. - 2010. - № 8, С. 1-27.

12. Пирогов, Ю.А. Повреждения интегральных микросхем в полях радиоизлучения / Ю.А. Пирогов, А.В. Солодов // Журнал радиоэлектроники. - 2013. - № 6.

13. Механизмы воздействия электромагнитных полей на интегральные микросхемы / Е.В. Григорьев, С.В. Малишевский, В.В. Старостенко, Е.П. Таран // Радиоэлектроника и информатика. - 2002. - №3 (20). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mehanizmy-vozdeystviya-elektromagnitnyh-poleyna-integralnye-mikroshemy (дата обращения: 22.07.2022).

14. Microwave absorptions of ultrathin conductive films and designs of frequency-independent ultrathin absorbers / Li S., Anwar S., Lu W. [et al.] // AIP Advances, - 2014, - 4(1), С. 017130. - DOI: 10.1063/1.4863921

15. Пронин, С.М. Исследование оптических коэффициентов нанометровых плёнок меди и золота в СВЧ диапазоне / С.М. Пронин, В.А. Вдовин, В.Г. Андреев // Учёные записки физического факультета Московского университета. - 2016. - № 5, 165411.

16. Вдовин В.А. Нанометровые металлические плёнки в датчиках мощных СВЧ импульсов. // III Всероссийская научно-техническая конференция «Радиолокация и радиосвязь» ИРЭ РАН. - Москва, 2009. - С. 832-835.

17. Broadband impedance match to two-dimensional materials in the terahertz domain. / Pham Phi H.Q., Zhang W., Quach N.V., [et al.] // Nature Communications. - 2017. - V. 18. 2233 - DOI: 10.1038/s41467-017-02336-z

18. Антонец, И.В. Проводящие и отражающие свойства тонких металлических пленок. / И.В. Антонец, Л.Н. Котов, С.В. Некипелов, Е.Н. Карпушов // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74, № 11, С. 102-106.

19. Динамическая проводимость наногранулированных плёнок «металл-диэлектрик» в диапазоне сверхвысоких частот. / И.В. Антонец, Л.Н. Котов, Е.А. Голубев [и др.] // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. - 2018. - № 5. - Режим доступа: http: //j re. cplire. ru/j re/may 18/2/text. pdf DOI: 10.30898/1684-1719.2018.5.2

20. Moharam M.G. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings: enhanced transmittance matrix approach. / Moharam M.G., Pommet D.A., Grann E.B. // J. Opt. Soc. Am. A. - 1995. - V. 12, No. 5. P. 1077- 1086.

21. Котов, Л.Н., Антонец И.В., Голубев Е.А., Петрунев С.Н. Статическая проводимость и СВЧ отражающие свойства тонких Fe, Ni, Ti пленок / Л.Н. Котов, И.В. Антонец, Е.А. Голубев, С.Н. Петрунев // Вестник Поморского университета. Серия: Естественные и точные науки. - 2008.- № 3. С. 50-57.

22. Nimtz G. Broad band electromagnetic wave absorbers designed with nano-metal films. / Nimtz G, Panten U. // Ann. Phys. (Berl.), - 2010, - V. 522 (12), P. 53-59. DOI: 10.1002/andp.201052201-207

23. Измерение оптических коэффициентов нанометровых металлических плёнок на частоте 10 ГГц. / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, С.М.

Пронин, И.А. Хорин // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. -2017. - №11. - Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov17/17/text.pdf

24. Ultra-thin metal films for enhanced solar absorption. / Ahmad N., Stokes J., Fox N.A. [et al.] // Nano Energy. - 2012. - V. 1. Is. 6. P.777- 782. DOI: 10.1016/j.nanoen.2012.08.004

25. Влияние толщины металлизации на стойкость интегральных микросхем при воздействии электромагнитных полей. / В.В. Старостенко, Е.П. Таран, Г.И. Чурюмов [и др.] // Прикладная радиоэлектроника. - 2003. -Т.2, №1, С.88-92.

26. Bosman H. Microwave absorption on a thin film / Bosman H., Lau Y.Y., Gilgenbach R.M. // Appl. Phys. Lett. - 2003. - V. 82 (1353). DOI: 10.1063/1.1556969

27. Наноструктура, проводящие и отражающие свойства тонких пленок железа и (Fe)X(BaF2)Y. / И.В. Антонец, Л.Н. Котов, П.А. Макаров, Е.А. Голубев // Журнал технической физики - 2010. - Т. 80 № 9, С. 134-140.

28. Курушин, А.А. ШКОЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ УСТРОЙСТВ В CST STUDIO SUITE / А.А. Курушин // Международный журнал экспериментального образования. - 2015. - № 8-2. - С. 238-241

29. Банков С.Е. Решение оптических и СВЧ задач с помощью HFSS / С.Е. Банков, Э.М. Гутцайт, А.А. Курушин. - Москва: ООО «Оркада», 2012. -250 с.

30. Курушин А.А. Решение мультифизических СВЧ задач с помощью САПР COMSOL. / А.А. Курушин - Москва: «One-Book», 2016. -376 стр.

31. TSMC Exceeds 3nm Yield Expectations & Production Can Start Sooner Than Planned : [сайт]. - 2022. - URL: https://wccftech.com/tsmc-exceeds-3nm-yield-expectations-production-can-start-sooner-than-planned/ (дата обращения 20.04.2020)

32. Khan H.N. Science and research policy at the end of Moore's law / Khan H.N., Hounshell D.A., Fuchs E.R.H. // Nature Electronics. - 2018. - V 1(2), P. 146-146 DOI: 10.1038/s41928-017-0005-9

33. Kumar A. A review on activities of fifth generation mobile communication system. / Kumar A., Gupta M. // Alexandria Engineering Journal. - 2018. - V. 57(2), P. 1125-1135

34. Карпухин, С.Д. Сканирующая туннельная микроскопия. Аппаратура, принцип работы, применение / С. Д. Карпухин, Ю.А. Быков, М.А. Щёкотов. - Москва: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. - 25 с.

35. Кураев, А.А. Электродинамика и распространение радиоволн / А.А. Кураев, Т.Л. Попкова, А.К. Синицын. - Минск : Бестпринт, 2004. - 378 с.

36. Лебедев, И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.1 Техника сверхвысоких частот. / И.В. Лебедев - Москва: Высшая школа, 1970. - 440 с.

37. Винокуров, В.И. Электрорадиоизмерения / В. И. Винокуров, С. И. Каплин, И. Г. Петелин. - Москва: Высшая школа, 1996. - 351.

38. Григорьев, А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. / А.Д. Григорьев - Москва: Высшая школа, 1990. - 335 с.

39. Панорамные измерители КСВ и ослабления Р2-56, Р2-61, Р2-66: Инструкции по эксплуатации.

40. Анализатор цепей векторный Р4213/Р4226 Руководство по эксплуатации Часть II. Использование по назначению // ЖНКЮ.468166.032 РЭ

41. Design and calibration of a compact quasi-optical system for material characterization in millimeter/sub-millimeter wave domain. / Kazemipour A., Yee S.-K., Hudlicka M. [et al.] // 29th Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014). - Rio de Janeiro, 2014. - P. 482-483. DOI: 10.1109/CPEM.2014.6898469

42. Ghodgaonkar D.K. Free-space measurement of complex permittivity and complex permeability of magnetic materials at microwave frequencies. /

Ghodgaonkar D.K., Varadan V.V., Varadan V.K. // IEEE Trans. Instrum. Meas. -1990. - V. 39, No. 2, P. 387-394. DOI: 10.1109/19.52520

43. Sub-millimetre wave material characterization. / Saenz E., Rolo L., Paquay M. [et al.] // European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP).

- Rome, Italy, 2011. - P. 31833187.

44. Rolfes I. Calibration methods for microwave free space measurements. / Rolfes I., Schiek B. // Adv. Radio Sci. - 2004. - No. 2, P. 19-25. DOI: 10.5194/ars-2-19-2004

45. Eul, H.-J. A Generalized Theory and New Calibration Procedures for Network Analyzer Self Calibration. Microwave Theory and Techniques / Eul, H.-J., Schiek, B. // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. - 1991. - V. 39, No. 4. P. 724

- 731. DOI: 10.1109/22.76439

46. Rolfes I. LRR-a self-calibration technique for the calibration of vector network analyzers / Rolfes I., Schiek B. // IEEE Trans. Instrum. Meas. - 2003. - V. 52, No. 2, P. 316-319. DOI: 10.1109/TIM.2003.810040

47. Rolfes I. Calibration methods for free space dielectric microwave neasurements with a 4-channel-network-analyzer. / Rolfes I., Schiek B. // 32nd European Microwave Conference. - Milan, Italy, 2002. - P. 1-4. DOI: 10.1109/EUMA.2002.339476

48. Ghodgaonkar D.K. A free-space method for measurement of dielectric constants and loss tangents at microwave frequencies / Ghodgaonkar D.K., Varadan V.V., Varadan V.K. // IEEE Trans. Instrum. Meas. - 1989. - V. 38, No. 3, P. 789-793. DOI: 10.1109/19.32194

49. Рупорный метод измерения электромагнитного отклика от плоских образцов в диапазоне частот 26-37,5 ГГц с улучшенными метрологическими характеристиками / В.И. Сусляев, В.А. Журавлев, Е.Ю. Коровин, Ю.П. Землянухин // Доклады ТУСУР. - 2011. - №2-1 (24)

50. Hock, Kai Meng. Error correction for diffraction and multiple scattering in free-space microwave measurement of materials / Kai Meng Hock //

IEEE Trans. Microw. Theory Techn. - 2005. - V. 54, No. 2, P. 648-659. DOI: 10.1109/TMTT.2005. 862666

51. Bourreau D. Quasi-Optical Free-Space Measurement Setup Without Time-Domain Gating for Material Characterization in the W -Band / Bourreau D., Peden A., Le Maguer S.A // IEEE Trans. Instrum. Meas. - 2006. - V. 55, No. 6, P. 2022-2028. DOI: 10.1109/TIM.2006.884283

52. Helme B.G.M. Measurements of the microwave properties of materials / Helme B.G.M. // IEE Colloquium on Industrial Uses of Microwaves. -London, 1990. - P. 3/1-3/7.

53. Cullen, A. A new free-wave method for ferrite measurement at millimeter wavelengths. / A. Cullen // Radio Sci. - 1987. - V. 22. No. 7, P. 11681170. DOI: 10.1029/RS022i007p01168

54. Андреев, В.Г. Исследование оптических коэффициентов тонких металлических пленок в миллиметровом диапазоне длин волн. / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, П.С. Воронов // Известия Академии Наук. Серия Физическая. - 2003. - Т. 67. № 12. С. 1763-1766.

55. Андреев, В.Г. Экспериментальное исследование поглощения волн миллиметрового диапазона в тонких металлических пленках. / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, П.С. Воронов // Письма в ЖТФ. - 2003. - Т.29, № 22, С. 68-74

56. Arndt, D.P. Multiple determination of the optical constants of thin-film coating materials. / D. P. Arndt, R. M. A. Azzam, J. M. Bennett [et al.] // Applied Optics. - 1984. - V. 23, No. 20, P. 3571-3596. DOI: 10.1364/AO.23.003571

57. Оптические коэффициенты пленок меди нанометровой толщины в диапазоне 9- 11 ГГц / В.А. Вдовин, В.Г. Андреев, П.С. Глазунов, [и др.] // Оптика и спектроскопия. - 2019. - Т. 127. № 11. С. 834-840.

58. Глазунов, П.С. Приближенные граничные условия для задачи нахождения оптических коэффициентов ультратонких металлических пленок в СВЧ и ТГц диапазонах / П.С. Глазунов, В.А. Вдовин, В.Г. Андреев //

Оптика и спектроскопия. - 2020. - Т. 128. № 9. С. 1327-1336. DOI: 10.21883/OS.2020.09.49874.134-20

59. Electrical resistivity and morphology of ultrathin Pt films grown by dc magnetron sputtering on SiO2 / J.S. Agustsson, U.B. Arnalds, A.S. Ingason [et al.] // J. Phys. Conf. Ser. - 2008. - V. 100(082006). P. 1-4.

60. Влияние толщины диэлектрической подложки на поглощающие и просветляющие свойства ультратонких пленок меди. / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, П.С. Глазунов, [и др.] // Оптика и спектроскопия. - 2022. - Т. 130. № 10, С. 1410. DOI: 10.21883/OS.2022.09.53304.3539-22

61. Измерение проводимости ультратонких пленок платины в СВЧ-диапазоне / В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, П.С. Глазунов [и др.] // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. - 2020. - Т. 495, № 1, С. 78-83. DOI: 10.31857/S2686740020060036

62. Точицкий, Т.А. Влияние подложки на формирование структуры переходных слоёв в электролитических плёнках никеля / Т.А. Точицкий // Поверхность. - 1998. - № 10, С. 68-72.

63. Борзяк П.Г. Электронные процессы в островковых металлических плёнках. / П.Г. Борзяк, Ю.А. Кулюпин - Киев: Наукова думка, 1980. - 240 с.

64. Технология тонких пленок. Т. 1: справочник / под ред.: Л. Майссела, Р. Глэнга. - Москва: Советское радио, 1977. - 664 с.

65. Старостенко, В.В. Процессы локализации тепла в слоистых структурах / В.В. Старостенко, Е.П. Таран, А.С. Мазинов // Сборник трудов Международной конференции "Актуальные проблемы физики полупроводниковых приборов". - Ташкент, 1997. - С.45

66. Ultra-thin perfect absorber employing a tunable phase change material. / A.M. Kats, D. Sharma, J. Lin // Appl. Phys. Lett. - 2012. - V. 101, P. 221101. DOI: 10.1063/1.4767646

67. Механизмы воздействия электромагнитных полей на проводящие пленочные структуры микросхем / С. П. Арсеничев, Е. В. Григорьев, С. А.

Зуев [и др.] // Журнал радиоэлектроники. - 2014. - № 5. - С. 6. - EDN SMVDVJ.

68. Woltersdorff, W. Über die optischen Konstanten dünner Metallschichten im langwelligen Ultrarot / W. Woltersdorff // Z. Phys. - 1934. -V.91, P.230-252

69. Оптика - учебное пособие для вузов / Д.В. Сивухин, 3-е изд., стереот. - Москва: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2005. - 792 с. (Общий курс физики)

70. Особенности наноструктуры и удельной проводимости тонких пленок различных металлов. / И.В. Антонец., Л.Н. Котов, С.В. Некипелов, Е.А. Голубев // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74, № 3. С. 24-27.

71. Статическая и динамическая проводимость аморфных наногранулированных композитов "металл-диэлектрик" / И.В. Антонец, Л.Н. Котов, О.А. Кирпичёва, [et al.] // Радиотехника и электроника. - 2015. - Т. 60, № 8, С. 839-850. DOI: 10.7868/S0033849415070013

72. Крейнина, Г.С. Вольтамперные характеристики металлических пленок / Г.С. Крейнина // РЭ. - 1969. - Т. 14. № 6. С. 1080-1083.

73. Холленд, Л. Нанесение тонких пленок в вакууме / Л. Холленд. -пер. с англ. Н. В. Васильченко. - Москва; Ленинград: Госэнергоиздат, 1963. -608 с

74. Кукушкин, С.А. Процессы конденсации тонких пленок / С.А. Кукушкин, А.В. Осипов // УФН. - 1998. - Т. 168. № 10, С. 1083-1116. DOI: 10.3367/UFNr.0168.199810b.1083

75. Гантмахер, В.Ф. Рассеяние носителей заряда в металлах и полупроводниках. / В.Ф. Гантмахер, И.В. Левинсон - Москва: Наука, 1984. -352 с.

76. Лифшиц, Е.М. Физическая кинетика. / Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский - Москва: Наука, 1979. - 528 с.

77. Оптика - учебное пособие для вузов / Д.В. Сивухин, 4-е изд., стереот. - Москва: Наука, 1980, 752 с.. (Общий курс физики)

78. Майер, С.А. Плазмоника: теория и приложения / С.А. Майер. -пер. с англ. Т.С. Нечаева, Ю.В. Колесниченко. - Москва; Ижевск: R&C Dynamics, 2011. - 277с.

79. Гольдштейн, Л.Д. Электромагнитные поля и волны / Л.Д. Гольдштейн, Н.В. Зернов. - Москва: Советское радио, 1971. - 664 с.

80. Никольский, В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. / В.В. Никольский - Москва: Наука, 1967. - 460 с.

81. Славнов, Н.А. Введение в теорию квантовых интегрируемых систем. Квантовое нелинейное уравнение Шрёдингера. / Н. А. Славнов // Лекц. курсы НОЦ, МИАН, - 2011. - Т. 18, С. 3-118. DOI: 10.4213/lkn18

82. The Ohmic heating of particulates in a lossless medium. / W. Tang, H. Bosman, Y.Y. Lau, R,.M. Gildenbach // J. Appl. Phys. - 2005. - V. 97, P. 114915. DOI: 10.1063/1.1922085

83. Broadband perfect absorption of ultrathin conductive films with coherent illumination: Superabsorption of microwave radiation. / S.Li, J. Luo, S. Anwar, [et al.] // Phys. Rev. B. - 2015. - V. 91. 220301(R). DOI: 10.1103/PhysRevB.91.220301

84. Tsui, T.Y. A new technique to measure through film thickness fracture toughness / T.Y Tsui, Y.-C. Joo // Thin Solid Films. - 2001. - V. 401. P. 203-210. DOI: 10.1016/S0040-6090(01)01613-3

85. Ионно-лучевые методы получения тонких пленок. Учебно-методическое пособие для студентов физического факультета / В.Ю. Петухов, Г.Г. Гумаров, изд. 2-е, испр. доп. - Казань, 2010. - 87 с.

86. Технология тонких пленок для микро- и наноэлектроники: учебное пособие / В.Ю. Васильев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. - 107 с.

87А. Surface topologies of thin aluminum films and absorbing properties of metal dielectric structures in the microwave range. / I.Sh. Fitaev, V.B. Orlenson, Y.V. Romanets, A.S. Mazinov // 29th International Crimean Conference

"Microwave & Telecommunication Technology" (CriMiCo'2019). - Sevastopol, 2019. - ITM Web Conf., 30 (2019) 08013. DOI: 10.1051/itmconf/20193008013

88А. Влияние перколяционного перехода на отражающие и поглощающие свойства тонких пленок алюминия в СВЧ диапазоне / И. Ш. Фитаев, В. Б. Орленсон, А. С. Мазинов, С. П. Арсеничев // Радиолокация, навигация, связь : Сборник трудов XXVII Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию полетов в космос Ю.А. Гагарина и Г.С. Титова. В 4-х томах, Воронеж, 28-30 сентября 2021 года. Том 3. - Воронеж: Воронежский государственный университет, 2021. - С. 171-177. - EDN ZPUOWZ.

89А. Динамика формирования поверхности проводящих пленок алюминия на аморфных подложках / В. В. Старостенко, А. С. А. Мазинов, И. Ш. Фитаев [и др.] // Прикладная физика. - 2019. - № 4. - С. 60-65.

90А. Формирование металлодиэлектрических структур с нанометровыми проводящими пленками и исследование их нагрева при воздействии СВЧ-полей / И.Ш. Фитаев, Е.В. Григорьев, С.П. Арсеничев [и др.] // Прикладная физика. - 2022. - № 4, С. 64-69.

91А. Microwave Range Diffraction Properties of Structures with Nanometer Conductive Films on Amorphous Dielectric Substrates / I.Sh. Fitaev, S. A. Zuev, V.V. Starostenko [et al.] // 26th Telecommunications Forum (TELFOR). - Belgrade, 2018. - P. 1-4. DOI: 10.1109/TELFOR.2018.8611867

92А. Дифракция электромагнитного излучения на тонких проводящих пленках металлодиэлектрических структур в прямоугольном волноводе / И.Ш. Фитаев, С.П. Арсеничев, Е.В. Григорьев [и др.] // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2017. - Т. 20,№ 2.C.48-53.

93А. Breakdown features in functional devices of telecommunication systems / I.Sh. Fitaev, S.A. Zuev, A.S. Zuev [et al.] // 27th Telecommunications Forum (TELFOR). - Belgrade, 2019. - P. 1-3. DOI: 10.1109/TELFOR48224.2019.8971293

94А. Исследование динамики нагрева металлодиэлектрических структур с нанометровыми проводящими пленками при воздействии СВЧ-полей / И.Ш. Фитаев, С.П. Арсеничев, Е.В. Григорьев, [и др.] // Прикладная физика. - 2021. - № 6. С. 93-98.

95А. Динамика нагрева металлодиэлектрических структур с нанометровыми проводящими пленками при воздействии СВЧ-полей / В. В. Старостенко, Е. В. Григорьев, А. С. А. Мазинов [и др.] // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. - 2022. - Т. 14, № 3. - С. 243248. - DOI 10.17725/rensit.2022.14.243.

96А. Fitaev I.Sh. Absorbing and Conductive Properties of Thin Fullerene and Aluminum Films / I.Sh. Fitaev, A.S. Mazinov, A.S. Tyutyunik, [et al.] // 2020 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). - Saratov, 2020. - P. 47-50. DOI: 10.1109/APEDE48864.2020.9255600 97А. Удельная проводимость нанометровых проводящих пленок / В. В. Старостенко, С. А. Зуев, А. С. Мазинов, И. Ш. Фитаев // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. - 2022. - № 4. - С. 185-186.

98А. A study of microwave radiation absorption in ultrathin conducting films / I.S. Fitaev, V.V. Starostenko, V.B. Orlenson, A.S. Mazinov, // Technical Physics - 2020. - V.65, № 8. - P. 1296-1300. DOI: 10.1134/S1063784220080186

99А. Особенности волноводных методов исследования металлодиэлектрических структур / И. Ш. Фитаев, В. В. Старостенко, А. С. Мазинов [и др.] // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. -2021. - № 3. - С. 340-341.

100А. Мазинов, А. С. Ослабление нормальной составляющей отраженной электромагнитной волны комбинированными

радиопоглощающими покрытиями / А. С. Мазинов, И. Ш. Фитаев, Н. А. Болдырев // Письма в Журнал технической физики. - 2022. - Т. 48, № 19. - С. 27-30. - DOI 10.21883/PJTF.2022.19.53592.19324.

101А. Влияние допирования атомами N, Вг и F на электродинамические характеристики и физические свойства изатин-Ье1а-анила / А. Н. Гусев, А. С. Мазинов, А. С. Тютюник [и др.] // Журнал технической физики. - 2021. - Т. 91, № 1. - С. 89-98. - Б01 10.21883/ХГЕ.2021.01.50278.120-20.

102А. Морозов, С. И. Анализ деградации проводящих гибких нанометровых пленочных структур под воздействием СВЧ-излучения / С. И. Морозов, Р. А. Иванов, И. Ш. Фитаев // Современные проблемы физики и технологий : УШ-я Международная молодежная научная школа-конференция, Москва, 15-20 апреля 2019 года. Том Часть 1. - Москва: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2019. - С. 263-264.

103А. Патент на полезную модель № 173140 и1 Российская Федерация, МПК Н0^ 17/00. Поглотитель электромагнитных волн : № 2016149949 : заявл. 19.12.2016 : опубл. 14.08.2017 / В. В. Старостенко, С. П. Арсеничев, Е. П. Таран [и др.] ; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского".