Разработка неохлаждаемого болометра на основе пленок окислов ванадия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Маслов Дмитрий Михайлович

• Маслов Дмитрий Михайлович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Маслов Дмитрий Михайлович

Введение

Глава 1. Разработка и исследование технологических основ создания пленок на основе УОх

1.1. Исследование влияния легирующих примесей на характер температурной зависимости сопротивления пленок УОх

1.2. Резистивный метод контроля толщины тонких пленок ванадия

1.3. Метод вакуумного напыления пленки ванадия на диэлектрические подложки

1.4. Окисление тонких пленок ванадия в условиях воздушной среды

1.5. Морфология тонких пленок УОх

Глава 2. Исследование параметров болометра

2.1. Исследования температурной зависимости удельного сопротивления термочувствительного слоя

2.2. Спектральный коэффициент пропускания термочувствительного элемента на основе пленок УОх

2.3. Исследование энергетической экспозиции болометра

2.5. Исследование быстродействия и вольтовой чувствительности болометра

2.6. Исследование шумов и эксплуатационных параметров болометра

2.5 Отжиг пленок VOx в вакууме

Глава 3. Разработка конструкции неохлаждаемого болометра и измерительного модуля на его основе

3.1. Разработка конструкции неохлаждаемого болометра

3.2. Разработка конструкции измерительного модуля на основе неохлаждаемого болометра

Заключение

Список литературы

Список публикаций автора

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка неохлаждаемого болометра на основе пленок окислов ванадия»

Введение

В настоящее время отечественная промышленность не выпускает средства для измерения энергии и мощности лазерного излучения. Поэтому при разработке, наладке и эксплуатации лазерного оборудования приходиться использовать либо импортные образцы, либо устаревшие отечественные лазерные ваттметры и джоульметры, например приемники излучения ИМО-3, ИМО-4, БП-2, БП-5, БП-9 [1].

Основными требованиями, предъявляемыми к приемникам излучения, являются: неселективность в широком спектральном диапазоне, высокая чувствительность, малый уровень собственных шумов, малая инерционность, линейная зависимость выходного сигнала от величины падающего лучистого потока, одинаковая чувствительность по всей рабочей площадке приемника, устойчивость к действиям излучения, малый вес и габариты [2].

Известные преимущества инфракрасной техники по сравнению с оптическими (работающими в видимой части спектра), радиотехническими и радиолокационными системами привели в последнее десятилетие к резкому расширению применения ИК-систем и приборов в науке, технике, промышленности и военном деле. Одной из тенденций развития современных одноэлементых тепловых приемников излучения, наряду с повышением их чувствительности, является снижение их стоимости, массо-габаритных параметров и энергопотребления.

Работа любого вида аппаратуры, использующей тепловое излучение, основана на преобразовании энергии излучения в любую другую, удобную

для регистрации, форму, например, изменение проводимости чувствительного слоя приемника. В последние годы появились новые материалы и технологические процессы изготовления, обеспечивающие создание тепловых приемников излучения с высоким уровнем фотоэлектрических параметров и характеристик. Появление высокочувствительных неохлаждаемых инфракрасных приемников излучения расценивается специалистами как наиболее значительное достижение ИК-техники за последние четверть века [3].

Эти приемники по чувствительности в средней ИК-области приближаются к криогенным фотонным приемникам и выгодно отличаются от них неселективностью в широком спектральном интервале и значительно меньшей стоимостью. К основным преимуществам, отличающим приборы на основе неохлаждаемых болометрических приемников, помимо отсутствия системы криогенного охлаждения, относится возможность работы без модуляции регистрируемого потока излучения.

Одним из перспективных материалов для применения в качестве термочувствительного элемента болометрического приемника является пленка на основе смеси окислов ванадия.

В двумерных поликристаллических пленках на основе смеси фаз УОх, где х=1.5-2.02, толщиной 80-100 нм, высота кристаллитов столбчатой формы равна толщине пленки, а их размеры в плоскости пленки составляют соответственно, 40-100 нм. Интерес к пленкам УОх связан с наличием в них фазового перехода полупроводник-металл, протекающем в температурном диапазоне 55-85С и сопровождающемся скачкообразным изменением оптических и электрических свойств за время не более 10-11 с. По достижении пленкой УОх температуры фазового перехода осуществляется процесс перестрелки кристаллической решетки фазы УО2 со скоростью звуковых волн. Скачок удельного поверхностного

сопротивления при фазовом переходе составляет от 1.2 до 1.5 порядков его величины, ширина петли термического гистерезиса составляет от 19С до 17С соответственно, при этом прямая и обратная ветви петли имеют квазилинейный характер изменения удельного поверхностного сопротивления [2].

Чтобы реализовать болометр в составе герметичного малогабаритного металлостеклянного корпуса следует осуществить сдвиг температуры середины петли термического гистерезиса фазового перехода в сторону 40°С, с сохранением скачка электропроводности не менее одного порядка. Отмеченное выше позволит создать на основе болометрического приемника измерительный прибор, имеющий малый вес, габариты и стоимость в десятки раз меньшую, чем у приборов на основе криогенных приемников излучения. Это позволит реализовать расширяющиеся потребности в средствах измерения энергетических параметров и характеристик непрерывного и импульсного лазерного излучения [1].

Цель исследования - разработка физических и технических принципов создания болометрического приемника лазерного излучения на основе пленки УОх.

Задачи исследования.

1. Исследование морфологии, электрофизических и шумовых свойств наноматериала на основе пленки УОх в зависимости от параметров технологического процесса его изготовления.

2. Разработка серийной технологии изготовления наноматериала на основе пленки УОх с заданным электрическими параметрами

3. Исследование эксплуатационных параметров: постоянной времени и фундаментальных шумов болометра в зависимости от геометрических размеров термочувствительного элемента на основе пленки УОх

4. Разработка конструкции болометрического приемника с внутренней памятью.

5. Разработка измерительного модуля, включающего в себя болометрический приемник, схему обработки и отображения информации, обеспечивающего контроль энергетических характеристик непрерывного и импульсного лазерного излучения.

Научная новизна:

1.1 Разработан двухстадийный способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз УОх, где х=1.5-2.02, включающий напыление в вакууме пленок ванадия толщиной 30-40 нм с последующим окислением на воздухе при 300°С по времени, пропорциональным толщине ванадия. Способ обеспечивает получение пленок УОх с температурным гистерезисом сопротивления со скачком до 1,5 порядка величины внутри петли, шириной петли 22°С и температурой середины петли 45°С.

1.2 Разработан промышленный технологический маршрут изготовления пленок УОх с заданными электрическими параметрами, включающий метод измерения в реальном масштабе времени зависимости сопротивления пленки от температуры.

1.3 Разработана плоская герметичная конструкция болометра с входным окном для регистрации пучков лазерного излучения диаметром 1 -14 мм, обеспечивающая хранение регистрируемой информации. Получен патент на изобретение №2456559.

1.4 Определены фундаментальные шумы болометра, при вариации размера термочувствительного элемента на основе УОх (джонсоновский,

радиационный, 1Я). Обнаружительная способность болометра составляет 8.8106 Вт-1см Гц1/2, при постоянной времени 2.4610-5с, динамический диапазон измерения составляет не менее двух порядков.

Разработано автономное средство измерения, включающее болометр, схему преобразования и знакосинтезирующие индикаторы для визуализации измерительной информации.

На защиту выносятся:

1. Технология изготовления наноматериала на основе пленки УОх с заданными электрическими параметрами.

2. Метод совместной вариации толщины пленки ванадия, температуры и времени ее термообработки, позволяющий получать пленки УОх толщиной 60-120 нм, со скачком сопротивления 1.5 порядка величины, шириной петли термического гистерезиса 22°С и температурой середины петли 45°С.

3. Результаты исследования фундаментальных шумов (1Я, радиационный, джонсоновкий) болометрического приемника, при определяющей роли джонсоновского шума.

4. Результаты исследования постоянной времени и вольтовой чувствительности термочувствительного элемента болометра на основе пленки УОх, выполненного на различных диэлектрических подложках.

5. Интегральная конструкция измерительного модуля, включающая болометрический приемник, схему преобразования и знакосинтезирующие индикаторы для визуализации измерительной информации.

Практическая ценность работы:

1. Разработана и внедрена в опытное производство ФГУП «НПП «Алмаз» технология изготовления наноматериала на основе УОх с заданными электрическими параметрами.

2. Разработан новый класс болометрических приемников на основе пленок УОх с внутренней памятью, обеспечивающих измерение непрерывного и импульсного лазерного излучения на длинах волн 0.3-12 мкм

3. Конструкция приемника обеспечивает регистрацию малых и больших пучков лазерного излучения.

4. Болометр на основе пленки УОх по чувствительности, быстродействию и динамическому диапазону превосходит полупроводниковые и пироэлектрические приемники.

5. Интегральная конструкция измерительного модуля, включающего болометр, схему преобразования и визуализации, позволяет использовать прибор в научно-исследовательских лабораториях, промышленности, ВПК.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1. Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2010» и «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2012» (Саратов, 2010, 2012 гг.)

2. IX и X научно-технических конференциях «Твердотельная электроника, сложные функциональные блока РЭА» (г. Звенигород, 2010, г. Дубна, 2011)

Глава 1. Разработка и исследование технологических основ создания

пленок на основе УОх

1.1. Исследование влияния легирующих примесей на характер температурной зависимости сопротивления пленок УОх

Одним из путей сдвига температуры середины петли термического гистерезиса пленок УОх в сторону более низких температур является легирование навески ванадия, например, с помощью А1, Сг, Т при вакуумном напылении [4].

На рис. 1.1 приведен термический гистерезис удельного сопротивления в пленке УО2 в зависимости от содержания кислорода в фазе УО2.

о

О-

ф о

X ■О

ДТс1

Рис. 1.1. Термический УО2 в зависимости

гистерезис удельного сопротивления в пленке от содержания кислорода в фазе УО2

Данное открытие также предусматривает существенное увеличение нормального теплового гистерезиса двуокиси ванадия ЛТс путем соединения ванадия с другими элементами. Двуокись ванадия стехиометрического состава имеет амплитуду теплового гистерезиса порядка 2.5°С. Наиболее предпочтительная примесь к кристаллам диоксида ванадия это изоморфные оксиды металлов. Кривая 26 на рис. 1.2 демонстрирует зависимость увеличения теплового гистерезиса ЛТс двуокиси ванадия с примесью двуокиси молибдена от удельного веса примеси диоксида молибдена в диоксиде ванадия. Кривая 27 показывает результат добавления двуокиси вольфрама к двуокиси ванадия. Также могут применяться и другие изоморфные и неизоморфные оксиды металлов, таких как молибден, титан, олово, хром, свинец, германий, а также оксиды марганца.

ДТс

0.1 0.5 1.0

Рисунок 1.2 . Изменение температуры фазового перехода в зависимости от процента легирующего вещества в пленке УО2

Двуокись ванадия с примесью оксида изоморфного металла, как правило, демонстрирует еще большее снижение средней температуры фазового перехода. Например, диоксид ванадия с 1% примесью диоксида вольфрама имеет среднюю температуру фазового перехода порядка 30°С. У диоксида ванадия с 1% примесью диоксида молибдена средняя температура фазового перехода составляет приблизительно 50°С. Зависимость средней температуры фазового перехода от концентрации примеси в диоксиде ванадия в процентах представлена на рис. 1.3 для диоксида вольфрама и диоксида молибдена.

Рис. 1.3 - зависимость уменьшения температуры фазового перехода в зависимости от процентного содержания легирующего вещества в пленке

УО2

Изменение теплового гистерезиса в диоксиде ванадия можно объяснить перемещением границы домена во время перехода из альфа состояния в бета состояния. Гистерезис есть результат необратимого процесса потребления энергии, связанного с движением границы домена в кристалле.

В работе [4] указано, что на изменение ширины петли термического гистерезиса в пленке УОх кроме легирования, оказывает влияние отклонение фазы УО2 от стехиометрического состава. Это показано на рис. 1.4 , кривая 20.

Рис. 1.4. Сдвиг температуры фазового перехода УО2 в зависимости от содержания кислорода в фазе УО2

На рис. 1.4 показан сдвиг температуры фазового перехода УО2 в зависимости от содержания кислорода в фазе УО2.

Понижение содержания кислорода в диоксиде ванадия в кристаллической насыпной форме или в кристаллической тонкопленочной форме производится путем нагрева диоксида ванадия в восстановительной газовой среде, содержащей водород в течение определенного промежутка времени.

Понижение уровня кислорода производится при температуре свыше 450°С в среде с высоким содержанием водорода во время понижения уровня кислорода ниже уровня кислорода при стандартных стехиометрических соотношениях.

Понижение уровня кислорода зависит от температуры и длительности реакции. При температуре 450°С и времени понижения уровня кислорода от 22 до 24 часов, тепловой гистерезис возрастает от 2.5°С до 10-15°С.

На рис. 1.5 приведен термический гистерезис удельного сопротивления в пленке УО2 в зависимости от содержания кислорода в фазе УО2.

Рис. 1.5. Термический гистерезис удельного сопротивления в пленке У02 в зависимости от содержания кислорода в фазе У02

В работе [5] описан метод изготовления тонкой пленки окиси ванадия, имеющей желаемую температуру фазового перехода. Целью изобретения является повышение или понижение температуры фазового перехода и осуществление резкого изменения температурного хода петли гистерезиса. Легирующий материал может быть отобран из группы, состоящей из вольфрама, молибдена, ниобия, германия, кремния и углерода. Атомный процент легирующего материала обычно изменяется от 0.05 до 10 % в зависимости от используемого материала.

На рис. 1.6 приведен ход термического гистерезиса сопротивления пленок УО2, легированных различными материалами.

а - чистый диоксид ванадия, б - диоксид ванадия, легированный 0.35% вольфрама, в - диоксид ванадия, легированный 4% германия, г - диоксид

ванадия, легированный 5% германия

Рис. 1.6 - ход термического гистерезиса сопротивления пленок диоксида ванадия, легированных различными материалами

Как видно из рис. 1.6, чистый диоксид ванадия имеет температуру ФППМ на уровне 65°С.

Аналогичные результаты получены в работе [6], где патентуется способ изготовления тонких пленок окислов ванадия с примесями с требуемой температурой фазового перехода. Способ отличается тем, что реактивное распыление тонкой пленки осуществляется с помощью композитной мишени, выполненной из металлического ванадия, которая содержит частицы легирующего вещества.

Для реализации легирования ванадия в процессе нанесения на диэлектрическую подложку можно использовать перенос материала с испарителя, использующегося в технологии вакуумного напыления ванадия. Этим требованиям удовлетворяет испаритель, изготовленный в виде четырех вольфрамовых проволок диаметром 1.2 мм ТУ 48-9-45-67, соединенных вместе медными шинами толщиной 1 мм ГОСТ 495-70. На рис. 1.7 приведен внешний вид испарителя.

Рис. 1.7. Внешний вид испарителя

Важное значение играет содержание примесей в распыляемой навеске ванадия. В таблице 1.1 приведен химический состав ванадиевых полос марок ВЭЛ-1, ВЭЛ-2, ВЭЛ-3.

Таблица 1.1. Ванадий электролитический ТУ 48-4-335-75

Марка ВЭЛ-1 ВЭЛ-2 ВЭЛ-3

Алюминий 0.01% 0.05% 0.1%

Железо 0.01% 0.04% 0.08%

Кремний 0.01% 0.01% 0.02%

Никель 0.01% 0.05% 0.1%

Сера 0.005% 0.005% 0.005%

Углерод 0.01% 0.01% 0.02%

Азот 0.05% 0.07% 0.08%

Кислород 0.05% 0.1% 0.1%

Кроме того, используются полосы ванадиевые марок ВнПл-1 и ВнПл-2 ТУ 48-4-373-76 99.379% чистоты, химический состав которых приведен в таблице 14.2.

Таблица 14.2. ВнПл-1 и ВнПл-2 ТУ 48-4-373-76

Марка ВнПл-1 ВнПл-2

Железо 0.15% 0.25%

Алюминий 0.2% 0.3%

Кремний 0.2% 0.3%

Азот 0.01% 0.02%

Водород 0.001% 0.001%

Кислород 0.03% 0.05%

Углерод 0.03% 0.04%

Так как в состав навески кроме ванадия входят алюминий и кремний, а распыление ведется с вольфрамового испарителя, то согласно работе

[4] можно ожидать, что при распылении будет получена пленка ванадия с требуемыми примесями.

1.2. Резистивный метод контроля толщины тонких пленок ванадия

Для получения пленок ванадия в диапазоне толщин 20-40 нм был скорректирован резистивный метод контроля толщины. Следует заметить, что, если удельное поверхностное сопротивление пленки остается неизменным в течении осаждения, то толщину d пленки ванадия можно непрерывно контролировать по значению удельного поверхностного сопротивления свидетеля ^с=р^, где р - удельное поверхностное сопротивление ванадия). Указанное соотношение выполняется при больших толщинах пленок, а при толщинах несколько десятков нм оно не выполняется, так как при начальных стадиях роста пленка состоит из зародышей и плохо связанных металлических островков. Когда пленка становится сплошной, она имеет область толщин, где наблюдается изменение удельного сопротивления вследствие уменьшения поверхностного рассеяния электронов [7].

Контроль толщины напыляемых пленок ванадия проводился с помощью резистивного метода. В качестве датчика выступала слюдяная подложка с заданной геометрией и золотыми контактами.

На рис. 1.8 показан измеритель сопротивления тонких резистивных пленок.

1 - подложка, 2 - адгезионный слой на основе Au Рис. 1.8. Измеритель сопротивления тонких резистивных пленок

В процессе напыления пленка ванадия осаждается на датчик и перекрывает участок диэлектрической подложки 1 между краями контактных площадок 2, обращенных друг к другу. В процессе формирования ванадиевой пленки между токоведущими электродами возникает проводимость. С помощью мультимера измеряется величина сопротивления формируемой металлической пленки ванадия. По достижению заданной величины удельного поверхностного сопротивления пленки ванадия процесс напыления прекращают.

Совместное использование эллипсометрического (прибор ЛЭМ-2) и спектрофотометрического (Shimadzu MPS-5000) методов позволила с большой точностью определить толщину слоя ванадия, при этом четырехзондовым методом измерялось ее удельное поверхностное сопротивление [2].

Полученная таким образом экспериментальная зависимость величины удельного поверхностного сопротивления пленки ванадия от толщины приведена на рис. 1.3.

По сути это единственная возможность с достаточно высокой точностью (±2,5%) определить исходную толщину ванадия.

Как показали эксперименты, пленки металлического ванадия, полученные методом термического распыления, являются поликристаллическими. Размер зерен металлических пленок ванадия зависит от толщины пленки. Поэтому в данном случае можно привлечь теорию масштабного эффекта, которая предполагает снижение зависимости сопротивления пленки от ее толщины

При разработке промышленной технологии использование резистивного метода контроля очень заманчиво, так как он отличается чрезвычайной простотой.

(а), б - значение р от d в увеличенном масштабе Рис. 1.9. Зависимость величины удельного поверхностного сопротивления

пленки от толщины

1.3. Метод вакуумного напыления пленки ванадия на диэлектрические подложки

Изготовление пленок VOx базируется на двухстадийном процессе, включающем нанесение в вакууме на диэлектрическую подложку слоя V определенной толщины и окисление его на воздухе при температурах 300-480°С до формирования пленки VOx. Использованная технология получения слоев и структур на основе диоксида ванадия технологически достаточно проста и воспроизводима, позволяет получать структуры большой площади.

В работе [7] показано, что для получения пленки ванадия с минимальными размерами кристаллитов ее напыление на диэлектрическую подложку следует проводить при комнатной температуре. При термическом напылении пленки ванадия расстояние от навески до подложки составляло не менее 30 см, чтобы обеспечить равномерное распределение зародышей по поверхности диэлектрической подложки. Скорость столкновения молекул пара (ванадия) с подложкой выбиралась из расчета возможности контроля.

Гладкая поверхность подложки инициирует формирование однотипных мелких зародышей. При комнатной температуре подложки и выбранной скорости поступления на подложку атомов ванадия, образуется устойчивый зародыш, состоящий из двух атомов ванадия. При этом в процессе конденсации паров ванадия зародыши не имеют возможности испарятся с поверхности подложки. Таким образом, при термическом напылении пленки ванадия на диэлектрическую подложку

при комнатной температуре, по сравнению с другими способами (катодное распыление, лазерная абляция), обеспечивается формирование ванадиевой пленки с минимальными размерами кристаллитов.

Для разных предприятий (ОАО «НПП «Алмаз» и ОАО «НПП «Инжект», г. Саратов) были разработаны соответствующие технологические маршруты изготовления пленок VOx с учетом имеющегося на предприятиях оборудования.

Для ОАО «НПП «Алмаз» технологический маршрут базируется на универсальной установке вакуумного напыления УРМ 3.279.060 (рис. 1.10), на которой осуществляется напыление металлов и защитных покрытий. Содержание контролируемых примесей в распыляемой навеске ванадия должно удовлетворять требованиям и нормам, указанным в таблицах 1.1 и 1.2.

В качестве подложки используется поликоровая пластина с 14-м классом шероховатости поверхности. Напыление проводилось в

о

следующих условиях: вакуум - 1.3-10 Па; расстояние между нагревателем и подложкой не менее 30 см; скорость вращения карусели 80 об/мин; скорость напыления на подложку при комнатной температуре 0.93 нм/с.

Рис. 1.10. Схема установки вакуумного напыления УРМ 3.279.060

Формирование пленки ванадия происходит в течение нескольких десятков минут, за которые достигается необходимая величина удельного поверхностного сопротивления. Была разработана следующая техническая документация технологического процесса нанесения пленки ванадия: титульный лист, маршрутная карта, ведомость оснастки. Операции, входящие в маршрутную карту, приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

N п/п Наименование операции Технологическое оснащение Примечание

Наименование Производи -тельность

1 Контроль качества подложки Лупа 2-8 кр. 15 сек Подложка поликор 35х25х0.5 мм

2 Очистка Шкаф вытяжной, ванна 0,5 л, 40 сек -

подложки кисть

3 Установка напыляемого материала Установка вакуумного напыления УРМ 3.279.060 20 сек Материал: ванадий

4 Установка подложки Установка вакуумного напыления УРМ 3.279.060 20 сек -

5 Откачка камеры Установка вакуумного напыления УРМ 3.279.060 60 мин Вакуум 1.310-3 Па

6 Напыление ванадия Установка вакуумного напыления УРМ 3.279.060 32 сек Скорость вращения карусели 80 об/мин

7 Напуск воздуха Установка вакуумного напыления УРМ 3.279.060 10 мин -

8 Контроль пленки ванадия Мультиметр Актаком-112 2 мин По сопротивлению

Метод электронной бомбардировки имеет преимущество относительно прямонакального нагрева в случае, когда необходимо получить максимальную чистоту пленки ванадия [7-8]. В установке УРМ 3.279.060 применяется электронная пушка с охлаждаемой водой медной подставкой, в которой установлены молибденовые тигли. Установка снабжена системой оптического контроля толщины покрытий, кварцевым датчиком системы испарения скорости напыления и толщины напыленной пленки, и электродом ионной очистки, предназначенного для создания тлеющего разряда в зоне карусели. Дополнительно в установке для контроля толщины пленки ванадия использовался резистивный метод. На рис. 1.11 показана схема рабочей камеры установки.

1 - камера , 2 - крышка, 3 - испаритель, 4 - карусель, 5 - система оптического контроля, 6 - электрод ионной очистки, 7 - ламповые нагреватели, 8 - ввод кварцевого датчика Рис. 1.11. Схема рабочей камеры установки На рис. 1.12 приведена схема испарителя.

1-Электронная пушка; 2- к дифференциальной откачке; 3-сканирующая катушка; 4-коллектор отраженных электронов; 5-тигель; 6-заслонка; 7-отклоняющий электромагнит; 8-электронный пучок; 9-отраженные

электроны

Рис. 1.12. Схема электронной пушки с изогнутой траекторией пучка

Использование искривленной траектории пучка позволяет эффективно разделить на малом расстоянии электронную пушку и источник паров. Поперечное магнитное поле создается электромагнитом, и в этом же поле происходит фокусировка луча. В пушке для увеличения электронного эмиссионного тока используется относительно большая площадь удлиненного катода. Применяется охлаждаемая водой медная подставка, в которой размещены молибденовые тигли. Одной из общих проблем для всех испарителей с электронным лучом является метод контроля скорости испарения. Датчик с кварцевыми генераторами дают ошибочные показания вследствие накопления заряда. С помощью электростатической сетки удаляют заряженные частицы из потока, регистрируемого датчиком. Для исключения зарядов, которые могут попасть из подложки, она находится под плавающим потенциалом или иметь потенциал, равны потенциалу на катоде. В последнем случае подложка подвергается мягкой бомбардировке. Положительными ионами, что может привести к повышению чистоты и воздействию на процессы зародышеобразования и роста пленок.

Для ОАО «НПП «Инжект» технологический маршрут базируется на установке вакуумного напыления УВН-71-П3 (рис 1.13).

Рис. 1.13. Установка УВН-71-П3

Была разработана следующая техническая документация технологического маршрута нанесения пленки ванадия: маршрутная карта и ведомость оснастки. Операции, входящие в откорректированную маршрутную карту, приведены в таблице 2.

При выборе материала и формы испарителя учитывалось следующее: при рабочей температуре испарителя давление паров материала, из которого он изготовлен, должно быть пренебрежимо малым. Использовался вольфрамовый испаритель, показанный на рис. 1.7.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Маслов Дмитрий Михайлович, 2015 год

Список литературы

1. Котюк А. Ф. Задачи совершенствования отечественной системы обеспечения единства измерений величин и параметров, характеризующих лазерное излучения / А.Ф. Котюк, А.А. Либерман, М.В. Улановский // Лазер-Информ, №15-16, 2004. С4-10.

2. Олейник. А. С. Отображение и запоминание оптической информации на пленках диоксида ванадия: монография/ А.С. Олейник. -Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006.-204с.

3. Зеров

4. Пат. 3.557.026. США, МПК Н01В 1/06; C01G 31/00. High thermal hysteresis vanadium dioxide / R. O. Teeg, G. Pointe; R. W. Hallman; опубл. 19.01.1971.

5. Пат. 3.899.407. США, МПК С23с 15/00; С0^ 31/00. Method of producing thin film devices of doped vanadium oxide material / K. Keith Eastwood, Barry A. Noval; опубл. 12.08.1975.

6. Пат. 2.246.036. Франция, МПК H01C 17/12; G01K 7/04; G01K 7/22. Способ изготовления устроства на основе окиси ванадия с примесями / Multi State Devices Ltd; опубл. 30.05.75.

7. Технология тонких пленок: (Справочник) / Под. ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, Нью-Йорк,1970. Пер. с англ. Под ред. М. И. Елинсона, Г.Г. Смолко. Т.1. М.: Сов. радио, 1977. 664с

8. Технология тонких пленок: (Справочник) / Под. ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, Нью-Йорк,1970. Пер. с англ. Под ред. М. И. Елинсона, Г.Г. Смолко. Т.2. М.: Сов. радио, 1977. 768с

9. Физико-химические свойства окислов: Справочник / Под ред. Г.В. Самсонова -М.: Металлургия, 1978.- 472 с.

10. Зайт В. Диффузия в металлах. Процессы обмена мест. Пер. с нем./Под ред. Б.И. Болтакса./ В. Зайт - М.: Изд. иностр. лит., 1958.- 381 с.

11. Bruckner W. The range of homogeneity of VO2 and the influence of the composition on the physical properties/ W. Bruckner, W. Voldennauer, H. With //Phys. St. Sol (a), 1975.- N 29.- P. 63.

12. Пат. №2.321.035 РФ МКИ G02F 1/00 Преобразователь изображения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра / А.С.Олейник; опубл. 27.03.2008

13. Метод измерения зависимости сопротивления нанопленок оксидов ванадия от температуры / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Измерительная техника, 2013, №1, С.58-59.

14. Пат. №2456559 РФ МПК G01J 5/20 Тепловой приемник излучения, Олейник А.С., Васильковский С.В., Маслов Д.М., опубл. 20.07.2012 Бюл. №20.

15. Рыкалин Н.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Л17 Справочник / Н.Н.Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

16. Емлютина Л.Д. Измерение энергии и мощности излучения ОКТ./ Л.Д. Емлютина // Электронная техника. Сер. Контрольно-измерительная аппаратура, 1969. - Вып.18. - 24с.

17. Термооптические среды для оптических запоминающих устройств / И.Н. Букреев, В.Н. Милючихин, А.Н. Першин // Лазерная техника и оптоэлектроника, 1986. Сер. II. Вып. 1. С. 1-44.

18. Дульнев Г.Н. Теплопроводность при постоянном и импульсном местном нагреве / Г.Н. Дульнев, Р.А. Испирян, Н.А. Ярышев // Тепломассообмен при взаимодействии потоков энергии с твердым телом: Труды Ленинградского ин-та точной механики и оптики. - Л., 1967. - Вып. 31. - С.

5-19

19. Марков М.Н. Приемники инфракрасного излучения / М.Н. Марков - М.: Наука, 1968. - 168 с.

20. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники./ Л.З. Криксунов // - М.: Сов.радио, 1978. - 400 с.

21. Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов / Г.Г. Ишанин // - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986. - 175с.

22. Зеров Ю. В. Пленки VOх с улучшенными болометрическимими характеристиками для ИК-матриц / В. Ю. Зеров, Ю. В. Куликов, В. Г. Маляров, И. А. Хребтов и др. // Письма в ЖТФ, 2001, Т. 27. С. 57-63.

23. Теруков Е. И. Исследование электрических свойств пленок двуокиси ванадия. / Е. И. Теруков, К. Д. Уферт, Ф. А. Чудновский // ФТТ. 1976. Т. 18. С. 2479-2481.

24. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Перевод с английского / К.Бриндли. М.:Энергоатомиздат, 1991. 144 с.

Список публикаций автора

1. Болометр с термочувствительным слоем из оксида ванадия VOx / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Российские нанотехнологии, 2012, №5-6, С.44-52.

2. Метод измерения зависимости сопротивления нанопленок оксидов ванадия от температуры / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Измерительная техника, 2013, №1, С.58-59.

3. Пат. №2456559 РФ МПК G01J 5/20 Тепловой приемник излучения, Олейник А.С., Василь-ковский С.В., Маслов Д.М., опубл. 20.07.2012 Бюл. №20.

4. Интерфейс измерительной системы на базе одноэлементного теплового приемника с термочувствительным слоем из пленки VO2 / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2010 : материалы Междунар. науч.-техн. конф., г. Саратов, 22-23 сент. 2010 г. - С. 370-374.

5. Интерфейс измерительной системы на базе многоэлементного теплового приемника с термочувствительным слоем из пленки VO2 / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2010 : материалы Междунар. науч.-техн. конф., г. Саратов, 22-23 сент. 2010 г. - С. 400-402.

6. Тепловые приемники с термочувствительным слоем из пленки VO2 / Олейник А.С., Васильковский С.В., Маслов Д.М. // Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА: тез. докл. IX науч.-техн. конф., г. Звенигород, 1-3 дек. 2010 г. - С. 122-123.

7. Твердотельный болометр / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА: тез. докл. X науч.-техн. конф., г. Дубна, 12-14 окт. 2011 г. - С. 83-86.

8. Параметры твердотельного болометра с термочувствительным слоем VOx / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА: тез. докл. X науч.-техн. конф., г. Дубна, 12-14 окт. 2011 г. - С. 86-90.

9. Отчет за I этап НИР № 3424 «Исследование наноматериала на основе VO2 для регистрации и хранения оптической информации», Сарат. гос. техн. ун-т; руководитель А.С. Олейник, №.Г.Р.01200902722, 2010,- 43 с.

10. Заключительный отчет по НИР № 3424 «Исследование наноматериала на основе VO2 для регистрации и на правах рукописи хранения оптической информации», Сарат. гос. техн. ун-т; руководитель А.С. Олейник, №.Г.Р. 01200902722, 2010,- 60 с.

11. Отчет за I этап НИР № 11010 «Исследование наноматериала на основе VO2 для регистрации и хранения оптической информации» Сарат. гос. техн. ун-т; руководитель А.С. Олейник, №.Г.Р. 01200902722, 2011,- 31 с.

12. Заключительный отчет по НИР № 11010 «Исследование наноматериала на основе VO2 для регистрации и хранения оптической информации», Сарат. гос. техн. ун-т; руководитель А.С. Олейник, №.Г.Р. 01200902722, 2011,- 34 с.

13. Измерительный модуль на основе неохлаждаемого болометра / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2012 : материалы Междунар. науч.-техн. конф., г. Саратов, 19-20 сент. 2012 г. - С. 132-136.

14. Зависимость удельного поверхностного сопротивления пленки ванадия от толщины / Олейник А.С., Маслов Д.М. // Актуальные проблемы

электронного приборостроения АПЭП-2012 : материалы Междунар. науч.-техн. конф., г. Саратов, 19-20 сент. 2012 г. - С. 137-141.

15. Заключительный отчет о выполнении НИОКР по теме «Разработка твердотельного болометра для регистрации инфракрасного излучения», гос. контракт №9553р/14177 от 04.07.2011, ООО «НП ТЭСО»; руководитель А.С. Олейник, №.Г.Р. 01201168604, 2012,- 23 с.

16. Заключительный отчет о выполнении НИОКР по теме «Разработка измерительного комплекса для регистрации лазерного излучения», гос. контракт №11020р/17111 от 31.08.2012, ООО «НП ТЭСО»; руководитель А.С. Олейник, №.Г.Р. 01201168604, 2013,- 17 с.