Структурные особенности и оптические свойства тонких слоев аморфного гидрогенезированного углерода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Коншина, Елена Анатольевна

• Коншина, Елена Анатольевна
• доктор физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Коншина, Елена Анатольевна

Обозначения и сокращения

Введение

I Глава Кинетика С\Т>-процесса осаждения пленок аморфного гидрогенизированного углерода в плазме тлеющего разряда на постоянном токе

Введение

1.1. Устройство для осаждения пленок в плазме 20 тлеющего разряда и его характеристики

1.2. Факторы, влияющие на скорость осаждения пленок а-С:Н

1.2.1. Влияние параметров тлеющего разряда

1.2.2. Осаждение пленок из смеси паров 28 углеводорода с инертным газом

1.2.3. Влияние проводимости подложки

1.3. Влияние скорости осаждения на оптические 31 постоянные пленок а-С:Н

Выводы

II Глава Структурные особенности пленок аморфного гидрогенизированного углерода

2.1. Исследование структуры ближнего порядка

2.2. Исследование полосы поглощения валентных 38 колебаний СН-групп

2-3. Оценка содержания связанного водорода в пленках а-С:Н

2.4. Исследование наноструктуры пленок а-С:Н

2.4.1. Особенности резонансных спектров КР 45 пленок

2.4.2. Изменения в адсорбционных спектрах 53 пленок при отжиге

2.5. Анализ результатов и моделирование структуры 55 пленок а-С:Н

2.6. Исследование наноструктуры поверхности тонких слоев а-С:Н методом декорирования островковыми пленками серебра

Выводы

III Глава Поглощение в видимой области спектра и электронная структура тонких пленок а-С:Н

3 1 Современные представления об атомной и электронной 67 структуре аморфного углерода

3.2. Определение ширины оптической щели пленок а-С:Н

33 Спектры поглощения в интервале длин волн

400-2400 нм и влияние на них условий получения пленок а-С:Н

3.4. Корреляция изменений в спектрах электронного 76 поглощения со спектрами КР пленок

3.5. Соотношение параметров спектров поглощения пленок 78 а-С:Н с шириной оптической щели Тауца

3.6. Корреляция оптических и электрических свойств 81 пленок а-С:Н

Выводы

IV Глава Особенности колебательных спектров пленок а-С:Н

Введение

4.1. Колебательные спектры пленок а-С:Н, полученных в 88 ацетиленовой плазме тлеющего разряда

4.2. Сравнение колебательных спектров пленок а-С:Н, 92 полученных из разных углеводородов

4.3. Интерпретация особенностей ИК спектров МНПВО 95 пленок а-С:Н

4.4. Исследование дисперсии оптических постоянных 100 пленок а-С:Н в ИК области спектра

Выводы *

V Глава Взаимодействие интенсивного лазерного ИК излучения с защитными покрытиями на основе а-С:Н 1

5.1. Сравнение оптических характеристик медных зеркал с 107 покрытием а-С:Н и без него

5.2. Влияние свойств покрытия а-С:Н на порог оптического НО пробоя медных зеркал

5.3. Расчет температуры поверхности медного зеркала с 116 покрытием в пятне облучения импульсным ИК излучением и порога разрушения покрытия в зависимости от его толщины для случая нарушенного адгезионного контакта с зеркалом

5.4. Механизм оптического пробоя вблизи поверхности И9 медного зеркала с покрытием а-С:Н

Выводы

VI Глава Физико-химическое взаимодействие слоев аморфного гидрогенизированного углерода с жидкими кристаллами

Введение

6.1. Слои а-С:Н, формирующие гомогенную ориентацию 129 жидких кристаллов

6.2. Начальный угол наклона директора в ЖК ячейках с 131 ориентирующими слоями а-С:Н

6.3. Исследование рельефа поверхности ориентирующих 136 слоев

6.4. Молекулярная структура и адсорбционные свойства 141 ориентирующих слоев, полученных с помощью плазмы тлеющего разряда

6 5 Исследование ориентации жидких кристаллов с помощью поляризационной ИК спектроскопии МП ПВО

6.6. Гомеотропная ориентация нематического ЖК на поверхности слоев полученных в плазме

Выводы

VII Глава Поверхностная энергия ориентирующих слоев и влияние ее на межфазное взаимодействие с жидкими кристаллами

7.1 Краевые углы смачивания и поверхностная энергия ориентирующих слоев а-С:Н

1 -1. Экспериментальное определение краевых углов 165 смачивания и расчет поверхностной энергии

7.1.2. Изменение поверхностной энергии в результате 169 обработки слоев а-С:Н в плазме кислорода

7.2 Оценка энергии взаимодействия на границе

раздела фаз твердое тело — жидкий кристалл

Выводы

Глава Применение тонких пленок на основе аморфного гидрогенизированного углерода в жидкокристаллических устройствах

8.1 Применение поглощающих в видимой области пленок 183 а-С:Н в оптически управляемых модуляторах света отражательного типа для осуществления оптической развязки

8.1.1 Исследование оптических и электрических 186 свойств поглощающих в видимой области спектра пленок а-С:Н

8.1.2 Оптически управляемые ЖК модуляторы с 189 мозаичным металлическим зеркалом и светоблокирующим слоем а-С:Н

8.1.3 Оптически управляемые ЖК модуляторы с 195 многослойными диэлектрическими зеркалами и светоблокирующим слоем а-С:Н

8-2 Применение тонких пленок а-С:Н в оптических ЖК 200 модуляторах для формирования гомогенной ориентации молекул жидких кристаллов

8-3 Применение плазменно-полимеризованного октана в 209 призменных ЖК поляризаторах для формирования гомеотропной ориентации молекул жидких кристаллов

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурные особенности и оптические свойства тонких слоев аморфного гидрогенезированного углерода»

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью создания новых оптических материалов для решения практических задач, возникающих при разработке компонентной базы квантовой электроники и оптоэлектронных устройств, а также развития оптических телекоммуникационных систем. К таким материалам относятся аморфные углеродные пленки с показателем преломления близким алмазу, сочетающие в себе прозрачность в ИК области спектра с механической прочностью и химической стойкостью. Уникальное сочетание свойств открывает большие возможности для применения алмазоподобных углеродных пленок в оптических элементах лазеров, инфракрасной технике и других оптических устройствах, например, в качестве защитных и просветляющих покрытий оптических элементов.

В настоящее время наряду с интенсивным развитием и совершенствованием методов получения алмазоподобных пленок, проводятся исследования аморфных углеродных пленок с различными оптическими и электрическими свойствами, изучаются особенности их структуры, а также ведется поиск новых применений их макроскопических свойств.

Аморфные углеродные пленки могут быть получены как распылением графита, так и химическим осаждением газообразных и жидких углеродосодержащих веществ. Метод, основанный на химическом осаждении паров (chemical vapor deposition - CVD) углеродсодержащих материалов с помощью плазмы тлеющего разряда на ВЧ потенциале или постоянном токе, является одним из перспективных направлений развития современных нанотехнологий получения оптических тонкопленочных материалов с определенными физическими свойствами.

Аморфные углеродные пленки, полученные разными методами, могут различаться по составу и плотности упаковки атомов. Тонкие аморфные пленки, осажденные из паров углеводородов с помощью плазмы, содержат в структуре связанный водород и поэтому называются гидрогенизированными углеродными пленками (а-С:Н). Физические свойства пленок а-С:Н можно варьировать в широких пределах, изменяя условия конденсации.

Первые представления о структуре пленок а-С:Н с алмазоподобными свойствами были основаны на доминировании в пленках атомов углерода в sp3 валентном состоянии, образующих тетраэдрическую сетку [.Discler В., Bubenzer A., Koidl P. Bonding in hydrogenated hard carbon studied by optical spectroscopy. // Sol. Stat. Comm. 1983. V. 48. N 2. P. 105-108]. Поглощение в видимой области спектра, характерное для алмазоподобных пленок а-С:Н, объясняли присутствием в структуре атомов углерода в sp2 валентном состоянии в виде графитовых слоев или полициклических ароматических групп, о ориентированных случайным образом. Атомы углерода в sp валентном состоянии в этой модели соединяли графитовые слои, обеспечивая механическую прочность пленок а-С:Н [McKenzie D.R., McPhedran Я. С., Sawides N., Cockayne D.J.H. Analysis of films prepared by plasma polymerization of acetylene in D.C. magnetron. // Thin Solid Films. 1983. V. 108. N 3. P. 247-256]. Согласно модели структуры аморфного углерода, предложенной Робертсоном [Robertson J. Amorphous carbon. // Adv. Phys. 1986. V. 35. P. 317-374] и развитой им в последующих работах, свойства аморфного углерода определяются средним порядком структуры, т.е. размерами ти-связанных кластеров, состоящих из атомов углерода в sp1 валентном состоянии, которые распределены внутри sp связанной матрицы. Однако существующие представления о структуре аморфного углерода не объясняют изменение оптических, электрических и механических свойств пленок а-С:Н в широком интервале от алмазоподобных до полимероподобных при вариации условий CVD-процесса их получения с помощью плазмы.

Основной целью диссертационной работы являются исследования оптических свойств тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода, полученных в CVD-процессе с помощью плазмы, а также получение новых знаний о влиянии структурных особенностей и содержании связанного водорода в пленках на эти свойства.

В соответствии с поставленной целью в основные задачи диссертации входили следующие фундаментальные исследования: закономерностей изменения оптических постоянных тонких пленок а-С:Н в широких пределах при вариации кинетики процесса химического осаждения пленок из паров углеводородов в плазме тлеющего разряда; закономерностей изменения оптического поглощения в видимой и ИК областях спектра, а также ширины оптической щели тонких пленок а-С:Н; взаимодействия лазерного излучения с пленками а-С:Н, прозрачными в ИК области; механизма физико-химического взаимодействия полимероподобных пленок на основе а-С:Н с жидкими кристаллами.

Для решения поставленных задач в работе были использованы оптические методы исследования, такие как многоугловая эллипсометрия, адсорбционная спектроскопия в видимой области спектра, ИК спектроскопия многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНИВ О), спектроскопия комбинационного рассеяния (КР), а также электронная и атомная микроскопия и другие методы.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что впервые:

1. Установлены закономерности изменения оптических постоянных пленок а-С:Н в зависимости от скорости осаждения паров углеводородов в плазме тлеющего разряда и показано влияние природы исходного углеводорода на показатели преломления и поглощения пленок.

2. Исследованы закономерности изменений в резонансных КР спектрах пленок, а также в спектрах поглощения пленок в видимой и ИК областях спектра, и установлено присутствие в структуре а-С:Н цепей пол ненового и полиинового типа, которые вместе с полициклическими ароматическими группами образуют тс-связанные кластеры с единой системой сопряжения кратных связей.

3. Установлены закономерности изменения электронных спектров поглощения и ширины оптической щели пленок а-С:Н в зависимости от условий СУБ-процесса, а также корреляция между изменением ширины оптической щели и удельным сопротивлением.

4. Установлены закономерности изменений колебательных спектров пленок а-С:Н в зависимости от условий конденсации и природы исходного углеводорода, а также показателя преломления пленок.

5. Установлены закономерности изменения порога оптического пробоя у поверхности медных зеркал с защитным покрытием а-С:Н при воздействии импульсов интенсивного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм.

6. Предложены механизмы межмолекулярного взаимодействия жидких кристаллов на основе молекул цианобифенилов с поверхностью слоев а-С:Н,,полученных химическим осаждением углеводородов в плазме.

Защищаемые положения

1. Показатель преломления тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода можно изменять в широком интервале от значений, характерных для1 кристаллической формы углерода - алмаза, до показателя преломления, соответствующего полимерам, варьируя-скорость осаждения пленок путем изменения мощности тлеющего разряда, давления в вакуумной камере и содержания паров углеводородов в плазме.

2. Пленки аморфного гидрогенизированного углерода представляют собой оптический материал с изотропными свойствами, элементами наноструктуры которого являются 7Г-связанные углеводородные кластеры размером от нескольких единиц до десятков нанометров в зависимости от толщины и условий получения пленок а-С:Н. Особенности, наблюдаемые в спектрах комбинационного рассеяния пленок, свидетельствуют о присутствии в кластерах цепей полиенового и полиинового типов разной длины наряду с полициклическими группами с различным числом ароматических колец.

3. Ширина оптической щели пленок а-С:Н изменяется от 2,3 до 0,8 эВ в зависимости от состава, размеров и пространственного распределения тг-связанных кластеров в структуре пленок, что коррелирует с уменьшением содержания СН-групп в яр валентном состоянии, нарушающих систему сопряжения кратных связей.

4. Изменение интенсивности полосы поглощения в ИК спектрах пленок а-С:Н около 1250 см"1, обусловленной колебаниями одинарных С-С связей в 4-х функциональных узлах разветвления структуры, коррелирует с плотностью упаковки структуры и показателем преломления пленок.

5. Повышение порога оптического пробоя медных зеркал с защитным покрытием на основе а-С:Н связано с тем, что прозрачное в ИК области и механически прочное покрытие предотвращает процесс диффузии примесей и газов с полированной поверхности металла при воздействии интенсивного импульсного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм, что способствует уменьшению вероятности образования плазмы вблизи поверхности.

6. Механизм гомогенной ориентации жидких кристаллов на поверхности прозрачных в видимой области спектра тонких пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 связан с взаимодействием между бифенильными кольцами молекул ЖК и полициклическими ароматическими группами в структуре пленок, расположенными параллельно поверхности раздела фаз.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях: III и IV Всесоюзная конференция «Оптика лазеров» {Ленинград 1982 и 1984); International Liquid Crystal Workshop on Surface Phenomena (Санкт-Петербург, 1995); 6th European Conference on Diamond, Diamond-like and Related Materials (Barcelona, Spain 1015 September- 1995); 16th International liquid crystal conference {Kent, Ohio USA, 1996); Liquid Crystal Materials, Devices, and Applications V. (San Jose, California USA, 1997);Artificial Turbulence for Imaging and Wave Propagation, Artificial Turbulence for Imaging and Wave Propagation {San Diego, CA, USA, July 1998); 7th International conference on ferroelectric liquid crystal. (Darmstadt , Germany, 1999);YV Международная Конференция «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2000 и 2002); Advances in Optical Information Processing IX (Orlando, FL, USA, April 2000); High-Resolution Wavefront Control: Methods, Devices, and Applications II (San Diego, CA, USA, August 2000); High-Resolution Wave front Control: Methods, Devices, and Applications IV (Seattle, WA, USA, July 2002); XV International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers (Prague, Czech Republic Monday 30 August 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работ из них 35 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК, таких как Оптический журнал, Оптика и спектроскопия, ЖТФ и Письма в ЖТФ, ФТТ, ФТП, Кристаллография, и др., а также публикации в зарубежных изданиях, включенных в систему цитирования Web of Science: Diamond&Related materials, J. Phys. D. Appl. Phys., Mol. Cryst.&Liq. Cryst., Ferroelectrics и др., 8 из этих работ подготовлены лично автором. Получено одно авторское свидетельство и 5 патентов, в том числе 4 международных.

Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации результаты получены автором лично или при его непосредственном участии. Автор осуществлял выбор направлений исследований, постановку и проведение экспериментов по получению экспериментальных образцов и анализ полученных результатов исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 231 ссылки, из них 57 ссылок на работы автора. Работа изложена на 250 страницах, содержит 81 рисунок и 25 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Коншина, Елена Анатольевна

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Исследование кинетики осаждения тонких пленок на основе а-С:Н с помощью С\Т)-процесса в плазме тлеющего разряда в интервале давлений от 0,1 до 0,004 Па показали, что: а) скорость осаждения пленок а-С:Н в зависимости от проводимости поверхности подложки можно варьировать в широких пределах от 1 до 35 А/с путем изменения межэлектродного напряжения от 600 до 1200 Вт, а также путем изменения содержания паров углеводорода в плазме; б) показатель преломления пленок а-С:Н можно варьировать в интервале от 2,4 до 1,5, меняя скорость осаждения пленок из углеводородов в плазме от 0,4 до 5 А/с.

2. Исследование особенностей структуры тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода с помощью методов КР, адсорбционной спектроскопии в ИК и видимой области спектра, а также декорирования поверхности островковыми пленками серебра показало, что: а) интенсивность полосы поглощения, соответствующей валентных колебаниям СН-групп в ИК спектрах пленок а-С:Н, зависит от условий С\Т)-процесса осаждения и обусловлена преимущественно о асимметричными колебаниями СН-групп в эр состоянии гибридизации, в то время как полносиметриные колебания СН-групп в яр2 и зр валентных состояниях выражены слабо; б) изменение положения максимумов основных полос ~1565 см"1 и ~1372 см"1, выделенных в спектрах КР пленок а-С:Н, а таюке полуширины и интегральных интенсивностей этих полос, наблюдаемых в результате отжига пленок и при вариации длины волны возбуждения, свидетельствует о резонансной природе спектров; в) характер изменений, наблюдаемых в резонансных спектрах КР, указывает на присутствие в структуре тонких пленок а-С:Н двух типов рассеивающих центров, которыми являются полиеновые цепи разной длины и полициклические группы с разным числом ароматических колец; г) наличие составного тона в спектре КР второго порядка указывает на то, что рассеивающие центры в структуре а-С:Н имеют единую систему сопряжения кратных связей и образуют 7и-связанные кластеры; д) размер тг-связанных углеводородных кластеров, которые являются центрами кристаллизации островковых пленок серебра при декорировании поверхности а-С:Н, может изменяться от 4 до 100 нм в зависимости от условий получения и толщины пленок, а также исходного углеводорода для их осаждения.

3. Исследование спектральных зависимостей коэффициента поглощения пленок а-С:Н в интервале от 200 нм до 2400 нм показало, что: а) ширина оптической щели исследуемых пленок а-С:Н, подобно другим аморфным полупроводникам, удовлетворительно описывается уравнением Тауца и ее величину можно уменьшать в интервале от 2,3 эВ до 0,8 эВ, повышая межэлектродное напряжение и понижая давление паров углеводородов при осаждении пленок в плазме тлеющего разряда; б) электронные спектры пленок являются квазинепрерывными, а их интенсивность и структура края оптического поглощения зависят от условий осаждения пленок а-С:Н с помощью плазмы; в) в пленках а-С:Н с широкополосным электронным спектром ширина оптической щели определяется минимальной энергией 71-71* электронного перехода, а в пленках а-С:Н, имеющих электронный спектр с несколькими максимумами, ширина оптической щели соответствует энергии наиболее вероятного п—п* электронного перехода; г) изменение ширины оптической щели пленок а-С:Н в интервале 0,8-2,3 эВ при изменении скорости осаждения от 1 до 10 А/с коррелирует с увеличением удельного сопротивления пленок от 108 до

13

10 Ом-см, что сопровождается уменьшением поглощения в видимой области спектра.

4. Исследование колебательных спектров пленок а-С:Н с помощью ИК спектроскопии МНПВО показало, что: а) интенсивность поглощения в интервалах частот от 3300 до 2700 см"1 и от 1800 до 1000 см"1 может изменяться в зависимости от условий СУГ)-процесса получения пленок а-С:Н в плазме; б) отличительной особенностью колебательных спектров пленок а-С:Н с показателем преломления более 2,0 является присутствие полосы вблизи 1250 см"1, обусловленной колебаниями С-С связей в 4-х функциональных узлах разветвления структуры; в) для колебательных спектров пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 характерны интенсивные полосы поглощения валентных колебаний углеводородных, карбонильных и гидроксильных групп; г) интегральная интенсивность полосы поглощения с максимумом

1 3 вблизи 2900 см" , соответствующей колебаниям СН-групп в валентном состоянии, тем ниже, чем выше показатель преломления пленок а-С:Н и плотнее упаковка структуры.

5. Исследование взаимодействия интенсивного импульсного лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм с поверхностью медных зеркал с защитными покрытиями на основе а-С:Н показало, что: а) прозрачная в ИК области спектра, механически прочная и химически стойкая пленка а-С:Н защищает поверхность металлического зеркала и может повышать порог приповерхностного оптического пробоя до

•у

13 МВт/см~, благодаря блокированию паров органических примесей, выделяемых полированной поверхности металла, при тепловом воздействии лазерного излучения; б) порог оптического пробоя зеркал зависит от толщины защитного покрытия а-С:Н, что связано с влиянием силы сцепления покрытия с поверхностью зеркала; в) снижению порога оптического пробоя с повышением толщины более 0,2 мкм способствует уменьшение силы сцепления на границе раздела между зеркалом и покрытием в результате действия внутренних сжимающих напряжений, характерных для механически прочных пленок а-С:Н, что приводит к росту теплового сопротивления; г) снижение порога оптического пробоя, наблюдаемое при хранении зеркал с покрытием, обусловлено локальным нарушением адгезионного контакта в результате диффузии примесей и газов с поверхности медного зеркала на границу раздела, что вызывает рост теплового сопротивления при воздействии лазерного излучения.

6. Исследования физико-химического взаимодействия тонких прозрачных в видимой области пленок с показателем преломления менее 1,8, полученных из углеводородов с помощью СУО-процесса в плазме, с нематическими жидкими кристаллами показало, что: а) ориентация молекул ЖК (или выравнивание длинных осей молекул ЖК вдоль определенного направления) с помощью слоев, полученных из углеводородов в плазме, основана на механизме межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз; б) гомеотропная ориентация ЖК на основе цианобифенилов, когда молекулы ЖК выравниваются перпендикулярно границе раздела фаз, связана с дисперсионным взаимодействием алкильных радикалов, расположенных на концах этих молекул, с метальными группами, присутствующими на поверхности слоев, полученных из углеводородов в плазме; в) гомогенная ориентация ЖК на основе цианобифенилов, когда длинные оси молекул ЖК выравниваются параллельно границе раздела фаз, происходит в результате взаимодействия бифенильных групп молекул с полициклическими ароматическими группами, присутствующими на поверхности а-С:Н и расположенными параллельно ей; г) при обработке поверхности а-С:Н в плазме кислорода происходит распыление материала с разрушением полициклических групп, что приводит к изменению характера взаимодействия молекул на границе раздела фаз и является причиной наблюдаемого скачкообразного изменения начального угла наклона молекул ЖК.

7. Исследования смачиваемости поверхности ориентирующих слоев полярными и неполярными жидкостями и оценка поверхностной энергии ориентирующих слоев показали, что: а) кратковременное воздействие плазмы на поверхность ориентирующего слоя а-С:Н приводит к росту полярной составляющей поверхностной энергии, что связано с образованием оборванных связей и повышением адсорбционной активности поверхности; б) ориентирующие слои а-С:Н обладают высокой поверхностной л энергией, равной 44 мДж/м , которая превышает значения поверхностной энергии для гомеотропно ориентирующих слоев ППО (38 мДж/м2), а также слоя ПВС (36 мДж/м2), ориентирующего ЖК гомогенно; в) экспериментально показано, что энергия межфазного взаимодействия ЖК возрастает с увеличением поверхностной энергии твердого тела и ее значения для ориентирующих слоев ППО, ПВС и а-С:Н были равны 6,4, 8,4 и 16,7 мДж/м соответственно.

8. Проблемно-ориентированные исследования слоев а-С:Н, полученных с помощью СУГ)-процесса в плазме тлеющего разряда, с целью применения их в жидкокристаллических устройствах, показали: а) перспективность использования тонких пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 для получения гомогенной ориентации ЖК с малыми начальным углами наклона директора; б) возможность использования тонких прозрачных ориентирующих слоев, обеспечивающих гомеотропную ориентацию ЖК, в призменных ЖК поляризаторах, что способствует повышению- стабильности ориентации и увеличивает срок службы этого устройства; в) перспективность использования поглощающих в видимой области спектра слоев на. основе а-С:Н для блокирования фотопроводника от проникновения в него считывающего' света с целью обеспечения оптической развязки между записывающим и считывающим светом-в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа.

В результате проведенных исследований в диссертационной, работе получили дальнейшее развитие: представления о характере изменений оптических постоянных, ширины оптической щели и оптического поглощения а-С:Н пленок в широком интервале длин волн от видимой области до дальней ИК области спектра и влиянии на эти свойства кинетики СУО-процесса осаждения пленок с помощью плазмы тлеющего разряда на постоянном токе; представления о наноструктуре и электронной структуре тонких пленок а-С:Н, удовлетворительно объясняющие экспериментальные результаты исследования электронных и резонансных КР спектров, а также изменение оптических и электрических свойств пленок; представления об оптическом пробое при воздействии интенсивного импульсного излучения с длинной волны 10,6 мкм; вблизи поверхности металлических зеркал, покрытых механически прочной, химически стойкой и прозрачной в ИК области спектра тонкой пленкой на основе а-С:Н; физико-химическая концепция взаимодействия тонких прозрачных в видимой области спектра пленок на основе а-С:Н с жидкими кристаллами.

Практическая ценность результатов работы

1. Возможность получения нового оптического материала — тонких пленок а-С:Н с заданным показателем преломления в интервале от 1,55 до 2,4 в сочетании с их прозрачностью в области длин волн 4-5 мкм открывает перспективы практического применения этого материала в лазерах и оптике среднего ИК диапазона.

2. Уникальное сочетание механической прочности, химической стойкости и прозрачности в ИК области в тонких пленках на основе а-С:Н, имеющих показатель преломления в интервале 2,0-2,4, с высокой лучевой прочностью до 13 МВт/см" обусловливает перспективность использования этого оптического материала для защиты металлооптических элементов мощных ИК лазеров.

3. Способность тонких пленок а-С:Н с показателем преломления менее 1,7 ориентировать жидкие кристаллы позволяет использовать такие пленки для получения гомогенной ориентации в устройствах на нематических жидких кристаллах, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе.

4. Прозрачные в видимой и ближней ИК области спектра пленки, осажденные из углеводородов в плазме, которые обеспечивают стабильную гомеотропную ориентацию нематического жидкого кристалла, могут быть использованы в призменных ЖК поляризаторах, работающих в широком диапазоне длин волн, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе.

5. Поглощающие в видимой области спектра тонкие пленки на основе а-С:Н с показателем преломления, равным 2,0, могут быть использованы в оптически управляемых ЖК модуляторах отражательного типа для защиты фоточувствительного слоя от проникновения в него считывающего излучения и осуществления оптической развязки для процессов записи и считывания изображения, что впервые было предложено и экспериментально исследовано в этой работе.

Таким образом, в диссертации получен ряд новых научных результатов по оптике:, исследованы закономерности изменения показателя преломления пленок а-С:Н в широких пределах и влияния на него изменения структурных особенностей пленок; исследованы особенности спектров оптического-поглощения пленок в широкой области длин волн; исследован, оптический пробой вблизи поверхности металлооптических элементов с защитными пленками на основе а-С:Н при воздействии интенсивного лазерного РЖ излучения; исследованы новые направления применения оптических свойств пленок в элементах инфракрасной оптики, лазерной техники и оптических устройствах на основе жидких кристаллов, а также разработаны физические принципы получения нового оптического материала — тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода с помощью СУО-процесса в плазме тлеющего разряда и исследованы, механизмы физико-химического взаимодействия тонких пленок на основе а-С:Н с жидкими кристаллами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Коншина, Елена Анатольевна, 2009 год

1. Anderson I.P., Berg S., Norstrom H. et al. Properties and coating rates ofdiamond-like carbon films produced de R.F. glow discharge of hydrocarbon. // Thin Solid Films. -1979. -V. 63. -P. 155-157.

2. Whitmel D.S., Williamson R. The deposition of hard surface layers byhydrocarbon cracking. // Thin Solid Films. -1976. V. 35. - No. 2. -P. 255-261.

3. Holland L., Ojha S.M. Deposition of hard and insulating carbonaceousfilms on an r.f. target in a butane plasma. // Thin Solid Films. -1979. -V. 58.-No. l.-P. 107-116.

4. Discler В., Bubenzer A., Koidl P. Bonding in hydrogenated hard carbonstudied by optical spectroscopy. // Sol. Stat. Comm. -1983. V. 48. -No. 2.-P. 105-108.

5. Jones D.I., Stewart A.D. Properties of hydrogenated amorphous carbonfilms and the effects of dopping. // Phil. Mag. B. -1982. V. 45. - No. 5. - P. 432-434.

6. EnkeK., Dimigen H., Hubach H. Frictional properties of hard andinsulating carbonaceous films grown in an R.F. discharge. // Appl. Phys. Lett. -1980. V. 36. - No. 4. - P. 291-292.

7. Watanabe I., Hasegawa S., Kurata Y. Photoluminiscense of hydrogenatedamorphous carbon films. // Jap. J. Appl. Phys. -1982. V. 21. - No. 6. -P. 856-859.

8. McKenzie D.R., McPhedran R.C., Sawides N., Cockayne D.J.H. Analysis offilms prepared by plasma polymerization of acetylene in D.C. magnetron. // Thin Solid Films. -1983. V. 108. - No. 3. - P. 247-256.

9. Meyerson В., Smith F. W. Electrical and optical properties of hydrogenatedamorphous carbon films. // J. Non-Crys. Sol. 1980. - V. 35/36. -P. 435-440.

10. Балаков A.B., Коншина E.A. Осаждение углеродных пленок с алмазоподобными свойствами из ацетилен-криптоновой плазмы. // ЖТФ.-1 982.-Т. 52.-Вып. 4. С. 810-811.

11. Mori Т., Namba Y. Hard diamond-like carbon films deposited by ionized deposition of methane gas. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1983. - V. 1. -P. 23-27.

12. Weismantel C., Bewilogua K., Bzeuer K. et al. Preparation and properties of hard i-C and i-BN coatings. // Thin Solid Films. 1982. - V. 96.1. No. 1.-P. 31-44.

13. Балаков A.B., Коншина E.A. Способы получения и свойства углеродных алмазоподобных пленок. // ОМП. 1982. - № 9. -С. 52-59.

14. Коншина Е.А. Осаждение пленок а-С:Н в тлеющем разряде на постоянном токе с областью магнетронной плазмы, локализованной вблизи анода. // ЖТФ. 2002. - Т. 72. - Вып. 6. - С. 35-40.

15. Коншина Е.А., Толмачев В.М., Вангонен А.И., ФаткулинаЛ.А. Исследование свойств плазменно-полимеризованных слоев и влияния их на ориентацию нематических жидких кристаллов. // Опт. журн. 1997. - Т. 64. - № 5. - С. 88-95.

16. Jacob W. Surface reactions during growth and erosion of hydrocarbon films. // Thin Solid Films. 1998. - V. 326. - P. 1-42.

17. Коншина E.A. Структурные особенности углеродных пленок, полученных в ацетиленовой плазме.// ОМП. 1987. - № 2. -С. 15-18.

18. Ludwig M. Thickness limits for coatings deposited by direct current cracking of vapors. // Appl. Opt. -1986. V. 25. - No. 22.1. P. 3977-3979.

19. Bubenzer A., Discler В., Brandt G. Koidl P. Role of hard carbon in the field of infrared coating materials. //J. Appl. Phys. 1983. - V.54. -No. 8.-P. 4590-4595.

20. Locher.R., Wild C. Koidl P. Direct ion-beam deposition of amorphous hydrogenated carbon films. // Surf, and Coat. Tech. -1991. V.47. -P. 426-432.

21. Fujii R., Shohota N., Mikami M. et.al. Properties of carbon films by dc plasma deposition. // Appl. Phys. Lett. 1985. - V. 47. - No. 4.1. P. 370-372.

22. Яковлев В.Б, Васильева U.K., Веремей В.В., Коншина Е.А. Определение оптических характеристик аморфных углеродных пленок. //ЖПС. 1990. - Т. 53. - С. 863-865.

23. Азам Р., Башаран Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.Мир. -1981.-582 с.

24. Коншина Е.А., Толмачев В.А. Влияние кинетики процесса конденсации на оптические постоянные аморфных гидрогенизированных углеродных пленок // ЖТФ. 1995. - Т. 65. - №. 1. - С. 175-178.

25. Tolmachev V.A., Konshina Е.А. Ellipsometric study of a-C:H films. / Diamond & Related Materials. -1996. Vol. 5. - No. 12.1. P. 1397-1401.

26. Pascual E., Serra C., Estevel J. Ellipsometric study of diamond-like thin films. // Surf, and Coat. Tech. -1991. V. 47. - P. 263-268.

27. Swith F. W. Optical constant of a hydrogenated amorphous carbon films. // J. Appl. Phys. 1984. - V. 55. - No. 3. - P. 764-771.

28. Catterine X., Coudere P. Electrical characteristics and growth kinetics in discharges used for plasma deposition of amorphous carbon. // Thin Solid Films. -1998. V. 326. - P. 1-42.

29. SpencerE.G., Schmidt P.H., JoyD.C., SansaloneF.J. Ion-beam-deposited polycrystalline diamondlike films. // Appl. Phys. Lett. 1976. - V. 29. -P. 118-120.

30. Матюшенко H.H., Стрелъницкий B.E., Гусев B.A. Новая плотная модификация кристаллического углерода С8. // Письма в ЖЭТФ, 1979. - Т. 30. - С. 218-221.

31. Чайковский Э.Ф., Пузиков В.М., Семенов А.В. Осаждение алмазных пленок из ионных пучков углерода. // Кристаллография. —1981. — Т. 26.-С. 219-222.

32. Мельниченко В.М., Сладкое A.M., Никулин Ю.Н. Строение полимерного углерода. // Успехи химии. -1982. Т. 51. - С. 736-762.

33. Ojha S.M., Norstrom Н. Meluluch D. The growth kinetics and properties of hard and insulating carbonaceous films grown in an R.F. discharge. // Thin Solid Films. -1979. V. 60. - P. 213-225.

34. Fink J, Mtiller-Heinzerling Т., PfliXgerJ., Bubenzer A., Koidl P., Crecelius G. Structure and bonding of hydrocarbon plasma generated carbon films: An electron energy loss study. // Sol. St. Comm. -1983. V. 47.1. P. 687-691.

35. ZelezJ. Diamond-like carbon films. //RCA. Rewiew. 1982. V. - 43. -P. 665-673.

36. Miller D.J., Mckenzi D.R. Electron spin resonance study of amorphous hydrogenated carbon films. // Thin Solid Films. 1983. - V. 108. -P. 257-264.

37. Романенко Е.А., Ткачук Б.В. Инфракрасные спектры и строение тонких полидиметилсилоксановых пленок. //ЖПС. 1973. - Т. 18. С. 251-256.

38. Kaplan S., Jansen F., Machonkin M. Characterization of amorphous carbon-hardrogen films by solid-state nuclear magnetic resonance. // Appl. Phys. Lett. 1985. - V.47. - No. 7. - P. 750-753.

39. Robertson J. Amorphous carbon. //Adv. Phys. 1986. - V. 35. -P. 317-374.

40. Nadler M.P., Donovan T.M., Green A.K. Thermal annealing study of carbon films formed by the plasma decomposition of hydrocarbons. // Thin Sol. Films. 1984. - V. 116. - P. 241-247.

41. Caudere P., Catherine Y. Structure and physical properties of plasma-grown amorphous hydrogenated carbon films. // Thin Sol. Films. -1987. -V. 146.-N l.-P. 93-107.

42. Баранов A.B., Коншина E.A. Резонансное KP углеводородных пленок, осажденных из ацетиленовой плазмы. // Опт. и спектр. 1988. - Т. 65. - С. 856-860.

43. Баранов А.В., Бехтерев А.Н., Бобович Я.С., Петров В.И. Интерпретация некоторых особенностей в спектрах комбинационного рассеяния графита и стеклоуглерода. // Опт. и спектр. 1987. - Т. 62. - в. 5. - С. 1036-1042.

44. Баранов А.В., Бобович Я.С., Петров В.И. Проявление резонансных и размерных эффектов в спектрах комбинационного рассеяния стеклоуглерода. // Опт. и спектр. 1987. - Т. 63. - в.5.1. С. 1026-1029.

45. Mernagh Т.Р., Cooney R.P., Johsson R.A. Raman spectra of Graphon carbon black. // Carbon. 1984. - V. 22. - No 1. - P. 39-42.

46. Vidano R.P., Fischbach D.B., Willis L.J., Lochr Т.Н. Observation of Ramon band shifting with exaltation wave length for carbon and graphites. // Sol. St. Comm. 1981. - V. 39. - N 2. - P. 341-344.

47. Schugerl F.B., Kuzmany H. Optical modes of /гага-polyacetylene. //J. Chem. Phys. 1981. - V. 74. - N 2. - P. 953-958.

48. Nemanich R.J., Solin S.A. First- and second-order Raman scattering from finite-size crystals of graphite. // Phys. Rev. B. 1979. - V. 20. - No 2. -P. 392-401.

49. Dillon R.O., John A., Wollam J. A., Katkanant V. Use of Raman scattering to investigate disorder and crystallite formation in as-deposited and annealed carbon films. 11 Phys. Rev. B. 1984. - V. 29. - No 6.1. P. 3482-3489.

50. Shad M.L., Chance R.R., Lefosttollec M., Schott M. Raman photoselection and conjugation-length dispersion in conjugated polymer solutions. // Phys. Rev. B. 1982. - V. 25. - N 7. - P. 4431-4436.

51. Nakamizo M, Kammereck R., Walker P.L. Laser Raman studies on carbons. // Carbon. 1974. - V. 12. - P. 259-267.

52. Коншина E.A., Баранов A.B. К вопросу о структуре углеродных пленок. //Поверхность. 1989. - Т. 4. - С. 53-58.

53. Shirakawa Н., Ito I., Ikeda S. Raman Scattering and Electronic Spectra of Poly (acetylene). // Polym. J. 1973. - V. 4. - No. 4. - P. 460-462.

54. Kezmahy H. Resonance Raman Scattering from Neutral and Doped Polyacetylene. // Phys. Stat. Sol. B. 1980. - V. 97. - P. 521-531.

55. Jungnickel G., Frainheim Th., Porezag D., Blaudeck P., Stephan U., Newport R.J. Structural properties of amorphous carbon. IV. A molecular-dynamics investigation and comparison to experiments. // Phys. Rev. B.- 1994. V. 50. - P. 6709-6716.

56. Ramsteiner M., Wagner J. Resonant Ramon scattering of hydrogenated amorphous carbon: Evidence for 71-bonded carbon clusters.// Appl. Phys. Lett. 1987. - V. 51. - P. 1355-1357.

57. Yoshikawa M., Katagiri G., Ishida, A. Ishitani H, Akamatsu T. Resonant Raman scattering of diamondlike amorphous carbon films. // Appl. Phys. Lett. 1988.-V. 52.-P. 1639-1641.

58. Tamor MA., HaireJ.A., Wu C.H., Hass K.C. Correlation of the optical gaps and Raman spectra of hydrogenated amorphous carbon films. // Appl. Phys. Lett. 1989. - V. 54. - No. 2. - P. 123-125.

59. Walters J. K., Honeybon P., Huxley D. W., Newport R.J., Howells W.S. Structural properties of hydrogenated carbon. I. A high-resolution neutron-diffraction study. //Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - P. 831-845.

60. Jager M., Gottward J., Spiess H. W., Newport R. J. Structural properties of amorphous hydrogenated carbon.III. NMR Investigations. // Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - P. 848-852.

61. Honeybone J.R, Newport R.J., Walters J. K., Howells W.S., Tomkinson J. Structural properties of amorphous hydrogenated carbon. II. An inelastic neutron-scattering study. // Phys. Rev. B. 1994. - V. 50. - P. 839-845.

62. Satoshi Matsunuma. Theoretical simulation of resonance Raman bands of amorphous carbon. // Thin Solid Films. 1997. - V. 306. - P. 17-22.

63. Декорирование поверхности твердых тел. М.: Наука, -1976. -112 с.

64. ПалатникЛ.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М.: Наука, -1972. -320 с.

65. Коншина Е.А., Туровская Т. С. Исследование микроструктуры поверхности тонких слоев а-С:Н, ориентирующих жидкие кристаллы //ЖТФ.- 1998.-Т.68. -№ 1.-С. 106-108.

66. Ishida IL, Fukuda H., Katagiri G., Ishitani A. An Application of Surface-Enhanced Raman Scattering to the Surface Characterization of Carbon Materials. // Appl. Spectr. 1986. - V. 40. - P. 322-330.

67. Marchon В., Salmeron M., Siekhaus W. et al. Observation of graphitic and amorphous structures on the surface of hard carbon films by scanning tunneling microscopy. // Phys. Rev. B. 1989. - V. 39. - No. 17.1. P. 12907-12910.

68. Баранов A.B., Бобович Я.С., Коншина E.А., Туровская T.C. Гиганское комбинационное рассеяние гидрогенизированными пленками аморфного углерода а-С:Н // Опт. и спектр. 1989. - Т. 67. - В. 2. -С. 456-458.

69. Chen Y.J., Carter G.M., Tripathy S.K. Study of Langmuir-Blodgett polydiacetylene polymer films by surface enhanced Raman scattering. // Sol. St. Comm. 1985.-V. 54.-No. l.-P. 19-22.

70. Creighton J.A. Surface raman electromagnetic enhancement factors for molecules at the surface of small isolated metal spheres: The determination of adsorbate orientation from SERS relative intensities. // Surf. Sci. 1983. - V. 124. - P. 209-219.

71. Robertson J., O'Reilly E.P. Electronic and atomic structure of amorphous carbon. //Phys. Rev. B. 1987. - V. 35. - P. 2946-2957.

72. Robertson J. Properties of diamond-like carbon. // Surf, and Coat. Tech.- 1992-V. 50.-P. 185-203.

73. Robertson J. Electronic structure of diamond-like carbon. I I D&RM,- 1997.-V.6.-P. 212-218.

74. Frainheim Th., BlaudeckP., Stephan U., Jungnickel G. Atomic structure and physical properties of amorphous carbon and its hydrogenated analogs. // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48. - P. 4823-4834.

75. Zhang F., Chen G., Zhang Y, Yu G. IR and ESR studies of the structural properties of hydrogenated amorphous carbon films. // Phys. Stat. Sol. (a)- 1988. V. 109. - K39-K44.

76. Yamamoto K., Ichikawa Y., Nakayama Т., Tawada Y. Relationship between Plasma Parameters and Carbon Atom Coordination in a-C:H Films Prepared by RF Glow Discharge Decomposition. // Jap. J. Appl. Phys. 1988. -V. 27. - P. 1415-1421.

77. Serra C., Pascual E., Maass F., Esteve J. Plasma deposition of hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) under a wide bias potential range. // Surf. Coat. Tech. 1991. - V. 247. - P. 89-97.

78. Rohwer K., Hammer P., Thiele J-U., Gissler W., e.a. Electrical and optical properties of plasma-deposited amorphous hydrocarbon films. // J. Non-Cryst. Sol. 1991. - V. 137&138. - P. 843-846.

79. Tauc J., Grigorovici R., Vancu A. Optical Properties and Electronic Structure of Amorphous Germanium. // Phys. Stat. Sol.(b) -1966. -V. 15.-P. 627-637.

80. Коншина E.A. Корреляция оптической щели и особенности структуры аморфных гидрогенизированных углеродных пленок. // ФТТ. 1995. - Т. 37. - С.1120 -1125.

81. Мотт Н., Девис Э. II Электронные процессы в некристаллических веществах М. 1974. - 472 с.

82. Хи S., Hundhausen М., Ristein J., Хап В., Le L. Influence of substrate bias on the properties of a-C:H films prepared by plasma CVD. // J. Non-Cryst. Sol. 1993. - V. 164-166. - P. 1127-1130.

83. Коншина E.A., Баранов A.B., Яковлев В.Б. Колебательные спектры углеродных пленок, полученных из ацетиленовой плазмы. // ЖПС.- 1988. Т. 48. - С. 957-962.

84. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. Л., Химия, 1985. - гл. 5, - с. 121.

85. Коншина Е.А. Поглощение и ширина оптической щели пленок а-С:Н, полученных из ацетиленовой плазмы. // ФТП. 1999.1. Т. ЗЗ.-В.З.-С. 469-475.

86. Dasgupta D., Demichelis F., Pirri C.F., Tagliaferro А. к bands and gap states from optical absorption and electron-spin-resonance studies on amorphous carbon and amorphous hydrogenated carbon films. // Phys. Rev. В. 1991.-V. 43. - P. 2131-2135

87. Dasgupta D., Martino C.De, Demichelis F., Tagliaferro A. The role of n and я* gaussian-like density-of-states bands in the interpretation of the physical properties of a-C and a-C:H films. // J. Non-Cryst. Sol. -1993. -V. 164-166.-P. 1147-1150.

88. Robertson J. Amorphous carbon cathodes for field emission display. // Thin Solid Films. 1997. - V. 296. - P. 61-65.

89. Egret S., Robertson J., Milne W.I., Clough F.J. Diamond-like carbon metal-semiconductor-metal switches for active matrix displays. // Diamond & Related Materials. 1997. - V. 6. - P. 879-883.

90. Коншина Е.А. Корреляция электрических и оптических свойств пленок а-С:Н. // ЖТФ. 2000. - Т. 70. - В. 3. - С. 87-89.

91. Коншина Е.А., Опохов А.П. Применение поглощающих пленок а-С:Н в жидкокристаллических модуляторах света отражательного типа. // ЖТФ. 1999. - Т. 69. -В. 3. - С. 80-81.

92. Коншина Е.А., Вангонен А.И. Особенности колебательных спектровалмазоподобных и полимероподобных пленок а-С:Н. // ФТП. 2005. -Т.39.-В.5.- С. 616-621.

93. Enke К. Hard carbon layer for wear protection and the antireflection purposes of infrared devices.// Appl. Optics. 1985. - V. 24.1. P. 508-512.

94. Pellicori S.F., Peterson C.M., Henson T.P. Transparent carbon films: Corparison of properties between ion- and plasma-deposition processes. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1986. - V. 4. - P. 2350-2355.

95. Klibanov L., Croitoru N.I., Seidman A., Gilo V., Dahan R. Diamond-like carbon thin films as antireflective and protective coatings of GaAs elements and devices. // Opt. Eng. 2000. - V.39. - P. 989 - 992.

96. MemmingR. Properties of a-C:H layers made by CVD. // Thin Sol. Films.- 1986. V. 143. - P. 279-289.

97. Rodil S.E. Infrared spectra of amorphous carbon based materials. // Diamond & Related Materials. 2005. - V. 14. - P. 1262 - 1269.

98. Graig S., Harding G. Structure, optical properties and decomposition kinetics of sputtered hydrogenated carbon // Thin Sol. Films. -1982. -V. 97.-No. 4.-P. 345-361.

99. Волъкенштейн M.B., Грибов Л.А., Елъяшевич M.A., Степанов Б.И. Колебания молекул. 4е изд. исп. и доп. М.: Наука, -1972. -С. 699.

100. Levis W.F., Batchelder D.N. Modeling vibration modes in diacetylene polymers. // Chem. Phys. Lett. -1979. V. 60. -No. 2. - P. 232-237.

101. ХаррикН. Спектроскопия внутреннего отражения. М., Мир, 1970. -с. 335.

102. Вангонен А.И., Коншина ЕЛ., Толмачев В.А. Адсорбционные свойства слоев веществ, ориентирующих жидкие кристаллы. // ЖФХ.- 1997.-Т. 71.-С. 1102-1103.

103. Lefrant S., Litchman L.S., Temkin H., e.a. Raman scattering in (CH)x and (CH)x treated with bromine and iodine. // Sol. St. Comm. -1979. V. 29. —No 3. - P. 191-196.

104. Nadler M.P., Donovan T.M., Green A.K. Thermal annealing study of carbon films formed by the plasma decomposition of hydrocarbons. // Thin Sol. Films, 1984. -V. 116. - P. 241-247.

105. Robertson J. Hard amorphous (diamond-like) carbons. //Progr. Sol. St. Chem.- 1991.-V. 21.-P. 199-333.

106. Бонч-Бруевич A.M., Диденко И.А., Капорский JI.H. Низкопороговый оптический пробой газов вблизи поверхности (Обзор экспериментальных и теоретических работ). Минск: АН БССР,- 1985.-С. 60.

107. Балаков А.В., Коншина Е.А., Песков О.Г., Шорохов О.А. Защита медных зеркал покрытиями из i-углерода. // Тез. докл. Ш Всесоюз. конф. Оптика лазеров. Л., 1981. - С. 365.

108. Балаков А.В., Коншина Е.А., Юдинцев Е.М. Исследование оптических свойств защитных углеродных покрытий. // Тез. докл. IV Всесоюз. конф. Оптика лазеров. Л., 1983. - С. 337.

109. Захаров А. С., Зеленое А.А., Семенов Е.П., Юдинцев Е.М. Импульсный электроразрядный СОглазер с ионизацией газовой смеси ультрафиолетовым излучением при атмосферном давлении. // ОМП. 1977. - № 6. - С. 29-31.

110. Семенович В.А., Шегурский Л.А., Огородник Б.В., Пугач Э.А. Термохимические свойства углерода, осажденного в газовом разряде. //Сверхтвердые материалы. 1984. - № 6. - С. 17-18.

111. Балаков А.В., Коншина Е.А., Калугина Т.Н. Старение углеродных покрытий. // ОМП. 1986. - № 12. - С. 37-38.

112. Карпман И.М., Либенсон М.Н., Яковлев Е.Б. Лазерная термолитография в производстве интегральных схем. Л., -1981.1. С. 4.12.

113. РедиДж.Ф. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974.-С. 89-92.

114. Бонч-Бруевич A.M., Либенсон М.И. Нерезонансная лазеротермия в процессах взаимодействия интенсивного излучения с веществом. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1982. - Т. 46. - № 6. - С. 1104-1118.

115. Физика тонких пленок. М.: Мир, 1967. - Т. 2. - С. 294.

116. Конов В.И., Прохоров A.M., Чаплиев Н.И. Плазмообразование на металлических зеркалах С02-лазеров//Изв. АН СССР. Сер. физ. -1984. Т. 48. - № 8. - С. 1591-1599.

117. Балаков А.В., Гравелъ Л.А., Коншина Е.А., Моричев И.Е., Савинов

118. B.П., Семенов Е.П. Спектроскопическое и масс-спектрометрическое исследование поверхности медных зеркал. // ОМП. 1979. -№3.1. C. 4-6.

119. Коншина Е.А. Взаимодействие интенсивного лазерного ИК излучения с защитными покрытиями а-С:Н. // ЖТФ. 1998. -Т. 68. - Вып. 9. - С. 59-66.

120. Васильев А. А., Касасент Д. Компанец И.Н., Парфенов А.В. Пространственные модуляторы света М: Радио и связь.-1987. -320 с

121. Лукъянченко Е.С., Козупов В.А., Григос В.И. Ориентации нематических жидких кристаллов. // Успехи химии. 1985. Т. 54, -С. 214-238.

122. Hass W., Adams J., FlanneryJ. New Electro-Optic Effect in a Room-Temperature Nematic Liquid Crystal. // Phys. Rev. Letts. -1970.1. V. 25.-P. 1326-1327.

123. Naemura S. Measurement of anisotropic interfacial interactions between a nematic liquid crystals with substrates. // Appl. Phys. Lett. 1978. -V. 33,-P. 1-3.

124. Perez E., Proust J.E., Ter-Minassian-Saraga L. The Orientation of Nematic Liquid Crystals.,// Mol.Cryst. & Liquid Cryst. 1977. -V. 42.-P. 1177-1180.

125. Haller I. Alignment and wetting properties of nematic liquids. // Appl. Phys. Lett. 1974. - V. 24. - P. 349-351.

126. Hiltrop K., Stegemeyer H. Contact Angles and Alignment of Liquid Crystals on Lecithin Monolayers. // Mol. Cryst. Liquid.Cryst. 1978. -V. 49. - P.61-65.

127. Dubois J.C., GazardM., ZannA. Plasma-polymerized films as orientating layers for liquid crystals. // Appl .Phys. Lett. — 1974. V. 24, -No. 7.-P. 297-300.

128. Dubois J. C., Gazard M., Zann A. Liquid-crystal orientation induced by polymeric surfaces. // J. Appl. Phys. 1976. - V. 47. - No. 4.1. P. 1270-1274.

129. Sprokel G.J., Gibson R.M. Liquid crystal alignment produced by RF plasma deposited films. // J. Electrochem. Soc. 1977. - V. 124. -No. 4.-P. 557-561.

130. Watanabe R., Nakamo Т., Satoh Т., Hatoh H., Onki Y Plasma-polymerized films as orientating layers for LCs // Jap. J. Appl. Phys. 1987. - V. 26. - No. 3. - P. 373-376.

131. Коншина E.A. Развитие физико-химической концепции нанотехнологии ориентации жидких кристаллов. // Научно-Техн. Вестник СПб ГУ ИТМО, 2005- Вып. 23. - С. 3-13.

132. Коншина Е.А. ЖК модулятор и способ его изготовления. Патент РФ №95111345 -1997.06.20 -G02F1/13.

133. Коншина Е.А. Взаимодействие между нематическим жидким кристаллом и аморфными углеводородными ориентирующими слоями. // Кристаллография. 1995. - Т.40, - №6. -С. 1074-1076.

134. Vangonen A.I., Konshina Е.А. ATR-IR spectroscopy study of nLC orientation at the plasma-polymerized layers surface. // Mol. Cryst.& Liq. Cryst. 1997. -V. 304. - P. 507-512.

135. Konshina E.A.f Tolmachiev V.A., Vangonen A.I., Onokhov A.P. Novel alignment layers produced by CVD technique from hydrocarbon plasma. //Procc. SPIE. 1997. -V. 3015. - P. 52-60.

136. Коншина E. А., Федоров M. А. Влияние граничных условий на фазовую модуляцию света в случае s эффекта нематика. // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32. -В. 22. - С. 15-21.

137. Коншина Е.А., Федоров М.А., Иванова H.J1, Амосова Л.П. Аномальное пропускание света нематическими жидкокристаллическими ячейками. // Письма в ЖТФ. 2008. -Т. 34. -В. 2.-С. 39-45.

138. ЯсудаХ., Полимеризация в плазме. М.: Мир, -1988. С. 375.

139. Толмачев В.А., Окатов М.А., Леонова Т.В. Адсорбционноэллипсометрический метод определения пористости тонких пленок: В кн. Эллипсометрия,: теория, методы, приложения. Новосибирск. Наука, 1991.-С. 252.

140. Hwang S. J., Lin S.-T., Lai C.-H. A novel method to measure the cell gap and pretilt angle of a reflective liquid crystal display. // Opt. Comm.- 2006. V. 260. - P. 614-620.

141. Baur G., Wittwer V., Berreman D. W. Determination of the tilt angles at surfaces of substrates in liquid crystal cells. // Phys. Lett. 1976. - V. 56A.-No. 2.-P. 142-143.

142. Nakano F., IsogaiM., Sato M. Simple method of determining liquid crystal tilt-bias angle. // Jpn. J. Appl. Phys. 1980. - V. 19. - No. 10. -P. 2013-2014.

143. Cuminal M.-P., Brunei M. A technique for measurement of pretilt angles arising from alignment layers. // Liquid Crystals. 1997. -V. 22. - No. 2. -P. 185-192.

144. Konshina E. A. Alignment of nematic LCs on the surface of amorphous hydrogenated carbon. // Proc. SPIE 1995. - V. 2731. - P. 20-24.

145. Коншина E. A. t Федоров M. A., Амосова JI. П. Определение угла наклона директора и фазовой задержки жидкокристаллических ячеек оптическими методами. // Опт. журн. 2006. - Т.73. - В. 12.1. С. 9-13.

146. Rousille L., Robert J. Liquid crystal quasihomeotropic orientation induced by a polymer deposited on a SiO surface. I IJ Appl. Phys. 1979. -V. 50.-P. 3975-3977.

147. Адамчик А., Стругалъский 3. Жидкие кристаллы. M.: Сов. радио. 1979.- 159 с.

148. Heffner W.R., Berreman D. W., Sammon M., Meiboom S. Liquid crystal alignment on surfactant treated obliquely evaporated surfaces. // Appl. Phys. Lett. 1980. - V. 36. - No. 2. - P. 144-146.

149. Isaev M. V., Konshina E. A., Onokhov A.P., Turovskaya T.S. Influence of relief geometry on the surface of condensed layers on the alignment of LCs. // Proc. SPIE. 1995. - V. 2731. - P. 25-27.

150. Исаев M.B., Коншина E.A., Онохов А.П., Туровская Т. С. Влияние структуры поверхности конденсированных слоев на ориентацию жидких кристаллов. // ЖТФ. 1995. - Т.65. - №10. - С.175-180.

151. Коншина Е. А., Федоров М. А. , Амосова Л. П., Воронин Ю. М. Влияние поверхности на фазовую модуляцию света в слое нематического жидкого кристалла. // ЖТФ. 2008. - Т. 78. -В. 2. -С. 71-76.

152. Миронов В.А., Янковский С.А. Спектроскопия в органической химии. М.: Химия, 1985. - С. 232.

153. Hatta A. Application of infrared ATR spectroscopy to liquid crystals. 1. Surface-induced orientation in thin films of nematic MBBA. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1977. - V. 50. -No. 10. - P. 2522-2527.

154. Коншина E.A., Вангонен А.И. Исследование ориентации тонких пленок нематика методом ИК спектроскопии многократно нарушенного полного внутреннего отражения. // Опт. журн. 1998. -Т. 65.-№7.-С. 34-38.

155. Коншина Е.А., Толмачев В.А., Вангонен А.И. Гомеотропная ориентация нематического жидкого кристалла на поверхности плазменно-полимеризованного октана. //Кристаллография. 1998. -Т. 43.-№ 1.-С. 107-110.

156. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М. Химия. -1974. -С. 416.

157. Good W.R. A comparison of contact angle interpretations. // J. Colloid Interface Sci. 1973. - V. 44. - No. 1. - P. 63-71.

158. Ovens D.K., Vendt R.C. Estimation of the surface free energy of polymers. // J. Appl. Polymer. Sci. 1960. - V. 13. - No. 8.1. P. 1741-1747.

159. Naemura S. Polar and nonpolar contributions to liquid-crystal orientations on substrates. // J. Appl. Phys. 1980. - V. 51. - 12. -P. 6149-6159.

160. Коншина E.A., Толмачев В Л. Краевые углы и поверхностная энергия слоев аморфного гидрогенизированного углерода. // Коллоид, журн. 1996. - Т. 58. - №4. - С.491-493.

161. Томгшин М.Г. Взаимодействие жидких кристаллов с поверхностью. // Опт. журн. 1997. - Т. 64. - №5. - С. 58-87.

162. Naemura S. Physicochemical Study on liquid crystal-substrate interfacial interactions // Mol. Cryst.& Liq. Cryst. 1981. - V. 68.1. P. 183-198.

163. Van Oss C.J., Good R. J., Chaudhury M.K. Additive and nonadditive surface tension components and the interpretation of contact angles. // J. Langmuir. 1988. - V. 4. - P. 884-891.

164. Толмачев В А., Коншина E.A. Оценка полярных компонентов при определении поверхностной энергии твердого тела. // Коллоидный журнал. 1998. - Т.60. - №4. - С. 569-573.

165. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М. Мир. -1979. 568с.

166. Толмачев В.А., Коншина Е. А. Оценка энергии взаимодействия на границе твердое тело жидкий кристалл. // Опт. журн. -1998.1. Т. 65.-№7.-С. 39-41.

167. Практикум по коллоидной химии латексов и поверхностно-активных веществ, под ред. Р.Э. Неймана, М.: Высшая школа,- 1972. 65 с.

168. Толмачев В.А., Онохов А.П., Васильев П.Я. Исследование оптического профиля покрытий на основе In203-Sn02 методом эллипсометрии. // Опт. журн. 1998. - Т. 65. - №2. - С. 28-30.

169. Kim S.M., Kim J.D. Surface properties of rubbed polyimide for alignment of Liquid crystal. // Mol. Cryst. & Liq. Cryst. 1996.1. V. 287. P. 229-237.

170. Perennes F., Crossland W.A., Kozlowski D., and Wu Z.Y. New reflective layer technologies for fast ferroelectric liquid crystal optically addressed spatial light modulators. // Ferroelectrics. 1996. - V. 181. - P. 129-137.

171. Abdulhalim I., Moddel G., Jonson K.M., and Walker C.M. Optically addressed electroclinic liquid crystal spatial light modulator with an a-Si:H photodiode. // J. Non-Ciyst. Sol. 1989. - V. 115.1. P. 162-164.

172. Yim L.W.K., Davey A.B., Travis A.R. L. Operating characteristics of pixelated gray-scale optically addressed spatial light modulators incorporating the twisted smectic-C* liquid crystal effect. // Opt. Eng.- 1998. V. 37. - P. 2387-2394.

173. Effron U., GrinbergJ., Braatz P.O., Little M.J., ReifP.G., Schwartz R.N. The silicon liquid-crystal light valve. // Appl. Phys. -1985. V. 57.1. P. 1356-1368.

174. Sonehara T. Photo-addressed liquid crystal SLM with twisted nematic ECB mode. // Jap. J. Appl. Phys. 1990. - V. 29. - L1231-L1234.

175. Fukushima S., Kurokawa T., Matsuo S, Kozawaguchi H. Bistable spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal. // Opt. Lett. -1990. -V. 15.-P. 285-287.

176. Fukushima S., Kurokawa T., Ohno M. Real-time hologram construction and reconstruction using a high-resolution spatial light modulator. // Appl. Phys. Lett. 1991. - V. 58. - P. 787-789.

177. Bleha W.P., Lipton L.P., Wiener E. AC liquid crystal light valve. // Opt. Eng. 1978. - V. 1. - P. 371-384.

178. Liquid Crystal light valve and associated bonding structure. US Patent -4799773 1989.

179. Liquid crystal light valve having a Si02/Ti02 dielectric mirror and a Si/Si02 light blocking layer. US Patent -5272554 1993.

180. Light addressed liquid crystal light valve incorporating electrically insulating light blocking material of a SiGe:H. US Patent 5084777- 1992.

181. Takizawa K., Kikuchi H., Fujikake H., Namikawa Y Reflection mode polymer-dispersed liquid crystal light valve. // Jpn. J. Appl.Phys. 1994.- V. 33.-P. 1346-1351.

182. Takizawa K., Fujii T, Kawakita M., Kikuchi H., Fujikake H., Yokozawa M., MurataA., Kishi K. Spatial light modulators for projection displays. // Appl. Opt. -1997. V. 36. - P. 5732-5747.

183. Takizawa K., Fujii T., Kawakita M., Kikuchi H., Fujikake H., Yokozawa M., Murata A., Kishi K. Spatial light modulators for high-brightness projection displays. // Appl. Opt. 1999. - V. 38. - P. 5646-5655.

184. Dultz W., Haase W. Beresnev L. Konshina E. Onokhov A. Method of applying a light blocking layer between photoconductive layer and mirror during manufacture of an optically adressable spatial light modulator (OASLM). Patent EP-1039334- 2000.

185. Dultz W., Haase W., Beresnev L., Konshina E., Onokhov A. Process for applying a light-blocking layer between a photoconducting layer and a mirror when manufacturing an optically addressable spatial light modulator. US Pat. -6 338 882. -2002.

186. Singh B., McClelland S., Tams F. et al. Use of diamond-like carbon films as a contrastenhancement layer for liquid-crystal displays. // Appl. Phys. Lett. 1990. - V. 57. - P. 2288-2290.

187. Ivanova N.L., Feoktistov N. A., Chaika A.N., Onokhov A.P., Pevtsov A.B. Opticaly addressed spatial light modulator witn highly sensitive of amorphous hydrogenated silicon carbide. // Mol. Cryst.& Liq. Cryst. 1996. - V. 282. - P. 315-322.

188. Konshina E.A., Feoktistov N.A. Properties of a-C:H light-blocking layer used for optical isolation of a-Si:C:H photosensor in reflective liquid crystal spatial light modulator. // J. Phys. D. Appl. Phys. -2001.-V. 34. P. 1131-1136.

189. Onokhov A.P., Konshina E.A., Feoktistov N.A., Beresnev L.A., Haase W. Reflective type FLC optically addressed spatial light modulators with pixelated metal mirror and light-blocking layer. // Ferroelectrics. 2000. - V. 246. - P. 259-268.

190. Moddel G. Ferroelectric liquid crystal spatial light modulators, Ch .6 in Spatial light modulator technology: materials, devices, and applications, U. Efron, ed. Marcel Dekker, NY 1995. - P. 287-359.

191. Ashley P.R, Davis J.H. Amorphous silicon photoconductor in a liquid crystal spatial light modulator. // Appl. Opt. 1987. - V. 26,1. P. 241-246.

192. Ashley P.R., Davis J.H., Oh T.N. Liquid crystal spatial light modulator with a transmissive amorphous silicon photoconductor. // Appl.Opt. 1988. -V. 27. - P. 1797-1802.

193. Abdulhalim L, Moddel G., Jonson K.M. High-speed analog spatial light modulator using an a Si:H photosensor and an electroclinic liquid crystal. // Appl. Phys. Lett. 1989. - V. 55. - P. 1603-1605.

194. Rice R. A., Moddel G., Abdulhalim I., Walker C.M. A three terminal spatial light modulator optically addressed by an a-Si:H photosensor. // J. Non-Cryst. Sol. 1989. - V. 115. - P. 96-98.

195. Barbier P.R., Moddel G. Hydrogenated amorphous silicon photodiodes for optical addressing of spatial light modulators. // Appl. Opt. 1992. - V. 31. - P. 3898-3907.

196. Barbier P.R., WangL., Moddel G. Thin-film photosensor* design for liquid crystal spatial light modulators. // Opt. Eng. 1994. - V. 33. -P. 1322-1329.

197. Cohen G.B., Pogreb R., Vinokur K., Davidov D. Spatial light modulator based on a deformed-helix ferroelectric liquid crystal and a thin a-Si:H amorphous photoconductor. // Appl. Opt. 1997. - V. 36. - P. 455-459.

198. Ahiyama K., Takimoto A., Ogawa H. Photoaddressed spatial light modulator using transmissive and highly photosensitive amorphous-silicon carbide film. // Appl. Opt. 1993. - V. 32. - P. 6493-6500.

199. Ahiyama K., Takimoto A., Ogiwara A., Ogawa H. Hydrogenated amorphous silicon carbide photoreceptor for photoaddressed spatial' light modulator. // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. - V. 32. - P. 590-599.

200. Чилая Г.С., Чигринов В.Г. Оптика и электрооптика хиральных смектических жидких кристаллов. // УФН. 1993. - Т. 163. -№10.-С. 1-28.

201. Perennes F., Crossland W.A. Optimization of ferroelectric liquid crystal optically addressed spatial light modulator performance. // Opt. Eng. 1997. - V. 36. - P. 2294-2301.

202. Исаев M.B., Коншина E.A., Онохов А.П., Федоров М.А., Феоктистов Н.А., Чайка А.Н. Оптически управляемые модуляторы света отражательного типа на смектических жидких кристаллах. // Опт. журн. 2001. - Т. 68. - № 9. - С. 66-72.

203. Feoktistov N.A., Morozova L.E. Multilayer systems based on a-Si:C:H films as dielectric and conducting optical mirrors and filters. // Tech. Phys. Lett. 1994. - V. 20.-P. 180-181.

204. Феоктистов H.А., Онохов А.П., Коншина E. A. Пространственный модулятор света с оптической адресацией. Патент РФ -№ 20010106945 -2001. G02F1/00.

205. Dultz W., Onokhov A., Haase W., Konshina E., Weyrauch T. Method for producing a layer which influences the orientation of liquid crystal and a liquid crystal cell which has at least one layer of this type. Patent WOO 148263 (A3) -2001.

206. Dultz W., Onokhov A., Haase W., Konshina E., Weyrauch T. Modulator with liquid crystal cell having a layer which influences the orientation of the liquid crystal. Patent EP1254278 -2002.

207. Dultz W., Onokhov A., Haase W., KonshinaEWeyrauch T. Method for producing a layer which influences the orientation of a liquid crystal and a liquid crystal cell having at least on layer of this type. Patent US2003/0129328 (Al) -2003

208. Блинов JI.M. Электрооптические эффекты в жидких кристаллах. //УФН.- 1974.-Т. 114, -В. 1. С.67-92.

209. Nakagawa Y., Kato Y., Saitoh Y., e.a. Novel LC Alignment Method using Diamond Like Carbon Film and Ion Beam Alignment. SID Symposium Digest of Technical. -2001. V. 32. - P. 1346-1349.

210. Rho S.J., LeeD.-K., BaikH.K., Hwang J.-Y., Jo Y.-M., Seo D.-S. Investigation of the alignment phenomena using a-C:H thin films for liquid crystal alignment materials. // Thin Solid Films. 2002.1. V. 420-421.-P. 259-262.

211. Hwang J.-Y., Jo Y.-M., Seo D.-S. Jang J. Liquid crystal alignment capability by the UV alignment method in a-C:H thin films. // Jap. J. of Appl. Phys. Part 2: Letters. -2003. - V. 42. - No 2A.1. 14—LI 16.

212. Song, K.M., Rho, S.J., Ahn, H.J., e.a. Postgrowth irradiation of hydrogenated amorphous carbon thin films by low-energy ion beam. // Jap. J. of Appl. Phys. Part 1: - 2004. - V. 43. - 4 A.1. P. 1577-1580.

213. Bol J. Dvorak, D. Arena. Diamond-like-carbon LC-alignment layers for application in LCOS microdisplays. // J. of the Society for Information Display. 2005. - V. 13. - Is. 4. - P. 281-287.

214. Каретников А А. Поляризационная призма на основе ориентированного нематического жидкого кристалла. // ОМП. 1989.-№7.-С. 50-52.

215. Коншина E. A., Федоров M. A., Амосова JI. 77., Исаев M.В., Костомаров Д. С. Оптические модуляторы на основе двухчастотного нематического жидкого кристалла. // Опт. журн. -2008. Т. 75. - №10. - С. 73-80.7. ©

216. Автор приносит свою благодарность A.B. Баранову, проводившему исследования пленок с помощью спектроскопии KP. В соавторстве с ним были созданы основы представлений о наноструктуре исследуемых пленок, развитые в дальнейшей в представленной работе.

217. Автор признателен А.И. Вангонену за помощь в исследование колебательных спектров тонких пленок с помощью метода МНПВО, которые позволили представить молекулярную структуру пленок и механизм их взаимодействия с ЖК.

218. Автор благодарен Т.С. Туровской и Ю.М. Воронину за исследования структуры поверхности пленок с помощью электронной и атомной спектроскопии.

219. Автор признателен А.П. Онохову за поддержку и участие в работе по исследованию возможности использования пленок в ЖК устройствах и помощь в патентовании ряда идей.

220. Автор благодарен H.A. Фиактистову за совместную работу по исследованию тонкопленочных структур на основе аморфного кремния и углерода.