Вторичное свечение в пленках тетраэдрического углерода при лазерном возбуждении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Зарецкий, Сергей Николаевич

• Зарецкий, Сергей Николаевич
• кандидат физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Зарецкий, Сергей Николаевич

Содержание Стр.

Введение

1. Глава 1. Литературный обзор. Оптические переходы в алмазах.

1.1. Поглощение в природных и синтетических аламазах

1.2. Наведенное дефектами и примесями однофононное ИК-поглощение

1.3. Тонкая структура фундаментальной полосы поглощения и его длинноволновой границы

1.4. Электронно-колебательное поглощение локальных центров в.запрещенной зоне алмаза

1.5. Несобственное рекомбинационное излучение в алмазах

1.6. Электронно-колебательные полосы свечения в природных и синтетических алмазах

1.7. Пленки тетраэдрически координированного углерода. 31 Резюме и постановка задачи

2. Глава 2. Получение, некоторые свойства пленок метастабильного углерода, методика прицельного возбуждения свечения и экспериментальная установка.

2.1. Пленки тетраэдрического углерода, полученные ионно-лучевым методом

2.2. Ш-С пленки, осажденные из импульсной углеродной плазмы

2.3. СУО-алмазные пленки

2.4. Экспериментальная установка, методика регистрации спектров

3. Глава 3. Спектры свечения пленок тетраэдрического углерода при возбуждении азотным лазером

3.1. Вторичное свечение в зр3-пленах углерода, осажденных при различных токах пучка

щелевого источника

3.2. Амплитудные зависимости параметров максимумов ВС пленок тетраэдрического

углерода

3.3. Линейчатые УФ- спектры свечения Ш-С пленок

3.4. Изолированные полосы свечения в пленках тетраэдрического углерода. 66 Выводы к главе 3

4. Глава 4. Вторичное свечение в га-С пленах, осажденных из импульсной углеродной

плазмы

4.1. Спектры ВС пленок, выращенных при различных числах импульсов источника

углеродной плазмы

4.2. Угловые зависимости спектров свечения 1а-С пленок

4.3. Зависимости спектров ВС от уровня лазерного возбуждения

4.4. Спектры свечения поликристаллических пленок алмаза при УФ-лазерном

возбуждении

Выводы к 4 главе

Заключение и общие выводы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вторичное свечение в пленках тетраэдрического углерода при лазерном возбуждении»

Введение.

Актуальность исследований. Благодаря уникальным физическим свойствам алмаз занимает особое место среди современных материалов. Он перспективен для использования в машиностроении, микроэлектронике и оптоэлектронике, лазерной оптике и медицине.

Кубический алмаз является структурным и электронным аналогом Si и Ge. имеет ширину запрещенной зоны 5.5 эВ, рекордные теплопроводность, твердость, электрическую прочность, высокую подвижность и короткие времена жизни носителей заряда, значительную радиационную стойкость. Все это делает его перспективным материалом элементной базы микроэлектроники и оптоэлектроники нового поколения.

Разработки приборов микроэлектроники из природных и синтетических алмазов предпринимались, начиная с 60-х годов. За малым исключением они носили демонстрационный характер. Препятствиями для внедрения в полупроводниковое приборостроение алмаза являются : отсутствие способов получения крупных и совершенных кристаллов, технологии контролируемого легирования донорными примесями , монополярный характер проводимости и сильная степень компенсации . Все еще высока их стоимость.

Интерес к метастабильным углеродным фазам [1] был вызван сообщениями о получении пленочного алмаза с высокими скоростями роста на нагретые до температуры 800° С подложки из водород-углеводородных смесей активированных нитью накаливания. СВЧ-плазмой или разрядом постоянного тока [2]. Им предшествовали более ранние публикации сотрудников ИФХ АН СССР [3, 76 , 77].

Разработаны методы осаждения на холодные подложки твердых пленок углерода из моноэнергетических [4] и сепарированных[5]пучков ионов углерода низких энергий, называемых часто алмазоподобными [6].

Благодаря низким давлению и температуре, простоте введения примесей , отсутствию принципиальных ограничений на размеры синтезируемых spJ-углеродных пленок при относительно низкой стоимости технологии CVD и PVD-способы осаждения sp -углеродных пленок, исследования их свойств и возможных приложений в машиностроении, лазерной оптике, оптоэлектронике и других областях быстро развивались. С середины 80-х годов число публикаций на Западе по методам выращивания алмазных поликристаллических пленок из активированных различными способами смесей водород-углеводород на нагретые подложки как и аморфных алмазоподобных пленок ( а-С ) и пленок гидроге-низированного углерода ( а-С:Н ) стремительно нарастал [1].

К настоящему времени скорости роста поликристаллических алмазных пленок составляют 10-30 мкм/час. Фирмой ASTEX разработана серия полупромышленных СВЧ-

реакторов, которые, обеспечивая скорости роста 10-15 мкм/час, позволяют получать пленки алмаза толщиной до 400 мкм и диаметром в несколько дюймов со стоимостью ниже двух долларов за карат [7]. Рекордно высокие параметры выращивания алмазных пластин достигнуты в дуговом плазмотроне, который обеспечивает скорости роста до 1 мкм/час при диаметре и толщине пластин 100 мм и < 5 мм соответственно. По прогнозам стоимость за карат пленочного алмаза с 1000 долларов в 1989 году снижается до 2 долларов к 1998 году.

Опубликованы теоретические и экспериментальные работы по материаловедению физическим, физико-химическим свойствам алмазных и алмазоподобных пленок и лабораторным разработкам приборов на их основе. Достигнуты значительные успехи по физико-химии зародышеобразования и роста пленок метастабильного углерода, структурным, механическим, тепловым, и другим свойствам. Сообщалось о разработках алмазных пленочных теплоотводов для трехмерных интегральных схем [10], диодов Шоттки и полевых транзисторов[8], детекторов ионизирующего и оптического излучения[9], матричных эмиттеров холодных электронов различных датчиков и сенсоров. Заметны успехи в упрочнении режущего инструмента СУО-алмазными пленками [11]. По данным фирмы Де Бирс [12] свободные алмазные пленки высокого качества имеют пропускание от УФ до средней ИК-области сравнимое, а в некоторых участках спектра и превышающее пропускание чистых природных алмазов.

Ведутся исследования по эпитаксии на подложки из № , ВК , ВО , и в особенности кремния [ 13 ]. Нерешенной остается проблема получения пленок п-типа [16.17]. О полупроводниковой чистоте и высоком совершенстве СУО-алмазов сообщалось в работах [ 14 , 15 ], в которых исследовались спектры излучения свободных экситонов.

Достигнут прогресс в теории и технике осаждения на холодные подложки из пучков ионов углерода низкой энергии и углеводородной плазмы гидрогенизированных пленок неупорядоченного углерода (КХ-С ) с концентрацией зр'-гибридизированных связей 8090%. Имеются данные о структуре , составе , механических тепловых и других свойствах, которые указывают на приближение характеристик таких пленок ожидаемым для аморфного алмаза.

Показана возможность использования 1а-С пленок в разработках полевых транзисторов, не чувствительных к солнечной энергии УФ-фотоприемников, плоских панелей отображения информации, когерентных сильноточных эмиттеров электронов и нескольких типов современных сенсоров.

Публикации по пленочному метастабильному углероду в значительно меньшем объеме коснулись исследований его оптических свойств, которые позволяют получить

микроскопические данные о делаколизованных и локализованных уровнях. Они актуальны для оптики углеродных материалов , при совершенствовании технологии получения пленочного алмаза и имеют первостепенное значение для расчетов фотоэлектрических, излу-чательных, электрических и других характеристик приборов оптоэлектроники и микроэлектроники на основе пленочного алмаза.

К началу работы имелось несколько сообщений по катодо и фотолюминесценции при 3.0-2.0 эВ в С\ТЭ-пленках алмаза [ 18 , 19 ]. На основе измерений поглощения и като-долюминесценции ниже 2.5 эВ и обработки кривых по формуле Тауца делались попытки выделить аморфные углеродные пленки в особый класс соединений с Eg <2 эВ.

Целью работы явилось создание лазерной спектроскопической установки по интенсивному возбуждению концентрированным микропучком N2 лазера пленок тетраэдриче-ского углерода, получение и систематическое исследование их спектров свечения в зависимости от состава пленок, уровня возбуждения и температуры. Поставлена представляющая самостоятельный интерес и актуальная для совершенствования технологии и определения возможных областей применения задача создания банка данных о локальных уровнях в намеренно нелегированных и синтезированных в оптимальных условиях углеродных пленках. Метод базируется на известном и используемом при сортировке алмазов явлении видимого свечения при УФ-возбуждении в полосу прозрачности материала. Применение лазерного возбуждения обеспечило возможность за счет роста эффективности свечения проводить регистрацию спектров в пленках метастабильного углерода с высоким содержанием центров безизлучательной рекомбинации.

Научная новизна определяется тем , что в работе впервые получены и исследованы спектры свечения при интенсивном возбуждении микропучком ( с! < 100 мкм ) М,-лазера, состояний хвоста Урбаха в неупорядоченном тетраэдрическом углероде и локальных уровней в запрещенной зоне поликристаллического СУО-алмаза. На основании систематических исследований излучательных свойств при интенсивном возбуждении линией 337 нм азотного лазера трех групп пленок эр3-углерода показано , что как осаждаемые на холодные подложки из непрерывного или импульсного источника, так и С\Т)-пленки метастабильного углерода обладают достаточно интенсивном свечением в УФ и видимом диапазонах. Его спектральный состав указывает на наличие в их запрещенной зоне близких по происхождению дискретных и размытых уровней с энергией активации 2.8-2.0 эВ, которые локально и сильно искажая решетку, существенно повышают эффективность электрон-фононного взаимодействия.

Решена задача получения спектров свечения в пленках метастабильного углерода, осажденных на холодные подложки , из моноэнергетического пучка ионов углерода и нм-

пульсной плазмы низкой энергии, а также СУО-алмазных пленок в зависимости от уровня возбуждения для 90 и 300 К.

Получена спектроскопическая информация высокого качества об уровнях свечения, природе некоторых из них и закономерностях электрон-фононного взаимодействия в 1(1-С пленках и поликристаллических пленках различной степени разупорядочения и дефектности.

Спектроскопические результаты формируют основы систематики локализованных уровней и актуальны при совершенствовании технологии получения пленочного тетраэд-рического углерода, перспективного для оптоэлектроники нового поколения.

Выносимые на защиту положения: 1. Осажденные из непрерывного источника ионов с энергией 150-200 эВ или из импульсной плазмы га-С пленки толщиной 100-300 нм, с субструктурой фундаментального края выше 5.5 эВ и хвостами Урбаха с различной граничной энергией и наклоном, как и СУО-пленки алмаза толщиной до 15 мкм при интенсивном возбуждении линией 337 нм обладают излучением в УФ и видимом диапазонах сложного спектрального состава и переменной интенсивности в зависимости от свойств пленок, уровня лазерного возбуждения , положения микропучка на исследуемой поверхности и температуры.

2. Спектры свечения ниже 3. 4 эВ при максимальном возбуждении К^-С пленок, полученных при разных плотностях тока щелевого источника, включают структурные через интервал 0.152-0.170 эВ и широкие полосы 415-510 нм, серию равностоящих через интервал 0.04-0.05 эВ УФ линий 370-390 нм, структурный максимум 410 нм и полосу 460 нм. Спектры некоторых пленок состоят из серии линий нерегулярной интенсивности при 380-420 нм с сильной зависимостью их интенсивности от температуры и интервалом между определенными сериями линий 80-83, 100-105, 110-113, 147-155 мэВ, указывающим на их элек-трон-фононное происхождение. Спектры свечения ряда пленок содержали только изолированный максимум 382 нм гауссовой формы или широкую неэлементарную полосу в синей части спектра.

3. Линии и полосы ВС проявляют характерные для примесного свечения линейное или сублинейное усиление с ростом уровня возбуждения и насыщение для максимальных накачек. Линейчатые компоненты 380-415 нм гауссиан 382 нм и полоса 460 нм регулярно смещаются в красную область спектра за счет термического разогрева лазерным микропучком возбуждаемой области , свидетельствуя о связи свечения с переходами на одиночный уровень донорного или акцепторного типа. Неэлементарная полоса 480 нм испытывала в этих условиях фиолетовый сдвиг и проявляла типичные для излучательной рекомбинации донорно-акцепторных пар свойства.

4. Синтезированные в импульсной плазме КХ-С пленки с собственным максимумом поглощения 6.0-6.2 эВ и протяженными хвостами Урбаха обладают достаточной интенсивным и для некоторых компонент качественно подобным, наблюдавшемуся в осажденных из непрерывного пучка пленках, свечением с контрастной через интервал 0.04-0.06 эВ субструктурой и сильной угловой зависимостью линий и полос, связанную с анизотропией излучающих центров. Обнаружена сильная пространственная неоднородность спектров свечения. Установлена детальная картина изменений интенсивности структурного максимума 415 нм, формы и интенсивности составляющих структурной полосы 465-472 нм в зависимости от угла регистрации, которые объяснены на основе представлений о локальной анизотропии центров свечения.

5. На основе исследований амплитудных зависимостей параметров линий в УФ области спектра и компонент длинноволновой полосы установлено обострение линейчатых спектров при слабом возбуждении, качественно подобный обнаруженному в пленках первого типа красный сдвиг большинства линий, сложное изменение контура длинноволновой полосы за счет скачкообразного изменения интенсивности некоторых из ее компонент и фиолетовое смещение части из них с ростом уровня возбуждения.

6. Предположено, что линия 2.9875-2.9860 эВ со структурным через интервал 0.046-0.049 эВ фиолетовым крылом, на основании данных для алмазов и СУТЭ-пленок, обусловлена тригональным центром N3 из вакансии углерода и трех атомов азота на соседних узлах решетки. Проявляющие признаки свечения донорно-акцепторных пар субполосы 2.773, 2.663 и 2.634 эВ могут быть обусловлены дефектами и рассеянным азотом.

7. Спектры ВС поликристаллических пленок алмаза повторяют спектры ВС пленок тетра-эдрического углерода при заметном уширении, меньшей интенсивности и слабой температурной зависимости линий и полос.

8. Сравнение впервые полученных данных трех групп пленок тетраэдрического углерода с результатами по излучательной рекомбинации кристаллов и С УО-алмаз о в позволяет отнести несобственное свечение при 3.5-2.6 эВ трех групп пленок тетраэдрического углерода к электрон-фононным переходам на локальные уровни дефектов и ассоциатов с рассеянным азотом.

Практическая значимость работы состоит в том, что исследования оптических свойств при интенсивном лазерном возбуждении позволили сопоставить характеристики несобственного свечения в трех группах пленок зр3-углерода при 3.5-2.0 эВ, которое обусловлено участием в излучательной рекомбинации большого числа глубоких дефектно-примесных уровней, по-видимому, с участием рассеянного азота. Электрон-фононные переходы на этих центрах определяют излучательные характеристики пленок тетраэдр иче-

ского углерода в ближней УФ и видимой области спектра. Результаты сравнительного исследования позволяют дать рекомендации по снижению содержания неконтролируемых примесей азота, тонкому контролю энергии, плотности и пространственного профиля пучков ионов углерода, которые позволяют за счет совершенствования технологии получать пленки метастабильного углерода высокого оптического качества.

Для осаждения пленок тетраэдрического углерода высокого оптического качества необходимо существенно снизить концентрацию неконтролируемого азота в паровой фазе, обеспечить более чувствительный контроль энергии, плотности потока углеродного пучка, понизить концентрацию нейтральных углеродных кластеров, обеспечить контроль поверхности подложек и температуры осаждения. Гомогенизацию оптических и излучательных характеристик пленок метастабильного углерода можно достичь, используя одновременно с механическим перемещением подложек и электромагнитное сканирование углеродных пучков.

Регулярные данные по спектроскопии локальных уровней в пленках тетраэдрического углерода различного состава представляют самостоятельный интерес для оптики алмазных пленок, актуальны для алмазного материаловедения и разработок технологии осаждения пленок с низкой и контролируемой концентрацией несовершенств различного происхождения, которые найдут применение в полупроводниковом приборостроении будущего.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Зарецкий, Сергей Николаевич

Выводы к 4 главе.

1. Впервые получено свечение в 1а-С пленках, осажденных на КС!, БЮг и 81 из импульсной углеродной плазмы различной плотности.

Исследованы зависимости спектров ВС от условий осаждения пленок, уровня возбуждения линией 337 нм и геометрии опыта.

Сравнительно эффективное свечение с близким положению описанных в предыдущей главе некоторых из линий и полос и интервалом тонкой структуры электрон-фононных, серий, отличаясь изменчивостью и неоднородностью, обнаруживает сильную зависимость параметров компонент спектра от уровня лазерного возбуждения.

2. В спектрах свечения впервые разрешены :

-ступенька 3.30-2.28 эВ, полосы 3.2540, 3.210 эВ, структурный с интервалом 0.0550.041 эВ максимум из четырех перекрытых линий при 3.10-2.98 эВ и неэлемнтарная полоса 2.75-2.63 эВ, включающая до шести перекрытых субполос.

-при слабом возбуждении контраст сублиний 3.0995, 3 0537. 3.0239 и 2.9860 эВ на контуре ступенчатого максимума увеличивается и спектры в области 3.25-2.85 эВ приобретают линейчатый характер.

-линия 2.9875-2.9860 эВ, доминирующая в спектре ВС при сильном возбуждении расположена в области , в которой для монокристаллов и С\Т)-пленок алмаза наблюдается ультраузкая линия, связываемая с тригональным центром из трех атомов азота в узлах решетки и вакансии углерода.

-с ростом уровня возбуждения квартет линий смещается к меньшей энергии, вследствие изменения ширины запрещенной зоны из-за локального термического разогрева области свечения лазерным микропучком. В зависимости от уровня возбуждения контур полосы 2.75-2.65 эВ существенно меняется за счет перераспределеши интенсивности субкомпонент , которое носит характер скачкообразного гашения некоторых из субполос в узком интервале средних уровней возбуждения. Вследствие конечного времени жизни центров для максимального возбуждения наблюдается насыщение и падение интенсивности некоторых субполос свечения.

-часть из субполос смещаются подобно линейчатым компонентам к меньшей энергии с ростом уровня возбуждения , тогда как субполосы 2.773, 2.663. 2.634 эВ испытывают фиолетовое смещение , из-за участия в свечении донорно-акцепторных пар.

-интервал тонкой структуры равностоящих линий и субполос в области 3.10-2.60 эВ 0.046-0.056 эВ близок энергии локальных колебаний в электронно-колебательных полосах поглощения и излучения , связываемых в монокристаллах алмаза с фононными переходами при участии ассоциатов азот-собственный дефект.

3. Для СУО-алмазных пленок исследованы : температурные и амплитудные зависимости спектров и параметров линий 381 нм (3.254 эВ) , 384 нм (3.229 эВ) , 400 нм (3.099 эВ) , 407 нм (3.046 эВ) и 415 нм (2.985 эВ). Показано, что при качественном подобии ряда компонент свечения пленки этого типа характеризуются относительно низким выходом свечения, большим уширением и значительной неоднородностью.

Заключение и общие выводы.

1. Разработана лазерная спектроскопическая установка интенсивного и прицельного возбуждения микро-областей диаметром < 100 мкм и регистрации спектров излучения в диапазоне 3 .6-1.0 эВ с разрешением 10"4 эВ при охлаждении до 90 К.

2. Впервые получено и систематически исследовано свечение при уровнях возбуждения до 1027 см° с"1 концентрированным пучком N2 лазера в пленках тетраэдрического углерода толщиной 0.10-0.35 мкм, осажденных на холодные положки из КС1, А120?, Si02 и Si из непрерывного источника ионов углерода с энергией 150-200 эВ , током до 0.5 мА импульсного источника с энергией 100 эВ и плотностью до 1016 см"\ а также поликристаллических CVD-пленок алмаза толщиной до 10 мкм , выращенных при 700-1000°С из активированной разрядом постоянного тока смеси СН4 / Н2 .

Характер спектров в различных пленках хорошо воспроизводится и для современного уровня технологии осаждения прослеживается качественная корреляция параметров линий и полос свечения и условий осаждения пленок.

Сопоставление спектров свечения трех групп безводородных sp"'-углеродных пленок показывает близость энергий некоторых линий и полос, интервала тонкой структуры и значительные флуктуации числа, интенсивности спектральных компонент при различном характере их амплитудных зависимостей.

Спектроскопические данные свидетельствуют о значительных изменениях вида и концентрации локальных центров свечения в различных пленках, определяемых условиями их осаждения.

3. В спектрах ta-C пленок, выращенных из непрерывного источника впервые разрешены:

- перекрытые и изменчивые полосы при 3.03-2.43 эВ с суммарной полушириной 0.4-0.7 эВ, интервалом между компонентами 0.190, 0.170-0.160 и 0.150 эВ, который близок энергии локальных колебаний центров на основе азота в алмазах.

- серия линий 3.156-3.282 эВ с интервалом тонкой структуры 40-60 мэВ.

- структурный с интервалом 0.04-0.08 эВ максимум 3.024 эВ и полоса 2.70 эВ полушириной 0.12 эВ.

- линейчатая структура при 3.225-2.825 эВ с интервалом между составляющими нерегулярной интенсивности 83, 100, 110 и 150-160 мэВ.

- изолированная полоса свечения 3.246 эВ полушириной 0.14 эВ и неэлементарная полоса 2.583 эВ полушириной 0.6-0.7 эВ.

В пленках, осажденных при больших токах дуаплазматрона характерно проявление в спектрах сравнительно интенсивных, структурных и широких полос, попадающих в область свечения А и НЗ-полос в алмазах. Некоторые из составляющих этих полос проявляют признаки свечения донорно-акцепторных пар. Эффективность свечения линейчатых спектров независимо от вида подложек весьма низкая и часто падает при охлаждении до 90 К . Их регистрация возможна при экстремальном возбуждении.

4. Для Кх-С пленок полученных из импульсной плазмы, впервые получены :

-ступенька 3.30-2.28 эВ , полосы 3.2540 , 3.210 эВ ступенчатый и структурный с интервалом 0.055-0.041 эВ максимум из четырех перекрытых линий при 3.10-2.98 эВ и не-элемнтарная полоса 2.75-2.63 эВ, включающая до шести перекрытых субполос.

-при слабом возбуждении контраст сублиний 3.0995, 3.0537, 3.0239 и 2.9860 эВ на контуре ступенчатого максимума увеличивается и спектры в области 3.25-2.85 эВ приобретают линейчатый характер.

Пленки тетраэдрического углерода, выращенные в импульсном , обладают достаточно высокой излучательной способностью. Проявляется богатая структура линий и полос при 3.5-2.0 эВ, которая сложным образом зависит от уровня возбуждения. Для максимальных накачек доминирует структурный и уширенный максимум свечения 3.00-2.987 эВ, расположенный в области известной в спектроскопии алмазов эдектрон-фононной серии N3, отождествленной с тригональным центром из атомов азота и вакансий.

Зависимости параметров многих линий свечения от уровня возбуждения свидетельствуют об излучательных переходах на одиночный глубокий уровень донорного или акцепторного типа. В таких же условиях несколько перекрытых субполос в длинноволновой области проявляют типичные для рекомбинации диффузных донорно-акцепторных пар свойства.

5. Для СУО-алмазных пленок впервые исследованы:

- температурные и амплитудные зависимости спектров и параметров линий 381 нм (3.254 эВ), 384 нм (3.229 эВ), 400 нм (3.099 эВ), 407 нм (3.046 эВ) и 415 нм (2.985 эВ). Показано, что при качественном подобии ряда компонент свечения пленки этого типа характеризуются относительно низким выходом свечения , большим уширением линий и значительной неоднородностью.

СУО-алмазные пленки, имевшие на порядок по сравнению с 1а-С пленками толщины, в противоречии с ожидаемой из-за их лучшей кристалличности высокой излучательной способностью, характеризовались низким квантовым выходом свечения. Линии в их спектрах имели значительную ширину и при охлаждении до 90 К ослаблялись. Как и для вышеназванных пленок свечение было неоднородным.

Нелегированные пленки Бр3-углерода содержат большое и меняющееся в широких пределах число глубоких центров с сильной электрон-фононной связью. Многие из них обусловлены дефектами решетки и рассеянным азотом.

6. Для осаждения пленок тетраэдрического углерода высокого оптического качества необходимо существенно снизить концентрацию неконтролируемого азота в паровой фазе, обеспечить более чувствительный контроль энергии , плотности потока углеродного пучка, понизить концентрацию нейтральных углеродных кластеров, обеспечить контроль поверхности подложек и температуры осаждения. Гомогенизацию оптических и излучатель-ных характеристик пленок метастабильного углерода можно достичь, используя одновременно с механическим перемещением подложек и электромагнитное сканирование углеродных пучков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Зарецкий, Сергей Николаевич, 1998 год

Литература.

1. Angus J.С., Hayman С.С. / Low-pressure, metastable growth of diamond and diamond-like phases.// Science, 1988, v. 241. P. 913-921.

2. Diamond synthesis from gas phase in microwave plasma. / M Kamo, Y. Sato, S. Matsumo, N. Setaka. // J. Ciystail Growth. 1983, v. 62. P. 642-644.

3. Кристаллизация алмаза. / Б. В. Дерягин, Д. В. Федосеев, И. Г. Варшавская, А. С. Семенова-Тян- Шанская. // М.: Наука. 1984.

V 4. Aisenberg S. , Shabot R. i Ion-beam deposition of thin films of diamond-like carbon.// J. Appl.

Phys. 1971. V. 42. P. 2953-2958. \J 5. Raman scattering from extremely thin hard amorphous carbon films. / M. Ramsteiner, J. Wagner, Ch. Wild, P. Koidl. // J. Appl. Phys. 1987. V. 62. P. 729-731.

6. Rabalais J.W., Kasi S. / Growth of twin chemically bonded diamond-like films by ion beam deposition.// Science. 1988. V. 239. P. 623-625.

7. Blackborow P. / Development of large scale production microwave CVD diamond deposition reactors. // Wide band gap electronic materials. Kluwer Academic Publishers. 1995.

8. Jones B.N. / Novel and Electronic Application of Diamond Materials. // Proc. 2 nd International conference on the applied of diamond films and related materials, eds.: Yoshikawa M. et. al. MYU. Tokyo. Japan. 1993.

9. Kagan H. / Diamond Radiation detectors for superconducting super collider.// Proc. 2 nd International conference on the applied of diamond films and related materials, eds.: Yoshikawa M. et al. MYU. Tokyo. Japan. 1993. P. 29-34.

10. Kobashi H. / Applied of diamonds films for electronic devices. // Proc. 2 nd International conference on the applied of diamond films and related materials, eds. Yoshikawa M. et al. MYU, Tokyo, Japan, 1993, p. 35-42.

11. Begilow K. / Progress in commercialisation of CVD-diamond. // Proc. 2 nd International conference on the applied of diamond films and related materials, eds.: Yoshikawa M. et al. MYU. Tokyo. Japan. 1993. P. 5-12.

12. De Beers Industrial diamond division. Diafilm 1994.

13 . Generation of diamond nuclei by electric field in plasma chemical vapor deposition. / S. Yugo, T. Kanai, T. Kimura and T. Muto. // Appl. Phys. Lett. 1991. V. 58. P. 1036-1038.

14. Kawarada H. / Dominant free- exciton recombination radiation in chemical vapor deposited diamonds. // Appl. Phys. lett. 1994. V. 64. P. 451-458.

15. Excitonic recombination radiation in undopped and boron doped chemical-vapor deposited diamonds./H. Kawarada et al. Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 3633-3637.

16. Popovici G. , Prelas M. A. /Problems of n-type diamond doping. // Wide Band Gap Electronic Materials eds.: Prelas M.A. et al. Kluwer Academic Publisher. 1995. P. 1-14.

17. Spytsyn B.V., Popovici G. , Prelas M.A. / Proc. 2 nd International conference on the applied of diamond films and related materials. // eds. Yoshikawa M. et al. MYU. Tokyo. Japan. 1993. P. 57-64.

18. Collins A.T. / Spectroscopic studies of point defects in CVD-diamonds and high-pressure synthetic diamonds. //Proc. NIRIM Int. Simp, on advanced materials' 94, eds.: Kamo M. et al. NIRIM. Japan. P. 157-162.

19. Diamond luminscence: resolved donor-acceptor pair recombination lines. / B. Dischler, W. Rothemund, K. Maier, K. Wild. // Diamond and Related Materials. 1994. P. 825-830.

20. Kaiser W., Bond W. L. /Nitrigen a major impurity in common type I diamond. // Phys. Rev. 1959. V. 115. P.857-863.

21. Herman F. / Calculation of the energy band structures of the diamond and germanium crystals by the method of orytohonalized plane waves. // Phys. Rev. 1954 V. 93. P. 1214-1225.

22. Evans Т. / Aggregation of Nitrogen in Diamond. // The Properties of Natural and Synthetic Diamonds. Academic Press ed.: Field J.E. London. 1992, P. 259-289.

23. Davies G. / The A nitrogen agregate in diamond-its symmetry and possible structure.// J. Phys. 1976. C9. L537-L542.

24. Соболев E. В., Лисован В. И., Ленская С. В. / О связи эктрарефлексов типа "шипов" в лауэграммах природных алмазов с оптическими свойствами. // ДАН СССР 1967. Т. 175, С. 582-585.

25. Chrenko R.M. /Boron, the dominant acceptor in semiconducting diamond.//Phys. Rev. 1973. B7. P.4560-4567.

26. Collins A.T. /Vacancy enhanced aggregation of nitrogen in diamond. // J.Phys. C: Solid St. Phys. 1980. C13. P. 2641-2650.

27. Burgemeister E.A. /Thermal conductivities of diamonds with absorption near 8- 4 pm. // J.Phys. 1980. C13. L963-L968.

28. Angress J., Goodwin A. R., Smith S. D. / One phonon band -mode absorption by impuritys resonances in diamond and selicon. // Proc. Roy soc. 1968. A308. P. 111-124.

29. Clark C.D., Collins A.T. / Absorption and Luminescence Spectroscopy. Properties of Natural and Synthetic Diamonds. // Academic Press, ed.: Field J.E. London. 1992. P. 35-76.

30. Буберман Г. С. / Зонная структура алмазов. // Успехи физических наук. 1971. т. 103. С. 675704.

31. Phillip Н. R., Taft Е. А. / Optical Properties of Diamond in Vacuum ultraviolet. // Phys. Rev. 1962. V. 127. P. 159-161.

32. Denham P. D., Lightowlers E. C., Dean P. J. /Ultraviolet Intrinsic and Extrinsic Photoconductivity of Natural Diamond. //Phys. Rev. 1967. V. 161. P. 762-768.

33. Dean P. J., Lightowlers E, C., Wight D. R. / Intrinsic and Extrinsic Recombination Radiation from Natural and Synthetic Aluminium Doped Diamond. //Phys. Rev. 1965. V. 140. P. 352-368.

34. Crowther P. A., Dean P. J., Sherman W. F. / Excitation spectrum of al acceptors in diamond under uniaxial stress. //Phys. Rev. 1967. V. 154. P. 772-785.

35. Nadolinny V. A., Yelisseyev A. P. / New paramagnetic centres containing nickel ions in diamond. // Diamond and Related Materials. 1993. P. 17-21.

36. Clark C. D., Mitchell E. W. /Radiation induced defects in diamond. // Radiation effects. 1971. V. 9. P. 219-234.

37. Dyer H. В., Preez L. D., Loubser I. H. / Optical absorption features associated with paramagnetic nitrogen in diamond. //Philos. Mag. 1965. V. 11. P. 763-774.

38. Clark C. D., Walker J. /The neutral vacancy in diamond. // Proc. Roy Soc.. 1973. A334. P. 241257.

39. Davies G. / Some properties of nitrogen in diamonds. //Nature. 1977. V. 269. P. 498-500.

40. Paramagnetic nitrogen in diamonds ultraviolet absorption. / M. Helena, V. Carvalho, A. J. Nazare, T. J. Neves. // Physic Solid St. 1987. V. 20. P. 2713-2722.

41. Dean P. J., Male Т. C. / Some properties of the visible luminescence excited in diamond by irradiation in the fundamental absorption edge. // Journ. Phys. and Chem. Solids. V. 25. P. 1369-1383.

42. Collins A. T. / Visible luminescence from diamond. // Industr. Diamond rev. 1974. V. 4. P. 131137.

43. Clark C. D., Ditchburn R. W., Dyer H. / The absorption spectra of natural and industrial diamonds. // Proc. Roy Soc. London. 1956. 234. P. 363-381.

44. Collins А. Т., Davies G., Kanda H. / Spectroscopic studies of carbon-13 synthetic diamond. // J. Phys. 1988. C21. P. 1363-1376.

45. Burns R. C., Cvetcovic V., Dodge C. N. / Growth-sector dependence of optical features in large sinthetic diamonds. // J. Cryst. Growth. 1990. V. 104. P. 257-279.

46. Dean P. J., Keandy P. J., Ralf J. E. / Particle Excited Luminescence in Diamond. //Proc. Phys. Soc.. 1960. LXXVI. P.670-687.

47. Ralph J. E. / Radiation Induced Changes in Cathodoluminescencespectra of Natural Diamonds. // Proc. Phys. Soc.. 1960. V. 76. P. 688-696.

48. Зайцев A. M., Гиппиус А. А., Вавилов В. С. / Люминесценция азотсодержащих примесно-дефектных комплексов в ионно-имплантированных слоях природного алмаза. // Физика и техника полупроводйиков. 1982. т. 16. С. 397-403.

49. Mohammed К., Davies G., Collins А. Т. / Unaxial stress splitting of photoluminescence transitions at optical centres in cubic crystals; theory and application to diamond. // J. Physc. 1982. V. 15. P. 2779-2788.

50. Collins А. Т., Lowson S. C. / Cathodoluminescence studies of isotope shifts associated with localised vibrational modes in synthetic diamond. //J. Phys. cond. Matters. 1989. V. 1. P. 6929- 6937.

J51. Lowbser J. H. N., Wyk J. A., Welbourn С. M. / Electron spin resonance of a tri nitrogen centre in

cape yellow type la diamonds. // J. Phys. C.: Solid St. Phys.. 1982. V. 15. P. 6031-6036. y 52. Woods G. S., Lang A. R. / Cathodoluminescence , optical absorption and X-Ray topografic

studies of sinthetic diamonds. // J. of Crystal Growth. 1975. V. 28. P. 215-226. v 53. Ymomoto N., Spenser J. C., Fathy D. / Cathodoluminescence and polarization studies from

individual dislocations in diamond. // Phylosophical Magazine. B. 1984. V. 49. P. 609-629. - 54. Dean P. J. / Bound excitons and donor-acceptor pairs in natural and sinthetic diamond. // Phys. Rev. 1965. 139. A588-601.

55. Bridges F., Davies G., Robertson J., / The spectroscopy of crystal defects: a compendium of defect nomenclature. // J. Phys. Condenced Matters. 1990. V. 2. P. 2875-2928. <j 56. Аксенов И. И., Вакула С. И., Падалка В. Г. / Высокоэффективный источник чистой углеродной плазмы. // Журнал технической физики. 1980. Т. 50. С. 2000-2004. ^ 57. Properties of tetrahedral amorphous prepured by vacuum arc deposition. / D. R. Mc Kenzie, D , Muller., B. A. Pailthorpe. et al. Diamond and related Materials. 1991. V.l. P. 51-59. 58. Чайковский E. О., Пузиков В. M., Семенов А. В. / Осаждение алмазных пленок из ионных пучков углерода. //Кристаллография. 1981. Т. 26. С. 219. ^ 59. Puzikov V. М., Semenov А. V. / Deposition and properties of tetrahedral carbon films. // Surface Science and Coating Technology. 1991. V. 47. P. 445-448.

V 60. Laser plasma source of amorphic diamond. / С. B. Collins, F. Davanlo, E. M. Juengerman et al. // Appl.Phys.lett. 1989. V.54. P. 216-218.

61. Hsiao-chu Tsai and D.B. Bogy. / Characterization of diamondlike carbon films and their application as overcoats on thin-films media for magnetic recording. // J. Vac. Sci. Technol. 1987. A 5(6). P. 3287- 3311.

62. Lifshitz Y. / Hidrogen-free amorphous carbon films. Corellation between growth conditions and properties. // Diamond and Related Materials. 1996. V. 5. P. 388-400.

" 63. Koskinen J. / Abrasive wear resistance of ion-deposited hard-carbon films as a function of

deposition energy. // J. Appl. Phys. 1988. V. 63. P. 2094-2097. \/ 64. Mc Kenzie D. R., Muller D., Pailthorpe B. A. / Compressive stress induced formation of thin-film tetrahedral amorphous carbon. // Phys. Rev. lett. .1991. V. 67. P. 773-776.

65. Мотт H., Дзвис Э. / Электронные процессы в некристаллических веществах. // М.: Мир. 1982.

V 66. Properties of tetrahedral amorphous carbon prepared by vacuum arc deposition. /D. R. McKenzie, D. Muller, B. Pailthorpe et al. // Diamond and Related Materials. 1997. P. 51- 59.

67. Пузиков В. M., Семенов А. В. / Ионно-лучевая система для осаждения алмазоподобных пленок углерода. // Алмазоподобные пленки углерода. Тезисы докладов. Межгосударственной конференции стран СНГ. Харьков. 1994. С. 14-15.

68. Zaretsky S. N. , Maschenko V. E. , AJexenko A. E. / UV to Red Interval Tunable Emission in DCPCVD Diamonds. // Abstract book. Diamond Films 95. Abstr. 8.062.

69. Puzikov V. M., Semenov A. V., Zosim D. I. / Properties of Diamond-like films on substrates. // Preprint ISC-93-4. Kharkov. P. 1-16.

70. Оптическое поглощение в алмазоподобных пленках. / В. П. Елютин, В. Е. Мащенко, Е. А. Сумской и др.//ДАН СССР. 1990. Т. 311. N5. С. 1119-1121.

71. Поглщение в алмазных пленках, осажденных из пучка ионов углерода. / В.Е. Мащенко, В.М. Пузиков, А. В. Семенов, Е. П. Сухорада. // Препринт ВНИИ Монокристаллов ИМК-90-20. Харьков. 1990. С. 1-14.

72. Maschenko V. Е., Puzikov V. М., Semenov А. V. / Elektronic States in Tetrahedral Carbon Films. //Phys. stat. sol.(a). 1994. V. 145. P. 471-476.

73. Maschenko V. E., Puzikov V. M., Semenov A. V. / Extended and localized electronic states in tetrahedral carbon films. // Wide band gap electronic materials. Kluwer ac. publ.:1995. P. 271-283.

74. Maschenko V. E., Soloviev G. G. / Radiation defects and electron disordering in proton-irradiated diamond films. // Proc. C-MRS International'90 Conference thin films and beam-solid interactions. Elsevier. Amsterdam. 1990. P. 567-572.

75. Дефектообразование в синтетическом алмазе при высокоэнергетической ионной имплантации. /В. С. Вариченко, В. Д. Воробьев, А. М. Зайцев, В. А. Лаптев. // Физика и техника полупроводников. 1987. т.21. N 6. С. 1095-1100.

76. Spitsyn В. V. / Research and development in the field of diamond films in Russia. // Diamond and Related Materials. 1993. V. 2. P. 65-69.

77. Bouilov L. L., Spitsyn В. V. / The growth of diamond films and microcrystals. // Diamond Films 91. Abstract book. Abst. 2.2.

75. Alexenko A. E., Spitsyn B. Y. / Semiconducting diamonds made in USSR. // Diamond Films 91. Abstract book. Abst. 16.1.

78. Низкотемпературный метод p-CVD широкозонных DLC-пленок. / В. В. Слепцов, Н. В. Симакина, И. В. Цыганков, А. В Вологиров. // Алмазоподобные пленки углерода. Тезисы докладов. Межгосударственной конференции стран СНГ. Харьков. 1994. С. 6-7.

79. Optical absorption in а-С:Н multilayer periodic structers. / V. V. Sleptsov, A. A. Kuzin, A. M. Baranov, V. MElinson. //Diamond and Related Materials. 1992. V. 1. P. 570-571.

80. Electrical and optical properties of carbon films. / V. V. Sleptsov, A. A. Kuzin, A. M. Baranov, V. M Elinson. // In Book "Physics and Technology of Diamond Materials". Moscow. Polaron Publishers. 1994. P. 80-87.

^ 81. Новиков В. П., Дымонт В. П. / Синтез алмазоподобных фаз углерода электрохимическим методом. // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22. N 7. С. 39-43.

82. Свойства алмазоподобных пленок, полученных методом лазерного испарения. / В Я. Ша-рипов, Н. Н. Федосенко, В. А. Емельянов, Г. Н. Федосенко. // Журнал прикладной спектроскопии. 1996. Т. 63. N 3. С. 525-527.

83. Вигасина М. Ф., Иванов А. А., Орлов Р. Ю. / Структурные нарушения алмаза по данным КАРС-спектроскопии. // Физика твердого тела. 1992. Т. 34. N 2. С. 664-666.

v 84. Свойства алмазоподобных пленок, полученных в барьерном разряде при атмосферном давлении. / С. П Бугаев, А. Д. Каратаев, К.В. Оскомов, Н. С. Сочугов. // Журнал технической физики. 1997. Т. 67. N 8. С. 100-104. V 85. Коньков О. И., Теруков Е. И., Трапезникова И. Н. / Получение и свойства пленок низкотемпературного тетраэдрического аморфного углерода. // Физика и техника полупроводников. 1996. Т. 30. N 12. С. 2183-2187.

86. Влияние температуры осаждения на фотолюминесцентные свойства пленок а-С:Н. / В. А. Васильев, Е. И. Теруков, И. Н. Трапезникова, В. Е. Челноков. Физика и техника полупроводников. 1996. Т. 30. С. 1621-1625.

87. Квасков В. Б. / Алмаз в электронной технике. // М. :Энергоатомиздат. 1990.

88. Вавилов В. С., Гиппиус А. А., Конорова Е. А. / Электронные и оптические процессы в алмазе.//М.:Наука. 1985.

89. Пузиков В. М., Семенов А. В. / Методы получения алмазоподобных пленок углерода. // Межгосударственная конференция стран СНГ. Алмазоподобные пленки углерода. Тезисы докладов. Харьков. 1994. С. 3.

90. Применение эллипсометрии к иследованию алмазоподобных пленок углерода. / В. М. Пузиков, А. В.Семенов, В. П. Кулигина, Д. И. Зосим. // Межгосударственная конференция стран СНГ. Алмазоподобные пленки углерода. Тезисы докладов. Харьков. 1994. С. 39.

91. Мащенко В. Е., Пузиков В. М., Семенов А. В. / Люминесценция в осажденных из ионного пучка sp3 -углеродных пленках. // Межгосударственная конференция стран СНГ. Алмазоподобные пленки углерода. Тезисы докладов. Харьков. 1994. С. 30.

92. Электронные состояния в неупорядоченных пленках тетраэдрического углерода. / В. Е. Мащенко, В. М. Пузиков, А. В. Семенов, Р. К. Чужко. // Межгосударственная конференция стран СНГ. Алмазоподобные пленки углерода. Тезисы докладов. Харьков. 1994. С. 29.

93. Secondary optical and electron emission in tetrahedral carbon films. / V. E. Maschenko, S. N. Zaretsky, S. G. Alikhanov et al. // Diamond Materials V. 1998.

94. Cutler P. H., Miskovsky N. M. / Calculation of field emission from diamond surfaces. // IVESC 96. Abstract book. Abstr. 3.

95. Pate B. / The diamond surface: atomic electronic structure. // Surface science. 1986. V. 165. P. 83-142.

96. Laser secondary emission in diamond films deposited by several methods. / Zaretsky, Maschenko, V. M. Puzikov et al. // Diamond Films 96. Abstract book. Abstr. 11.107.

97. Maschenko V. E. , Zaretsky S. N. , Smirnov 0. U. / Secondary emission in tetrahedral carbon films under N2-laser excitation. // Diamond Films 97. Abstract book. Abstr. 9. 103.

98. Diamond cold cathodes. / M. W. Geis, J. C. Twichell et al. // IVESC 96. Abstract book. Abstr. 1.

99. Zaretsky S. N., Maschenko V. E., Alexenko A. E. / Radiation recombination in DCPCVD films. // 2 nd International conference. C-BN & D 95. Jablona. Poland. 1995. Abstract book. Abstr. 6.3.

100. Maschenko V. E., Puzikov V. M., Semenov A.V. / Absorption and sekondary radiation in tetrahedral carbon films. // Thin films eds.: Hecht G., Richter F., Proc. TATF/ HVITF '94. P. 494-497.

101. Catodoluminescence of defects in diamond films and particles grown by hot-filement chemical-vapor deposition. / L. H. Robins, L. P. Cook, E. N. Farabangh, A. Feldman. // Phys. Rev. B. 1989. V. B9. P. 13367- 13377.

102. Freitas J. A., Doverspike K., Klein P. B. / Luminescence studies of nitrogen and boron doped diamond films. // Diamond and Related Materials. 1994. V. 3. P. 821 -824.

103. Bahaenko D. S., Southworth P. / Cathodoluminescence studies of oriented diamond films. // Diamond and Related Materials. 1994. V. 3. P. 2902-2910.

104. Diamond-like films deposition by magnetron sputtering with additional ionization. / R. K. Chugko, B. A. Rychkov, A. V. Klepikov and A. V Popov. // Diamond and Related Materials. 1992. V.l. P. 332-333.

105. Мащенко B.E. / Авореферат диссертации на соискание ученой степени доктора наук. // Харьков. 1990.

106. Maschenko V. Е., Aleksenko А. Е., Zaretsky S. N. / Wavelength tuned secondary emission in DC PCVD diamonds. // Diamond Materials IV eds.:Ravi K.V. 1995. P. 706-711.

107. Люминесценция кристаллов ZnSe - Те, выращенных из расплава. / Н. К. Морозова, В. Е. Мащенко, И. А. Каретников, и др. II Журнал прикладной спектроскопии. 1993. Т. 58. N 5-6. С.488-494.

108. Blue electroluminescence of thin film diamond made by hot filament method. / Y. Taniguchi, K. Hirabayashi, K. Ikoma et al. // Journ. Appl. Phys. 1989. V. 28. L1848-L1850.

108. Blue electroluminescence of thin film diamond made by hot filament method. / Y. Taniguchi, K. Hirabayashi, K. Ikoma et al. // Journ. Appl. Phys. 1989. V. 28. L1848-L1850.

109. Blue and green cathodoluminescence of synthesizid diamond films formed by plasma. Assisted chemical vapor deposition. / H. Kawarada, K. Nishimara, T. Ito et al. // Journ. Appl. Phys. 1988. V. 27.P. L683-L687.

110. Collins A. T. , Szechi J. , Tavender S. / Resonant excitation of GR centre in diamond. // Journ. Phys. C. Solid, st. phys. 1988. V. 21. P. L161-L164.

111. Freitas J. A. , Klein P. B. / Evidence of donor-acceptor pair recombination from a new emission band in semiconducting diamond. //Appl. Phys. lett. 1994. V. 64. P. 2136-2138.