Технология лазерно-плазменного напыления пленок нанометровых толщин
Изложена технология метода импульсного лазерного напыления тонких пленок, описано применяемое
экспериментальное оборудование, рассмотрены методы диагностики эрозионного лазерного факела
и методы создания пленок нанометровых толщин. По времяпролетным кривым и вольтамперным
характеристикам (ВАХ) ионного тока зонда Ленгмюра определен энергетический спектр и
распределение концентрации ионов в эрозионном лазерном факеле. Установлено, что энергетический
спектр ионов в эрозионном факеле при абляции мишеней в вакууме имеет немонотонный характер,
что подтверждено также исследованиями методом лазерно-индуцированной флуоресценции.
По сериям зондовых ВАХ измерена электронная температура факела на разных расстояниях
от мишени. Установлено, что электронная температура факела неоднородна, причем она
снижается от головной к хвостовой части факела. Впервые достигнуто возрастание вдвое
средней энергии ионов эрозионного факела при воздействии на него излучением
непрерывного СО2 лазера.
Получены тонкие пленки тантала и висмута нанометровой толщины методом импульсного лазерного
напыления. На фоне монотонного уменьшения удельного сопротивления пленки с увеличением ее
толщины, вызванного классическим размерным эффектом, обнаружена осциллирующая зависимость
с периодом 5 нм для a-Та, 5,6 нм для b-Та
и 23 нм для Bi. Такое поведение определяется квантовым размерным эффектом в пленках металла
в результате квантовых осцилляций проводимости. Электрическая проводимость пленок
измерялась в момент напыления. Получены тонкие пленки ZnO, легированные галлием при
уровнях легирования до 2,5 ат.% и исследованы их оптические и электрические характеристики.
По максимуму люминесценции установлены оптимальные условия осаждения (температура
подложки 400°С, плотность энергии на мишени 4 Дж/см2, давление кислорода в
напылительной камере 5·10-3торр).
