Сверхвысоковакуумная установка для получения и исследования наноструктур магнитоэллипсометрическими методами in situ

Решетневские чтения

A. Kovalenko Czech Technical University, Czech Republic, Prague

I. Kratochvilova, F. Fendrykh Institute of Physics, Czech Republic, Prague

S. Zälish

J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry, Czech Republic, Prague

QUANTUM CHEMICAL CALCULATIONS OF THE FLUORESCENT NANODIAMOND PARTICLES

The research, based on the modeling of the fluorescent nanodiamond particles using "Gaussian 09" program package is considered. Particular attention is paid to the dependence of fluorescence on the surface chemistry of nanodia-monds.

© Коваленко А., Кратохвилова И., Залиш С., Фендрих Ф., 2010

УДК 537.632,535-4,535.016,53.082.5

Н. Н. Косырев, Д. А. Шевцов, С. Н. Варнаков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

А. Е. Худяков, А. В. Ефремов Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск

С. В. Рыхлицкий, В. А. Швец Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук Россия, Новосибирск

СВЕРХВЫСОКОВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР МАГНИТОЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИМИ

МЕТОДАМИ IN SITU*

Описана сверхвысоковакуумная камера, позволяющая изготовлять наноструктуры на основе тонких магнитных пленок. В качестве метода контроля параметров растущей структуры предложена новая методика - спектральная магнитоэллипсометрия, позволяющая получать информацию о структурных, оптических и магнитных свойствах непосредственно в процессе изготовления в реальном времени.

На современном этапе развития нанотехнологий и материаловедения стоит задача создания совершенных по структуре полупроводниковых материалов, что обусловлено высокой чувствительностью электронных свойств материала к дефектам и неоднород-ностям структуры [1]. Это связанно с тенденциями развития твердотельной микроэлектроники, направленными на повышение степени интеграции и переходом к использованию квантово-размерных явлений и двумерных кристаллов [2]. Оптимальными возможностями для получения низкоразмерных систем с квантовыми эффектами обладает технология молеку-лярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Метод МЛЭ дает возможность конструирования принципиально новых материалов, не существующих в природе и обладающих уникальными свойствами с перспективами их применения в аэрокосмической отрасли.

В настоящее время довольно остро стоит вопрос анализа и контроля структуры и свойств поверхностей тонких пленок ввиду их перспективного применения в устройствах наноэлектроники и спинтроники. Однако измерение параметров пленок нанометровых толщин имеет свою специфику. В частности, при получении наноструктур в условиях сверхвысокого вакуума встает проблема контроля их свойств in situ, непосредственно в процессе изготовления, - поскольку исследование таких структур ex situ, на воздухе, зачастую невозможно в связи с высокой химической активностью многих материалов, используемых в данной области. Здесь большое преимущество имеют оптические методы, так как они не оказывают влияния на исследуемый образец и имеют определенную гибкость при использовании in situ, т. е. непосредственно в сверхвысоковакуумной камере.

*Работа выполнена в рамках программы № 4.1 ОФН РАН «Спинтроника», программы Президиума РАН № 27.10, интеграционного проекта СО РАН и ДВО РАН № 22, федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (код проекта: НК-744П/ГК П1185).

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

Одним из методов такого анализа является метод in situ эллипсометрии, который позволяет на основании данных об изменении поляризации отраженного от образца света, не нарушая структуры поверхности, производить исследование и контроль ее свойств в течение технологического процесса [3]. Также известен метод магнитооптического эффекта Керра, который, обладая схожей схемой измерения, позволяет получать сведения о магнитных свойствах исследуемого материала. По набору измеряемых параметров эти методы взаимно дополняют друг друга [4]. Оба метода удовлетворяют нас, так как являются нераз-рушающими, не изменяют свойства материала и обладают достаточной чувствительностью.

В этой связи было принято решение создать новый комплекс, который бы обладал возможностями проведения эллипсометрических измерений, наблюдения экваториального эффекта Керра и также проведения технологического процесса напыления тонких пленок [5; 6]. В докладе будут рассмотрены основные возможности созданной экспериментальной установки и

продемонстрированы первые результаты магнитоэл-липсометрических измерений.

Библиографические ссылки

1. Ржанов А. В. Электронные процессы на поверхности полупроводников. М. : Наука, 1971.

2. Hasegawa S., Ino S. Correlation between atomic-scale structures and macroscopic Chemical properties of metal-covered Si(111) surfaces // Intern. J. Modern Phys. 1993. Vol. B7. P. 3817-3876.

3. Свиташев К. К., Ржанов А. В. Основы эллипсометрии. Новосибирск : Наука, 1979.

4. Котов В. А., Звездин А. К. Магнитооптика тонких пленок. М. : Наука, 1988.

5. Исследование in situ ферромагнетизма при комнатной температуре в магнитных нанослоях / С. Г. Овчинников, А. Е. Худяков, Г. В. Бондаренко, Н. Н. Косырев // Изв. РАН Сер. физическая. Т. 73. № 1. 2009. С. 24-26.

6. Varnakov S. N., Kosyrev N. N., Ovchinnikov S. G. In situ ellipsometry for monitoring growth of three layer Fe/Si/Fe structure // Euro-Asian symp. «Trends in magnetism», 2004. Р. 303.

N. N. Kosyrev, D. A. Shevtsov, S. N. Varnakov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

A. E. Khudyakov, A. V. Efremov L. V. Kirensky Institute of Physics, Russian Academy of Science, Siberian Branch, Russia, Krasnoyarsk

S. V. Rykhlitsky, V. A. Shvets Institute of Semiconductor Physics, Russian Academy of Science, Siberian Branch, Russia, Novosibirsk

ULTRA HIGH VACUUM INSTALLATION FOR NANOSTRUCTURE PRODUCTION WITH MAGNETOELLIPSOMETRIC CONTROL

The ultra high vacuum installation for nanostructure production was created. The spectral magnetoellipsometer has been integrated in the technological setup. The device is constructed on the base of ellipsometer LEF-751/752 and adapted for magnetic measurements. We use in this device the new optical circuit which allows both ellipsometric parameters (Yand D) measurements as well as magneto-optical measurements.

© Косырев Н. Н., Шевцов Д. В., Варнаков С. Н., Худяков А. Е., Ефремов А. В., Рыхлицкий С. В., Щвец В. А., 2010

УДК 621.793.182

В. П. Кривобоков, С. Н. Янин, Р. С. Третьяков Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия, Томск

ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ МАГНЕТРОННОЕ ОСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Рассматривается магнетронная распылительная система с жидкофазным катодом, предназначенная для высокоскоростного осаждения покрытий из различных металлов. Приводятся основные характеристики маг-нетронного разряда при работе на медном катоде и свойства получаемых покрытий.

Устойчивый интерес к магнетронным распылительным системам объясняется широкими возможностями данных устройств в задачах формирования покрытий с заданной толщиной, составом, структурой, химическими и физическими свойствами. Они характеризуются высокой эффективностью, надежностью, простотой сборки и хорошими эксплуатационными

характеристиками. Но есть и недостатки, такие как низкая производительность (скорость осаждения для различных металлов ~ 10 нм/с) и загрязнение покрытий (работа в газовой среде Аг при давлении 0,1 Па).

Представленные недостатки можно устранить, используя магнетронную систему с жидкофазным катодом (рис. 1). Такое решение дает возможность реали-