Спосіб виготовлення реєструючої мішені на основі діоксиду ванадію

Винахід відноситься до приладобудування і може бути використаний при виготовленні реєструючих мішеней просторово-часових модуляторів світла з електронно-променевою адресацією для систем оптичної обробки Інформації. Відомий спосіб виготовлення реєструючої мішені на основі діоксиду ванадію, в якому використовують як захисне покриття від оточуючого середовища лак АК-113 Φ [Олейник А.С. Реверсивная среда фазовотрансформационного интерференционного реверсионного отражателя света для записи и хранения оптической информации. Неорганические материалы. 1991, т. 27, № 3, с. 534-538]. Лак наносять на мішень центрофугуванням. Недоліком отриманих цим способом мішеней є неможливість їх використання в електронно-вакуумних приладах, тому що при прогріві приладу з лаку виділяється газ у вакуумний об'єм, що скорочує термін роботи приладу. Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб виготовлення реєструючої мішені на основі діоксиду ванадію, в якому мішень захищають плівкою АІ2 О3, яка є стійка до оточуючого середовища і володіє великою променевою міцністю [Олейник А.С. Оптические параметры пленочных реверсивных сред AI-VO2-113Ф и ΑΙνθ2-ΑΙ2Ο3 ЖТФ 1993, т. 63, в. 1, с. 97-103]. Цей спосіб полягає в нанесенні на підкладку ванадію, йоготермоокислення та нанесення на підкладку ванадію, його термоокислення та нанесення електронно-променевим методом плівки АІ2О 3. Недоліком такого способу є складність технології нанесення захисної плівки та неможливість отримувати стехіометрично однорідні шари на основі діоксиду ванадію по товщині. В основу винаходу покладено завдання створити такий спосіб виготовлення реєструючої мішені на основі діоксиду ванадію, який був би більш простим в технологічному план! та забезпечував покращення характеристик мішені. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі, який включає нанесення ванадію, його термоокислення та утворення захисної плівки, згідно з винаходом, захисну плівку формують шляхом нанесення АІ з наступним його окисленням при температурі 150-300°С. Формування захисної плівки можна проводити й у вакуумі. При термічному окисленні плівок ванадію дифузійний процес та його хімічна природа обумовлюють формування окислу ванадію із зміною вмісту кисню по товщині плівки. При цьому шари, які прилягають до підкладки, є збіднені киснем І можуть утворюватися нижчі відносно VO2 окисні фази. Поверхневі шари окислу є збагачені киснем (VO2+ d · Де δ може приймати значення δ < 0,5, тобто аж до утворення V2O 5). Середній шар окислу складається з основної фази VO2 Діоксид ванадію володіє фазовим переходом (ФП) металнапівпровідник при температурі ~ 68°С, який супроводжується значними змінами оптичних і електричних властивостей. При цьому в області ФП має місце температурний гістерезис, параметри якого характеризують властивості плівок діоксиду ванадію. Зменшення вмісту кисню в плівках приводить до зменшення перепаду коефіцієнта оптичного пропускання між напівпровідником І металічним станом, зсуву температури ФП в область менших значень, розширення петлі гістерезису, а також значного зменшення крутизни температурної залежності коефіцієнта пропускания в області ФП. Збільшення вмісту кисню в плівках приводить до зсуву температури ФП в область вищих значень. Отже область стехіометричності діоксиду ванадію в окисленій ПЛІВЦІ визначає оптимгльність параметрів ФП і мішені. Під дією температурної обробки, як на повітрі, так І у вакуумі, а також при безпосередній дії на відкриту поверхню плівок VO2 електронного опромінення в вакуумі приводить до її деградації. Явище деградації пов'язується з порушенням стехіометрії плівок VO2, а саме Із зменшенням вмісту кисню в плівках, В зв'язку з цим виникає необхідність захисту плівок діоксиду ванадію від деградації. Захисне покриття повинно блокувати вихід кисню з плівки VO2 a також бути радіційно стійким до електронного опромінення. Такими захисними властивостями володіють плівки АІ2О3 товщиною 15-20 нм. Для створення захисту плівок діоксиду ванадію на окислену плівку ванадію наноситься шар АІ і окислюється на повітрі або у вакуумі. При цьому, завдяки властивостям V2O5 окислювати метали, які перебувають з ним в контакті, а також часткового розкислення VO 2+d - відбувається процес окислення внутрішньої сторони шару АІ, Не приводить до утворення на межі VO2 і АІ захисної плівки АІ2 О3 Окислення зовнішньої сторони відбувається за рахунок кисню повітря. Утворена плівка АІ2 О3 блокує подальший вихід кисню з VO2, а за рахунок розкислення поверхневого шару VO 2+d відбувається більш повна його гомогенізація по товщині плівки, що покращує властивості VO2 . Термообробка при температурі вище 300°С приводить до погіршення властивостей діоксиду ванадію, що проявляється в зсуві температури ФП в область нижчих значено та розширенні петлі гістерезису, при температурі нижче 150°С не спостерігається покращення характеристик ФП. У випадку проведення термообробки структур VO2+ d-Al у вакуумі проходить розкислення лише поверхневих шарів окислів ванадію на межі розділу VO 2 І АІ. При цьому внутрішня сторона алюмінієвої плівки окислюється до АІ2О 3, а зовнішня сторона залишається не окисленою. Внутрішній шар - АІ2О 3 буде блокувати вихід кисню з VO2. покращувати характеристики самого шару VO2 і одночасно створювати захист від впливу електронного опромінення. На фіг. 1 представлений графік залежності температури ФП Тп структури VO 2+d-Al від температури термообробки зразків; на фіг. 2 - гра фік залежності ширини температурного гістерезису DТh від температури термообробки структури VO2+ d-Al. Спосіб реалізують наступним чином. На підкладку наносять ванадій товщиною 50-100 нм термічним випаровуванням в вакуумі 10-4 Па. Отриману плівку термоокислюють в аргоново-кисневій суміші газів при температурі 490 ± 10"С до утвореиня переважно плівки діоксиду ванадію. Після цього наносять шар АІ товщиною 20-30 нм термічним випаровуванням. Для утворення захисної плівки проводять термообробку створеної структури VO2+ d-Al при температурі 150 300°С на повітрі протягом 15 хв. При цьому, окислення АІ відбувається як з внутрішньої, так І з зовнішньої сторони. Процес термічного окислення структур VO 2+d-Al можна проводити І у вакуумі за рахунок розкислення лише поверхневих шарів окислів ванадію. ЗОВНІШНІЙ шар - АІ буде стр умопровідним І може служити для знімання заряду з поверхні мішені при електронному опроміненні. В результаті отримані мішені на основі діоксиду ванадію з захисною плівкою АІ2О 3 з покращеними властивостями ФП, що підтверджується фіг. 1, 2. Як видно Із фіг. 1, відбувається стабілізація температури ФП, що покращує стабільність мішені. На фіг. 2 спостерігається зменшення температурної ширини гістерезису, що приводить до зменшення температурного інтервалу при ФП в діоксиді ванадію І покращення технічних характеристик мішені. Вакуумне термоокислення доцільно проводити на стадії термовакуумної обробки в процесі виготовлення просторово-часових модуляторів з електронно-променевою адресацією, що спрощує технологію виготовлення приладу на основі отриманої мішені.