Спосіб визначення густини некристалічних тонких плівок

Спосіб визначення густини некристалічних тонких плівок, який включає експериментальні вимірювання фізичних величин некристалічних тонких плівок, який відрізняється тим, що еліпсометричним вимірюванням визначають показник заломлення n, після чого густину некристалічної тонкої плівки r знаходять за формулою: m n2 - 1 , r= ´ R n2 + 2 де m - відоме значення молярної маси досліджуваної плівки, R - значення молярної рефракції для конкретного типу хімічного зв'язку, n - експериментально визначене значення показника заломлення. Винахід відноситься до області фізики твердого тіла, зокрема до способів дослідження параметрів тонких плівок, і може бути використаний як ефективний та високоточний спосіб визначення густини некристалічних тонких плівок шляхом еліпсометричного вимірювання показників заломлення. Відомо, що для дослідження густини твердих тіл використовуються різноманітні методи, в тому числі метод гідростатичного зважування, пікнометричний метод, рентгенівський метод і т.д. [1]. В той же час, число методів визначення густини тонкоплівкових некристалічних твердих тіл є обмеженим. Найбільш близьким до запропонованого способу визначення густини тонких плівок є рентгенівський метод [2], який полягає у знаходженні параметрів ґратки кристалічної тонкої плівки і подальшому розрахунку густини r за відомою формулою, яка у випадку кубічної кристалічної структури має вигляд Z ×m , r= (1) N A ×a 3 де a - параметр кубічної кристалічної ґратки, m молярна маса, NA - стала Авогадро, Z - число r= m n2 - 1 , ´ R n2 + 2 (2) 81328 (11) UA (19) формульних одиниць на елементарну комірку. Недоліком методу є те, що він не може бути застосований для випадку некристалічних тонких плівок. Завданням винаходу є створення способу визначення густини тонких плівок, який дозволяв би надійно та ефективно визначати густину не тільки кристалічних, але й некристалічних тонких плівок шляхом еліпсометричного вимірювання показників заломлення. Поставлене завдання досягається таким чином, що запропоновано спосіб визначення густини некристалічних тонких плівок, який включає експериментальні вимірювання фізичних величин некристалічних тонких плівок, зокрема густини, який, згідно винаходу відрізняється тим, що еліпсометричним вимірюванням визначають показник заломлення n , після чого густину некристалічної тонкої плівки r знаходять за формулою: (13) C2 (21) a200600364 (22) 16.01.2006 (24) 25.12.2007 (72) СТУДЕНЯК ІГОР ПЕТРОВИЧ, UA, ШПАК ІВАН ІВАНОВИЧ, UA, КОЗАК МИРОСЛАВ ІВАНОВИЧ, UA, ЛОЯ ВАСИЛЬ ЮРІЙОВИЧ, UA (73) УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) Заявка UA 20041109270, 15.03.2005 Борец А.Н. Об оптико-рефрактометрической закономерности для неметаллических изотропных веществ // Украинский физический журнал. - 1983. №9. -С.1346-1350. RU 2185684 C2, 20.07.2002 SU 1115564 A1, 20.10.1996 SU 1492908 A1, 27.02.1996 JP 2002296013, 09.10.2002 US 6304326 B1, 16.10.2001 3 де m - відоме значення молярної маси досліджуваної плівки, R - значення молярної рефракції для конкретного типу хімічного зв'язку, n - експериментально визначене значення показника заломлення. Запропонований спосіб визначення густини некристалічних тонких плівок, у порівнянні зі способом-прототипом, дозволяє надійно та ефективно шляхом еліпсометричного вимірювання показників заломлення визначати густину некристалічних тонких плівок. Спосіб здійснюється наступним чином: за допомогою еліпсометра вимірюються еліпсометричні кути і розраховуються товщина плівки, показники заломлення та коефіцієнти екстинкції плівки та підкладинки на певній довжині хвилі. Використовуючи значення показника заломлення та молярної рефракції за формулою (2) знаходять густину некристалічної плівки. Приклад конкретного використання запропонованого способу. За допомогою запропонованого способу визначено густину некристалічної тонкої плівки As2S3, нанесеної на кремнієву підкладинку. Еліпсометричні параметри вимірювалися при кімнатній температурі за допомогою лазерного еліпсометра ЛЕФ-3М-1 ( l =0.6328 мкм). Розв'язуючи основне еліпсометричне рівняння [3], були отримані товщина плівки, показники заломлення та коефіцієнти екстинкції плівки та підкладинки на довжині хвилі l =0.6328 мкм. Використовуючи табличне значення молярної маси m =246.03 г/моль, еліпсометрично отримане значення показника заломлення n =2.525 та розраховане по Бальмакову [4] значення молярної рефракції для склоподібних матеріалів R=59.5 см3/моль, було визначено за формулою (2) густину некристалічної тонкої плівки As2S3, яка виявилася рівною r =2.65 г/см3. Слід відмітити, що отримане значення густини некристалічної тонкої плівки As2S3 закономірно менше густини склоподібного об'ємного матеріалу As2S3 ( r =3.18-3.22 г/см3) із-за меншого ступеня однорідності, більшого ступеня дефектності та меншої щільності пакування. Винахід може бути використаний у науководослідних лабораторіях при дослідженні структурних параметрів тонкоплівкових оптичних елементів з метою їх використання у ролі оптичних покрить лазерної техніки. Джерела інформації: 1. Физика твердого тела. Энциклопедический словарь, т. 2. / Под ред. В.Г. Барьяхтара. - К.: Наукова думка, 1998. - 644 с. 2. Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. - М.: Физ.-мат. лит, 1958. -572 с. прототип 3. Dobrowolski I.A., Но F.C., Waldort A. Determination of optical constants ofthin film coating materials based on inverse synthesys. - Appl. Optics. - 1983. - Vol.22.-P. 3191-3200. 4. Бальмаков М.Д., Гутенев М.С., Байдаков Μ.Α. Рефракции атомов халькогенидных 81328 4 стеклообразных полупроводников. - Фізика химия стекла. -1977.-Т.3,№5.-С.537-539. и