Анотація до роботи:

Галуза О.А. Оптичні властивості структур прозора плівка - підкладка (Si, Al₂O₃, GGG, ситал) з поверхневим і перехідним шарами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. – Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2002.

Дисертація присвячена визначенню оптичних властивостей і природи пошкоджених шарів на поверхні підкладок із різних функціональних матеріалів (Al₂O₃, ситал СО-115М, GdGaG), а також перехідних шарів у багатошарових структурах на основі кремнію. Основною експериментальною методикою досліджень була еліпсометрія. Створено спектральний кріогенний автоматизований еліпсометр на базі серійного еліпсометра ЛЭФ-3М-1. Запропоновано нову оригінальну методику розв’язання зворотної задачі еліпсометрії. Розроблені експериментальна та обчислювальна методики використовувались для виявлення і дослідження поверхневого порушеного шару на підкладках із гадоліній-галієвого гранату, сапфіру і ситалу. Знайдено показник заломлення і товщина цього шару, зроблені висновки про його природу. Спектральна еліпсометрія була використана для дослідження багатошарової кремнієвої системи: отримані дані про склад, товщину шарів, параметри поверхневої шорсткості плівки Si та її природного оксиду.

У дисертаційній роботі розв’язана важлива наукова задача оптики - вивчені оптичні властивості структур прозора плівка – підкладка (Si, Al₂O₃, GGG, ситал) із поверхневим та перехідним шарами. Основні наукові і практичні результати роботи такі:

1. Створено спектральний криогенний автоматизований еліпсометр (СКАЕ) для вивчення оптичних властивостей масивних зразків і тонкоплівчатих покрить на базі серійного еліпсометра ЛЭФ-3М-1. СКАЕ дозволяє досліджувати еліпсометричні параметри зразка в інтервалі довжин хвиль від 0.3 до 2 мкм. Автоматизація дозволила поліпшити точність вимірів за рахунок алгоритмічних прийомів, а також підвищити ефективність роботи експериментатора. Схема автоматизації, запропонована в роботі, досить універсальна і може бути використана в інших фізичних експериментах.

2. Виявлено ряд особливостей основного рівняння еліпсометрії, пов'язаних із розривністю використовуваних виразів, що суттєво ускладнюють розв’язання зворотної задачі еліпсометрії на ЕОМ.

3. Розроблений і реалізований ефективний метод визначення показника заломлення і товщини прозорої плівки на прозорій або поглинаючій підкладці без обмежень на товщину плівки. Метод ґрунтується на розв’язанні точного рівняння Е. і використовує його особливості.

4. Виявлений порушений шар на поверхні гадоліній-галієвого гранату, сапфіру і ситалу, знайдені його показник заломлення і товщина. Аналіз експериментальних даних дозволив зробити висновки щодо фізичної природу цього шару: це особливий аморфний порушений шар, який є результатом обробки поверхні і залишається після зняття напруженого поверхневого шару.

5. Досліджено багатошарову систему на основі Si і SiО₂, що становить інтерес для виробництва рідкокристалічних моніторів. Показана наявність суттєвих інтерфейсних і шорсткуватих поверхневих оксидних шарів. Спектроеліпсометричні дослідження, разом із результатами XTEM, дозволили одержати точну кількісну інформацію про глибинний профіль зразка, склад і структуру кожного із шарів, природний оксидний шар і його шорсткість.

Публікації автора:

1. Определение параметров прозрачной пленки, нанесенной на поглощающую подложку, методом эллипсометрии / А.И. Беляева, А.А. Галуза, Т.Г. Гребенник, В.П. Юрьев // Оптика и спектроскопия.– 1999. – Т.87, №6. - C.1041-1044.

2. Determination of the Refractive Index and Thickness of a Transparent Film and Double Layer Systems on any Substrate via Cryogenic Spectrometric Ellipsometry / A.I. Belyaeva, A.A. Galuza, T.G. Grebennik, V.P. Yur'ev // Advances in Cryogenic Engineering (Materials). – 2000. - V.46A. - P.435-442.

3. Belyaeva A.I., Galuza A.A. Optical constants of surface layer on gadolinium gallium garnet determined by ellipsometry // Physica B. – 2001. - V. 304, №1-4. - P. 333-338.

4. Belyaeva A.I., Galuza A.A., Yuriev V.P. Silicon Thin Film Multilayer Structures Determined by Spectroscopic Ellipsometry // Proc. III International Simposium on Vacuum technology and Equipment (ISVTE-3). – Kharkov (Ukraine). – 1999.- V.2. - P. 230-234.

5. Беляева А.И., Галуза А.А., Гребенник Т.Г. Проблема выбора адекватной модели отражающей системы при определении параметров однородной прозрачной пленки на непрозрачной подложке методом эллипсометрии // Тезисы международной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники». – Москва (Россия). – 1998. - C. 371.

6. Galuza A.A., Belyaeva A.I. Determination of the Refractive Index and Thickness of a Transparent Film and Double Layer Systems on any Substrate via Cryogenic Spectrometric Ellipsometry // Abstr. International Conference CEC/ICMC. – Montreal (Canada). – 1999. – P. 98.

7. Belyaeva A.I., Galuza A.A., Yuriev V.P. Silicon dioxide and silicon thin film layer structures, determined by spectroscopic ellipsometry // Тезисы междунар. конф. “Эффект Мессбауэра: магнетизм, материаловедение, оптика”. – Казань (Россия). - 2000. – C. 97.

8. Belyaeva A.I., Galuza A.A. Spectrometric ellipsometry – effective physical method to study functional materials // Abstr. International Conference “Functional Materials”. - Crimea (Ukraine). – 2001. – P. 95.