Данько В. А. Фізичні та технологічні основи процесів формування наноструктур методами інтерференційної літографії та термостимульованого розділу фаз

В дисертації наведено результати досліджень механізмів фотостимульованого протравлювання та протравлювання на реверсивних перетвореннях в тонких відпалених плівках халькогенідних склоподібних напівпровідників (ХСН), а також реверсивного фотопотемніння в нанокомпозитних структурах As2S3/SiO1.5. Запропоновано технологію виготовлення нанокомпозитних поруватих структур nc-Si-SiOх та експериментально вивчено їх світловипромінюючі властивості. Встановлено, що швидкість фотостимульованого розчинення тонких плівок ХСН зростає зі збільшенням інтенсивності освітлення, а її спектральна залежність корелює зі спектром поглинання плівок ХСН, що вказує на те, що основним фактором, який зумовлює ефект фотостимульованого травлення, є кількість поглинутої світлової енергії в одиницю часу і, відповідно, концентрація розірваних зв’язків та самозахоплених екситонів в експонованій плівці. Показано, що реверсивні фотостимульовані зміни у відпалених плівках Ge25Se75 супроводжуються руйнуванням їх основних структурних одиниць та збільшенням концентрації гомополярних зв’язків халькогену. Це призводить до зростання швидкості розчинення проекспонованих плівок Ge25Se75 в протравлювачах. Виявлено, що ефективність реверсивного фотопотемніння в нанокомпозитних структурах As2S3/SiOx монотонно зростає зі зменшенням розмірів нанокластерів халькогеніду. Встановлено, що при формуванні нанокомпозитів As2S3/SiO1.5 відбувається розділення фаз халькогеніду на кластери, збагачені миш'яком та сіркою, експонування яких призводить до перерозподілу зв'язків. Розроблено та запатентовано технологічні процеси інтерференційної фотолітографії на відпалених плівках ХСН (в тому числі на сполуках без вмісту миш’яку) на основі ефектів фототравлення та травлення на реверсивних перетвореннях. Продемонстровано переваги цих технологій та можливості їх практичного застосування для виготовлення мікро- та наноструктурованих елементів різноманітного призначення. Встановлено, що процес термостимульованого розділення фаз в плівках SiOx можна описати як процес дифузії атомів кисню з областей поблизу кремнієвих зародків та визначено коефіцієнти дифузії кисню в цих плівках. Показано, що внаслідок імплантації іонами вуглецю поруватих плівок SiOx, відпалу їх у вакуумі та селективного травлення в парах HF формується тонкошарова світловипромінююча структура, спектр ФЛ якої охоплює майже всю видиму та ближню ІЧ область спектру. Продемонстровано можливості впливу різноманітними обробками на світловипромінюючі характеристики відпалених поруватих плівок nc-Si-SiOx. Шляхом фтор-водневої обробки досягнуто збільшення інтенсивності фотолюмінесценції цих структур більш ніж на два порядки та контрольованого зміщення її смуги в високоенергетичну область спектру, завдяки зменшенню розмірів nc-Si і пасивуванню обірваних зв‘язків на межі поділу nc-Si/SiOx