LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фазові і структурні перетворення у нанорозмірних рентгенооптичних багатошарових композиціях

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


На правах рукопису




Кондратенко Валерій Володимирович


УДК 621.785.3: 539.216.2


Фазові і структурні перетворення у нанорозмірних рентгенооптичних багатошарових композиціях



01.04.07 - Фізика твердого тіла





АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук











Харків-1999



Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Харківському державному політехнічному університеті.


Офіційні опоненти: академік НАН України,

доктор фізико-математичних наук, професор

Єременко Віктор Валентинович (директор Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б. I. Вєркіна НАН України)


доктор фізико-математичних наук, професор
Милославський Володимир Костянтинович (завідувач кафедри фізичної оптики Харківського державного університету)

доктор фізико-математичних наук, професор
Михайловський Ігор Михайлович (провідний науковий співробітник Інституту фізики твердого тіла, матеріалознавства і технологій ННЦ Харківський фізико-технічний інститут)

Провідна установа: Інститут металофізики НАН України (відділ
фазових перетворень), м. Київ




Захист відбудеться “8” жовтня 1999 р. о 14 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.03 у Харківському державному університеті (310077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. ім. К.Д. Синельникова).

З дисертацією можна ознайомитися у Центральній науковій бібліотеці ХДУ.



Автореферат розіслано “ 30 ” серпня 1999 р.



Вчений секретар

спеціалізованої ради В.П. Пойда



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальність теми дисертації і стан проблеми. Необхідною умовою науково-технічного прогресу є створення і дослідження структури і фізичних властивостей нових матеріалів, що забезпечують реалізацію нових ефектів і явищ. До числа таких матеріалів відносяться тонкі плівки і плівкові композиції. Розвиток фізичних уявлень про процеси формування, особливості структури і властивості тонких шарів у сполученні з розробкою різноманітних методів керованого вирощування плівок відкрили можливість синтезу багатошарових плівкових композицій із широкого кола хімічних елементів і сполук.

Важливе місце серед тонкоплівкових шаруватих композицій займають одномірні штучні кристали, які являють собою шари двох або більш матеріалів, що періодично чергуються. У останні роки в окремий науковий напрямок виділилася проблема розробки, виготовлення і дослідження оптичних елементів на основі багатошарових періодичних плівкових композицій, які одержали назву багатошарових рентгенівських дзеркал (БРД), для керування електромагнітним випромінюванням у діапазоні довжин хвиль ~1-30 нм. Ця частина спектра, що являє собою м'яке рентгенівське випромінювання, незважаючи на малу протяжність, має принципове значення для розв'язання багатьох наукових і технологічних задач.

Створення диспергуючих, відбивних і фокусуючих елементів для діапазону м'якого рентгенівського випромінювання відкриває нові можливості у фундаментальних дослідженнях зі спектроскопії плазми, у космічній астрофізиці, біології, медицині. Існує також гостра потреба в ефективному керуванні м'яким рентгенівським випромінюванням у зв'язку з виконанням прикладних робіт, спрямованих на виготовлення рентгенівських мікроскопів і резонаторів рентгенівських лазерів, розвиток проекційної рентгенівської літографії, оснащення синхротронів, розширення можливостей рентгеноспектрального аналізу.

Виготовлення рентгенооптичних елементів із прийнятними характеристиками пов'язано з розв'язанням проблеми вирощування багатошарових плівкових композицій із нанорозмірних, гладких, суцільних невзаємодіючих шарів із необхідними оптичними константами. У більшості випадків оптимальними за оптичними властивостями для створення БРД є матеріали, що знаходяться у фазово- і структурно-нерівноважному стані. Цей факт, а також необхідність у ряді практичних застосувань піддавати оптичні покриття термічній дії, висувають важливу задачу забезпечення підвищеної стійкості багатошарових нанорозмірних плівкових композицій.

Таким чином, для практичного освоєння діапазону м'якого рентгенівського випромінювання необхідно створення фізичних основ вирощування твердотільних функціональних матеріалів - багатошарових нанорозмірних плівкових композицій, які відзначаються високими рентгенооптичними властивостями і стійкістю до термічної і радіаційної дій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася на кафедрі фізики металів і напівпровідників відповідно до планових завдань науково-дослідного відділу Харківського державного політехнічного університету й у рамках міжнародних проектів :

-“Теоретична й експериментальна розробка і комплексні дослідження нових довговічних функціональних плівкових матеріалів з унікальними фізичними властивостями для застосування в якості відповідальних елементів приладів і пристроїв новітньої техніки” (наказ Мінвузу України №78 від 21.03.91, номер держреєстрації 0193У027850);

-“Розробка фундаментальних проблем фізики тонких плівок і створення стабільних в екстремальних умовах нових матеріалів для елементів електроніки та інших областей науки і техніки” (наказ Міносвіти України №806 від 25.05.94, номер держреєстрації 0194У012927 1994-1996 р., наказ Міносвіти України №37 від 13.02.97, номер держреєстрації 0196У14669, 1997-1999 р.);

- “Інтердифузія в надтонких шарах багатошарових композицій і надрешіток” (наказ Міносвіти України №37 від 13.02.97, номер держреєстрації 0197У001910, 1997-1999 р.);

-“Розробка і створення багатошарової рентгенівської оптики для діапазону довжин хвиль електромагнітного випромінювання 0,1-30 нм” (тема ДКНТ України, реєстраційний номер 05.44.06/015-92 за програмою 04.01.04. “Прогресивні технології складних плівкових матеріалів і оптичних структур”);

-“Research and development towards efficient Ni-based multilayer mirrors below 50 A°”(контракт №INTAS96-0128);

-“Microfabrication with Synchrotron Radiation” (контракт РЕСО №ERBCIPDCT940630);

-“Microfabrication with Synchrotron Radiation-Deep X-ray Lithography For Industrial Use” (контракт INCO-Copernikus №FMRX-CT97-0140 (DG-12-MSPS));

-“Soft X-ray Optics for applications of compact discharge pumped soft X-ray lasers in science and technology” (контракт CRDF, №RP1-240).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є розвиток фізичних уявлень про процеси, що відбуваються в багатошарових нанорозмірних плівкових рентгенооптичних композиціях при їхньому формуванні і нагріванні, встановлення взаємозв'язку між змінами структури шарів, міжшарових меж і конструкції багатошарових композицій у цілому з одного боку і рентгенооптичних характеристик з іншого, створення високоефективних рентгенооптичних елементів і систем на основі багатошарових плівкових покрить.

Досягнення поставленої мети передбачає розв'язання таких задач:

  • вивчити структурні і фазові перетворення, що відбуваються в процесі росту і нагрівання в багатошарових плівкових композиціях, котрі складаються з фазово-рівноважних і фазово-нерівноважних матеріалів;

  • виявити механізми термічного руйнування багатошарових плівкових нанорозмірних композицій і розробити методи підвищення стабільності їхніх рентгенооптичних властивостей;

  • на основі спільного аналізу особливостей росту багатошарових плівкових композицій і їхніх оптичних констант оптимізувати вибір матеріалів із метою вирощування високовідбивних БРД для кожної частини спектра м'якого рентгенівського випромінювання (130 нм);

  • виявити причини виникнення руйнуючих механічних напруг у системі “підкладка - багатошарове покриття” при вирощуванні багатошарових плівк