Пеліхатий Микола Михайлович. Модифікація шаруватих структур при проходженні іонізуючого випромінювання : дис... д-ра фіз.-мат. наук: 01.04.21 / Харківський національний ун-т ім. В.Н.Каразіна. — Х., 2007. — 368арк. : рис. — Бібліогр.: арк. 344-368.
Анотація до роботи:
Пеліхатий М.М. Модифікація шаруватих структур при проходженні іонізуючого випромінювання. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.21 радіаційна фізика і ядерна безпека. ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут», Харків, Україна, 2007.
Дисертацію присвячено комплексному дослідженню фізико-електричних явищ при проходженні нейтронів, -квантів та важких іонів крізь шаруваті структури. Розвинуто теоретичну модель взаємодії прискорених іонів з шаруватою структурою. Отримано співвідношення залежності концентрації атомів віддачі від глибини. Встановлено залежність розвитку каскаду зміщень від атомного номера матеріалу плівки і підкладки.
Досліджено і проаналізовано процеси утворення розупорядкованих областей, які мають провідність, що відрізняється від провідності матричного матеріалу. Встановлено вплив розупорядкованих областей, які утворюються при проходженні нейтронів та -квантів, на деформацію електричного сигналу, який розповсюджується в матеріалі. Виявлено перерозподіл енергії між гармонічними складовими сигналу в результаті впливу іонізуючого випромінювання.
Досліджено процес вибухової кристалізації в германії при впливі -випромінювання. Виявлено утворення електронно-позитронних пар. При дослідженні іонно-легованих шарів в кремнії виявлено іонне „розпухання” кремнію.
Встановлено закономірності формування профілів розподілу атомів тугоплавких металів при бомбардуванні шаруватих структур іонами Ar+.
Визначено механізми формування перехідного шару на діелектричних підкладках при взаємодії поверхні з металевою плазмою. Це дозволяє формувати металічне покриття з високою адгезією, та металокерамічні з’єднання в елементах твердотільної електроніки.
Розроблено методи підвищення радіаційної стійкості інтегральних схем.
У дисертації вирішена наукова проблема – модифікація шаруватих структур іонізуючим випромінюванням. Визначено вплив різноманітних факторів (виду іонізуючого випромінювання, дози та температури, а також домішок) на процеси утворення радіаційних дефектів та їх структуру, на зміну фазового стану структур, що розглядаються. Вирішення проблеми досягнуто в результаті розробки нових експериментальних методик та комплексного дослідження фізико-електричних явищ та процесів в структурах метал-діелектрик, метал-окисел-діелектрик, а також в елементах твердотільної електроніки.
Результати проведених нами досліджень дозволяють зробити такі основні висновки:
1. При проходженні іонів та інших видів випромінювання крізь шаруваті структури, які виготовлені на основі кремнію, діелектриків і металевих плівок, виникають зміни механічних властивостей діелектриків і напівпровідників. Виявлено і досліджено “іонне розпухання” металів та напівпровідників. Показано, що проходження випромінювання крізь шаруваті структури викликає значні зміни їх електрофізичних характеристик. Такий значний вплив іонів та інших видів випромінювання на характеристики шаруватих структур дає можливість створювати нові структури твердотільної електроніки і прогнозувати зміни параметрів інтегральних структур.
2. Показано, що внаслідок резерфордівського розсіювання вторинних атомів змінюються не тільки електрофізичні властивості приповерхневого шару напівпровідника, але і шару металу, який контактує з напівпровідником. Побудована теоретична модель процесу, який має місце на межі метал-діелектрик під час опромінення шаруватих структур потоком високоенергетичних частинок.
3. Показана можливість формування металевих покриттів зі значною величиною адгезії з матеріалом підкладки (на межі фізичних властивостей металевих плівок), що дає можливість значно покращати параметри вакуумно-щільних з’єднань в електронних лампах високої потужності та формування контактних шарів на напівпровідникових та діелектричних матеріалах.
4. Вивчення динаміки атомів віддачі показало, що можна сформувати профілі домішок, які неможливо одержати традиційними методами в напівпровідниках (простих і складних) та металах.
5. Результати наших експериментальних робіт вперше довели, що використовуючи явище радіаційно-стимульованої дифузії в об’ємі напівпровідників та металів та дії термічних піків можливо формувати складні розподіли домішок на значних глибинах.
6. Використання резерфордівського зворотного розсіювання дало можливість визначити і проаналізувати фізичні основи процесів формування силіцидів металів в структурах типу метал-кремній при проникненні атомів плівки в підкладку, що неможливо зробити другими методами.
7. Вперше виявлені та досліджені процеси вибухової кристалізації в сполуках германію з фосфором та сіркою розташованих на кварцових і скляних підкладках, що були опромінені гамма-квантами. Форма і структура мікро-неоднорідностей визначаються хімічним складом плівки. Отримані дані дозволяють передбачити зміну параметрів структур під впливом іонізуючого випромінювання.
8. Мікронеоднорідності типу об’ємних областей розупорядкування деформують електричні сигнали, які поширюються в металевих і напівпровідникових шарах, опромінених нейтронами та гамма-квантами. Виявлено перерозподіл енергії між гармонічними складовими сигналу, що дозволяє розробку чутливих та високоточних датчиків контролю доз іонізуючого опромінення.
9. Експериментально доведено, що попередній вплив електричних полів і підвищеної температури (в межах допустимого) дозволяє підвищити радіаційну стійкість шаруватих структур, що також підтверджується проведеним термодинамічним аналізом цих процесів.
10. Показано, що під час опромінення іонами аргону, протонами та альфа-частинками в структурах метал-окисел-кремній виникає світлове випроміню-вання, яке призводить до відмови електронних систем, виготовлених з використанням кремнієвих інтегральних схем, де як діелектрик використовується прозорий у видимій та близькій інфрачервоній області спектра окисел кремнію.
11. Розроблений спосіб виготовлення прецизійних щілинних діафрагм дозволяє виготовляти товсті структури (1-8 мм) з шириною щілини 0,1-10 мкм для формування потоків світлових, рентгенівських, променів, а також заряджених частинок: електронів, протонів та іонів.
Отримані результати мають велике значення під час розробки та виробництва елементів твердотільної електроніки мікронних та субмікронних розмірів з прогнозованими змінами їх параметрів під час роботи в полях іонізуючого випромінювання.
Результати досліджень доцільно використовувати в науково-дослідних установах при розробці процесів нанотехнології, на підприємствах промисловості для проектування радіаційно-стійких конструкцій, інтегральних схем, а також при викладанні фундаментальних дисциплін – фізики, радіаційної фізики та радіаційного матеріалознавства у ВНЗах України.
Публікації автора:
Изучение процессов внедрения атомов отдачи в полупроводниковую подложку / О.М. Гетманец, С.А. Дуплий, Н.М. Пелихатый и др. // Проблемы яд. физики и косм. лучей. – Харьков, 1983. – Вып.19. –С. 80-83.
Применение аналитических методов при исследовании спектров обратного рассеяния / О.М. Гетманец, С.А. Дуплий, И.И., Пелихатый и др. // Проблемы яд. физики и косм. лучей. – Харьков, 1984. – Вып. 22. – С. 71- 80.
Дуплий С.А., Пелихатый Н.М., Саган З.С. Об аналитической связи шкалы энергий и шкалы глубин при обратном рассеянии ионов // Известия высших учебных заведений. Физика. – 1985. – № 3. – C. 112-114.
Гетманец О.М., Пелихатый Н.М., Саган З.С. О профиле концентрации атомов отдачи вблизи поверхности раздела двух сред // Проблемы ядерной физики и космических лучей. – Харьков, 1986. – Вып.25. – С. 74 - 77.
Применение гармонического анализа для исследовния процессов в облученных транзисторных структурах / А.К. Гнап, И.И. Залюбовский, Н.М. Пелихатый и др. // Проблемы ядерной физики и космических лучей. – Харьков, 1987. – Вып. 28. – С. 67-74.
Процессы формирования профилей распределения атомов отдачи в приповерхностных слоях / О.М. Гетманец, Н.М. Пелихатый, С.А. Дуплий, И.И. Залюбовский // Поверхность. – 1989. – № 2. –C. 60-64.
Дуплий С.А., Пелихатый Н.М., Стешенко С.А. К теории внедрения атомов отдачи // Поверхность. – 1992. – № 3. – C. 12 - 17.
Пелихатый Н.М. Влияние гамма и нейтронного облучения на параметры пассивных элементов интегральных схем // Вісник Харківського державного університету №440. Серія ”Фізика”. 1999. Вип. 3. – C. 155-160.
Пелихатый Н.М. Стимулированные процессы в полупроводниках и слоистых структурах на их основе при взаимодействии с потоками плазмы // Вісник харківського університету, №453. Cерія фізична “Ядра, частинки, поля”. – 1999. – Вип. 3. – C. 69-74.
Термоэлектротренировка и радиационная стойкость униполярных интегральных структур / Н.М. Пелихатый, Н.И. Коваленко, Г.С. Плахтий, А.К. Гнап // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна, № 469. – Сер. Фізична "Ядра, частинки, поля". – 2000. – Вып. 1(9). – С. 71-74.
Пелихатый Н.М. Нелинейности электронно-дырочных структур, облученных нейтронами и гамма-квантами // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна, № 476. – Сер. Фізична "Ядра, частинки, поля". – 2000. – Вып.4. – С. 191-196.
Пелихатый Н.М., Коваленко Н.И., Гнап А.К. Магниторезисторы и датчики Холла на основе сложных полупроводников // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна, № 490. – Сер. Фізична "Ядра, частинки, поля". – 2000. – Вип. 3(11). – С. 97-99.
Формування перехідного шару при взаємодії потоків металевої плазми з діелектриками / М.М. Пеліхатий, М.В. Бєлан, В.П. Колісник та ін. // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна, № 496. – Сер. фізична "Ядра, частинки, поля". – 2000. Вип. 4(12)– С. 63-68.
Термодинамические процессы в облученных твердотельных объектах, подвергнутых предварительному термополевому воздействию / Н.М. Пелихатый, Н.И. Коваленко, Т.С. Плахтий, А.К. Гнап // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна, № 510. – Сер. Фізична "Ядра, частинки, поля". – 2001. – Вип. 1(13). – С. 99-102.
Физические процессы взаимодействия ионных потоков с материалами электронной схемотехники / И.И. Залюбовский, Н.М. Пелихатый, Н.И. Коваленко, А.К. Гнап // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна, № 529. – Сер. Фізична "Ядра, частинки, поля". – 2001. – Вып. 3(15). – С. 30-38.
Області розупорядкування в напівпровідниках / М.М. Пеліхатий, А.К. Гнап, Є.П. Храмов та ін. // Вісник ХНУ ім. В.Н.Каразіна № 574. Серія фізична. „Ядра, частинки, поля”. – Харків, 2002. – С. 81- 88.
Влияние рентгеновского, гамма и нейтронного облучения на фоточувствительные характеристики электронно-дырочных структур / И.И. Залюбовский, А.К. Гнап, Н.М. Пелихатый и др. // Нові технології. – 2003. – № 1(2). – С. 16-20.
Pelikhaty N.M., Rokhmanov N.Ya., Onischenko V.V. The influence of high energy irradiation on electrical and dissipative properties of silicon single crystals // Functional Materials. 2006. Vol.13. No.4. –P. 613-617.
Пеліхатий М.М., Гетманець О.М., Залюбовський І.І. Розпилення шаруватих структур і перемішування їх компонентів під дією іонізуючого випромінювання // Фізика і хімія твердого тіла, 2006. №4. –Т.7. –С. 677-680.
Способ анализа материалов: А.с. 1695197 СССР, МКИ G 01 N 23/20 / О.М. Гетманец, Н.М. Пелихатый, С.А. Стешенко, С.П. Титова (СССР). № 4621361/25; Заявл. 19.12.88; Опубл. 30.11.91, Бюл. № 44. – 4 ил.
Спосіб легування напівпровідників методом атомів віддачі з металевих плівок у зовнішньому електричному полі / Патент України на корисну модель / Пеліхатий М.М. Гетманець О.М. / № 20263; Заявл. 18.07.2006; Опубл. 15.01.2007, Бюл. №1. 4 стор.
Дуплий С.А., Пелихатый Н.М., Стешенко С.А. О внедрении атомов тонких пленок никеля в кремний // Мат. III Всесоюзн. Конфер. “Микроанализ на ионных пучках”. – Сумы. – 1990. – C. 72.
Slit- and cylinder-shaped diaphragms of micron size / V.G. Volkov, N.I. Kovalenko, N.M. Pelikhatyi, A.K. Gnap // Тез. докладов XVII междунар. семинара по ускорителям заряженных частиц. – Алушта, 2001. –С. 190.
Динамические параметры интегральных схем ТТЛ / Е.Ф. Храмов, А.К. Гнап, Н.М. Пелихатый, Г.В. Прохоров // 4 Міждунар. міждисциплінарна науково-практична конф. „Сучасні проблеми науки та освіти”. –Харків, 2003. –С. 34.
Пеліхатий М.М., Прохоров Г.В., Гнап Б.А. Розупорядковані області в опромінених напівпровідниках // 5 Міждунар. міждисциплінарна науково-практична конф. „Сучасні проблеми науки та освіти”. – Харків, 2004. – С. 23.
Распыление материалов за счёт электронного возбуждения / О.М. Гетманец, Н.М. Пелихатый, Я.П. Раковский, А.В. Чуенко // 6 Міждунар. міждисциплінарна науково-практична конф. „Сучасні проблеми науки та освіти”. – Харків, 2005. – С. 217.
