Тема: КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МИКРО- И НАНОПОРОШКОВ ГЕКСАГОНАЛЬНОГО НИТРИДА БОРА МЕТОДАМИ РАМАНОВСКОЙ, КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ И РЕНТГЕНОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

РЕФЕРАТ
Пояснительная записка 71 с., 41 рис., 6 табл., 68 источников.
ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ НИТРИД БОРА, МИКРО- НАНОПОРОШКИ, СПЕКТРЫ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ, СПЕКТРЫ
КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ, СКАНИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ
Основными технологическими и трудно определяемыми примесями в 11- БИ выступают углерод и кислород. На производстве возникает необходимость в контроле качества с высоким пространственным разрешением как отдельных нанослоев Б-БИ, так и готовых гетероструктур на его основе.
Целью работы является разработка способа неразрушающего контроля дефектности и примесного состава тонких слоев Б-БИ методами комбинационного рассеяния света и катодолюминесцентной спектрометрии.
Выполнен литературный обзор особенностей материала гексагонального нитрида бора и его люминесцентных свойств. Проведены измерения исследуемых образцов при помощи рамановского спектрометра, сканирующего электронного микроскопа с катодолюминесцентной приставкой и электронно-зондового микроанализатора. Выполнен анализ полученных результатов.
Области применения: диагностика и контроль качества.
В настоящее время внимание ученых и исследователей сосредоточено на разработке и совершенствовании методик синтеза новых материалов и способов создания Ван-дер-Вальсовых гетероструктур для целей наноэлектроники, оптоэлектроники и фотоники [1, 2]. Одним из перспективных материалов в данной области является гексагональный нитрид бора (h-BN) или «белый» графит вследствие ряда уникальных физико-химических характеристи [3]. Гексагональный BN относится к классу диэлектриков (широкозонных полупроводников) и обладает высокой химической стойкостью, тугоплавкостью и теплопроводностью. Кроме того, имеется возможность настройки требуемого типа и уровня электрической проводимости, а также оптических и люминесцентных характеристик путем контролируемого внедрения собственных и примесных дефектов в кристаллическую решетку h-BN. Известно, что основными технологическими и трудно определяемыми примесями в h-BN выступают углерод и кислород [4]. Таким образом, на производстве возникает необходимость в контроле качества с высоким пространственным разрешением как отдельных нанослоев h-BN, так и готовых гетероструктур на его основе [5].
Таким инструментарием с мощнейшим набором опций и возможностей при решении указанных задач являются методы, например, комбинационного рассеяния света, катодолюминесцентной и рентгеновской спектроскопии. Данные методы контроля позволяют анализировать локальные эмиссионные и физико-химические свойства, а также проводить анализ параметров распределения дефектных состояний в тонких слоях и покрытиях с микронным и/или нанометровым пространственным разрешением. Кроме того, эти методы нечувствителен к полосам поглощения и не требует особой пробоподготовки исследуемых образцов для анализа. Отмеченные выше методы контроля и диагностики являются неразрушающими и позволяют получить широкий спектр информации о контролируемом объекте.
В связи с этим, актуальной задачей с научной и практической точек зрения является разработка способа неразрушающего контроля дефектности и примесного состава тонких слоев й-ВК методами комбинационного рассеяния света и люминесцентной спектрометрии.

Купить

В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы магистра поставленные цель и задачи достигнуты. Получены следующие основные результаты.
Выполнен литературный обзор по особенностям структуры, типам дефектов, рамановской и люминесцентной спектроскопии гексагонального нитрида бора. Показано, что по сдвигу рамановских пиков можно контролировать количество монослоев в пленках й-БК, а по полуширине пика 1366 см-1 оценивать размеры кристаллитов. Методом катодолюминесценции можно контролировать дефектность пленок й-БК с микронным пространственным разрешением. Собственные дефекты, примеси кислорода и углерода, а также комплексы точечных дефектов определяют люминесцентные и дозиметрические свойства й-БК.
Описаны структурные и примесные особенности исследуемых образцов микро- и наопорошков й-БК от разных производителей. Приведены блок- схемы схемы, методы настройки, калибровки и режимы работы используемых в работе исследовательских спектроскопических комплексов. Выполнено исследование образцов й-БК методами комбинационного рассеяния света, катодолюминесценции и рентгеновской спектроскопии. Измерены спектры КРС и КЛ, а также составлены карты распределения углерода и кислорода с микронным пространственным разрешением для отдельно стоящей субмикронной частицы й-БК.
По полуширине линии КРС в 1366 см-1 рассчитаны размеры кристаллитов, коррелирующие с индексами графитизации исследуемых образцов. Показана возможность контроля дефектности образцов й-БК методами КРС И КЛ с высоким пространственным разрешением. Доказано, что в спектрах КРС и КЛ на примесных и поверхностных дефектах в й-БК проявляются оптические ЙО/ТО фононы с энергиями 155-200 мэВ.

Купить