|
Эллипсометрииеские исследования поверхностного слоя стекол
Н. Холдоров, И. Турдибеков. (СамГАСИ)
В
последние
десятилетия
поверхность
твердого
тела
(ПТТ)
превратилась в один из важнейших объектов физических исследований.
Дальнейшее развитие таких областей науки и техники, как тонкопленочная
микроэлектроника, гетерогенный катализ, материаловедение и целого ряда
направлений оптики невозможно без тщательного изучения ПТТ.
Цель исследований состояла в выявлении температуры и условия
хранения поверхностных слоев (ПС) и изучении динамики их характеристик
в условиях имитирующих условия эксплуатации.
Изучение изменения оптических характеристик поверхностного слоя
(ПС) стекол в процессе нагревания представляется важным, т.к. при
термообработке многократно усиливаются процессы старения и коррозии
поверхности стекла, происходящие в естественных условиях в течение
длительного времени хранения и эксплуатации. Таким образом, подобная
постановка эксперимента дает возможность судить о стабильности
поверхностности, либо о возможных перестройках в ПС на основании
сравнительно коротких по времени опытов.
В настоящей работе для изучения динамики оптических
характеристик ПС стекол при нагревании и одновременном измерении
эллипсометрических параметров ( _ ) ПС стилок Х – 230 и 6Ва – 4,
исследования проводились в термоячейке в атмосфере воздуха ∆ и _ на
приборе ЛЭФ – 2 (длина волны излучения = 632,8 нм) при углах падения
= 65
0
и 60
0
.
Расчет оптических характеристик ПС производился в рамках модели
неоднородного слоя с предварительным набором оптимального вида
профиля и была собрана тремоячейка нагревающий элемент ячейки
выполнялся из нержавеющей стали IX18H9T и имел форму стакана с
вқборкой для нержавеющей спирали и углубле6ием для образца. Большое
отношение массқ нагреваюшего элемента к массе образца (~30 - 1), а также
234
несколько слоев теплоизалляции из специальных материалов обеспечивали
хорошую термостабильность ячейки в течение времени опыта. Ослаблению
теплообмена с окрующий средой способствовал также кварцевый стакан, в
который помешалось ячейка. Рабочая пространство ячейки (место
размешения образца) ограничивалось сверхуразрезными кыришками из
нержавеющей стали и кварца, в которых имелись соосные отверстия для
термопары, а также для прохождения падающего и отраженного лучей.
Небольшие размеры термоячейки (высота ~ 80 мм наи – больший диаметр ~
100 мм) позволили устанавливать ее на предместный столик эплипсометра
без ограничения возможности его юстровки во всех необходимых
направлениях.
Основные эллипсопсометрические параметры ∆ и _ измеряли при
комнатной температуре на приборе ЛЭФ – 2 (длина волны излучения =
632,8нм) приуглах падения
= 65 и 60. Основные экспериментальные
результаты представлены в таблицах 1 – 3. По этим экспериментальным
результатам на основе модельных представлены о реальном поверхностном
слое были рассчитаны эффективные оптические характеристики слоя –
показатель преломления и толщин ПС.
В эксперименте по термообработке были выбраны образцы стекол Х –
230 и 6Ва – 4 размером 15 х. 5 мм
2
. Образцы были отполированы по
стандартной технологии (водная суспензия полирита). В исходном состоянии
после полирования наблюдались большие отклонения в показателях
преломления (∆n = 0,05)от объёмного значения и разброс эффективных
толщин ПС (∆d = 1500
). Как от образца к образцу, так и по поверхности
образца. Причём показатели преломления в ПС были меньше чем в объёме.
Прогрев образцов до 200
0
С привел к выравниванию как показателя
преломления так и толщины ПС. При температуре 180 – 200
0
С показатель
преломления приблизился к объёмному значению. Разброс показателя
преломления уменьшился до ∆n = 0,05. Разброс по толщине тоже
уменьшился до d = 1500
.
Полирование стекол в безводных суспензиях привело к аналогичным
результатам. Что подтвердило существенное влияние на характеристики ПС
водой среды.
В таблице 3 приведены результаты эллипсометрических измерений на
стеклах 6Ва – 4 и боросиликатном стекле Х – 230 в зависимости от условия
хранения. Из данных таблицы 3 следует, что в процессе хранения на воздухе
показатель преломления уменьшается, а толщина ПС увеличивается, что
также
подтверждает
влияние
влажности
воздуха
на
оптические
характеристики ПС. Исследования показали, что термообработка стекол
стабилизирует параметры ПС вне зависимости от предыстории обработки.
Причем это состояние сохраняется для стекла 6Ва – 4 в течение 5 – 6 суток, а
для стекла Х – 230 до 3 – х суток. Это может быть использовано на практике
при изготовление изделия из данного вида стекол.
235
Изменение эллипсометрических параметров при термообработке
стекла 6Ва – 4;
Do'stlaringiz bilan baham: |
