ИСТИНА

Цели НИР: исследование изменения свойств тонких пленок за счет легирования основного пленкообразующего материала – диоксида кремния, другим материалом с существенно меньшим процентным содержанием; проведение исследования изменения свойств тонких пленок методами молекулярной динамики и квантовой молекулярной динамики.

В выполненной НИР впервые на основе комплексного использования методов классической и квантовой молекулярной динамики проведено исследование влияния легирования диоксида кремния атомами тантала и гафния на его поглощающие свойства и на возникающие в тонких пленках диоксида кремния напряжения. Диоксид кремния является основным пленкообразующим материалом с низким показателем преломления, и в конечном счете проведенные исследования направлены на повышение лучевой прочности многослойных оптических покрытий при воздействии мощного импульсного лазерного излучения за счет легирования данного материала. Исследование методами квантовой молекулярной динамики проведено на основе ранее разработанной исполнителями проекта процедуры расплавления-закалки для образования аморфных состояний диоксида кремния с легирующими добавками. Для проведения исследований методами классической молекулярной динамики было специально разработано силовое поле, описывающее динамику атомов гафния, внедренных в диоксид кремния. Это позволило впервые проводить исследования возникающих в пленках напряжений на атомарных кластерах технологически значимого уровня с сотнями тысяч атомов.

При выполнении работы проведено исследование легирования диоксида кремния пентоксидом тантала и диоксидом гафния. Рассматривались различные варианты пространственного образования примесных центров и различные уровни легирования. Для аморфных состояний легированного танталом диоксида кремния выявлено появление глубоких электронных состояний в запрещенной зоне диоксида кремния. Эти состояния должны приводить к появлению полос поглощения в окне прозрачности диоксида кремния. В случае примесных центров гафния в аморфном диоксиде кремния примесные атомы гафния не создают полос поглощения в окне прозрачности диоксида кремния даже при относительно высоком уровне легирования. Методом классической молекулярной динамики исследовались структурные свойства легированных гафнием пленок диоксида кремния при высокоэнергетических и низкоэнергетических процессах напыления. Данное исследование также проводилось при различных уровнях легирующих добавок. Было показано, что в диапазоне концентраций легирующей примеси до 10 % напряжение имеет отрицательный знак и характер напряжений существенно не меняется. В случае низкоэнергетического напыления влияние легирования на напряжения находится в пределах термодинамических флуктуаций давления. В случае высокоэнергетического напыления наблюдается незначительный рост абсолютной величины напряжений при увеличении концентрации легирующей примеси.