WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

зависеть не только от параметров пленки, но и от паВозвращаясь к анализу данных ФА-спектроскопии, не- раметров материала, на котором находится исследуемый образец [3–5]. Очевидно, именно такая зависимость была обходимо отметить, что различия спектральных кривых для амплитуды и фазы ФА-сигнала в УФ-области, оче- выявлена в случае тонких алмазных пленок на кремниевых подложках (рис. 3). В этом случае и амплитуда, видно, определяются тем, что фаза ФА-сигнала зависит и фаза ФА-сигнала в ИК-диапазоне фактически опрев основном от геометрических факторов, определяемых делялись оптическими и теплофизическими свойствами теплопроводностью и коэффициентом поглощения света, кремния. Отсутствие аналогичных спектральных особенв то время как амплитуда ФА-сигнала зависит главным ностей для более толстых пленок может означать, что их образом от относительной доли энергии падающего на образец света, преобразуемой в результате его погло- толщина больше длины термодиффузии. Если принять этот параметр (длину термодиффузии) равным толщищения в тепло [3]. Величина же этой доли энергии не пленки ( 100 µm), то можно оценить коэффициопределяется в том числе и коэффициентом отражения ент теплопроводности исследованных пленок, используя света. Хорошо известно, что именно в области 5–6 eV коэффициент зеркального отражения света от поверхно- формулу для длины термодиффузии (µ =(2k/C)1/2), табличные данные для плотности ( = 3.3g/cm3), тести алмаза заметно возрастает [1,13]. Такое зеркальное плоемкости (C = 6.19 J · g-1 · K-1 [1]. Таким образом, отражение, по-видимому, достаточно заметно уменьшало для частоты модуляции света = 100 Hz получаем долю поглощаемого света, так как все исследованные k 0.1W· cm-1 · K-1.

алмазные пленки состояли из относительно больших кристаллитов (минимальный размер для пленок толщи- Принимая во внимание, что ФА-сигнал в ИК-диапазоне ной 10 µm был около 5 µm) с отчетливой алмазной даже для самых низких частот модуляции света был огранкой (рис. 1). Столь же эффективным было, видимо, сравнимым с акустическими шумами, проведенные выи отражение от тыльной стороны пленок, отделенных от числения можно считать только очень грубой оценкой.

Физика твердого тела, 1997, том 39, № Фотоакустическая спектроскопия алмазных порошков и поликристаллических пленок Тем не менее эта оценка показывает, что теплопро- запрещенной зоны алмаза, зеркальным отражением от водность исследованных поликристаллических пленок плоских граней алмазных кристаллитов и поглощением, значительно ниже (не менее чем на порядок величины) обусловленным дефектами кристаллической структуры тепловодности монокристаллического алмаза. алмаза, примесями азота и присутствием неалмазных Как уже отмечалось, с точки зрения эффективно- форм углерода. Влияние зеркального отражения проявляется в уменьшении доли энергии света, преобразусти ФА-спектроскопии более удобными объектами для емой в тепло за счет поглощения, и зависит от соотноисследований являются порошки. Это объясняется, в частности, снижением теплопроводности и возможно- шения длины термодиффузии и размеров кристаллитов стью увеличения эффективной толщины образцов. Одна- или толщины пленки. Общей закономерностью является увеличение поглощения света в видимом диапазоне с ко в случае порошков, состоящих из частиц с хорошо уменьшением размеров алмазных кристаллитов.

отражающей (или рассеивающей) свет поверхностью, Зависимость длины термодиффузии от частоты модунеобходимо учитывать многократное отражение света ляции света и коэффициента теплопроводности позвопри его распространении в порошкообразном материале, лила оценить величину этого коэффициента для полиснижающее долю излучения, преобразующуюся в тепло кристаллических пленок. Оказалось, что их теплопрои определяющую величину ФА-сигнала [3,14].

водящие свойства значительно хуже аналогичных для Очевидно, именно это обстоятельство проявилось в монокристаллических алмазов.

ФА-спектрах алмазных порошков. Типичные амплитудные спектры, зарегистрированные при частоте модуляВ заключение авторы хотели бы выразить свою блации света 90 и 1350 Hz, показаны на рис. 4. Как годарность С.М. Пименову и А.А. Смолину (ИОФАН, следует из этого рисунка, даже для самых крупных г. Москва) за предоставление образцов алмазных полипорошков (с размерами кристаллитов 100 µm) оказыкристаллических пленок, выращенных с использованием вается заметным эффект ослабления поглощения света в высокочастотного разряда (установка фирмы ASTEX).

УФ-диапазоне из-за его зеркального отражения от граней А.Н.О. также благодарит Международный фонд Мацупри низких частотах модуляции света, когда длина термомае (Япония) за предоставление стипендии, благодаря диффузии превышает размер нескольких слоев алмазных которой стало возможным проведение описанных исслечастиц. С уменьшением размеров частиц этот эффект дований.

усиливается, приводя к специфическому ”провалу” в области края фундаментального поглощения алмаза.

Список литературы Увеличение частоты модуляции света снижает длину термодиффузии, и соответственно влияние зеркального [1] Synthetic Diamond Emerging CVD Science and Technology / отражения оказывается заметным только для порошков Ed. K.E. Spear, J.P. Dismukes, J. Wiley&Sons, Inc. (1994).

с меньшим размером частиц (5 µm и менее для 1350 Hz) [2] Алмаз в электронной технике. Сб. статей / Под ред.

(рис.4, b). Во всех случаях (для порошков всех размеров В.Б. Кваскова. Энергоатомиздат, М. (1990).

и при всех частотах модуляции света) спектральные за- [3] A. Rosencwaig. Photoacoustics and Photoacoustic Specвисимости фазы ФА-сигнала повторяли ход амплитудной troscopy. J. Wiley&Sons (1980).

зависимости, за исключением ”провала”, обусловленно- [4] A. Rosencwaig, A. Gersho. J. Appl. Phys. 47, 64 (1976).

[5] A. Rosencwaig, A. Gersho. Science 190, 556 (1975).

го, по нашему предположению, зеркальным отражением [6] V.L. Kuznetsov, M.N. Aleksandrov, I.V. Zagoruiko, от плоских граней алмазных частиц.

A.L. Сhuvilin, E.M. Moroz, V.N. Kolomiichuk, Уменьшение размеров частиц алмаза в порошках приV.A. Likhoborov, P.M. Brylyakov, G.V. Sakovitch. Carbon 29, водило к заметному росту амплитуды ФА-сигнала, а зна665 (1991).

чит, и коэффициента поглощения света в видимом диа[7] Q. Ouyang, K. Okado. Appl. Surf. Sci. 78, 309 (1994).

пазоне света. Поглощение в видимом диапазоне (полоса [8] A.N. Obraztsov, M.A. Timofeyev, M.B. Guseva, V.G. Babaev, в области 4–5 eV), так же как и в случае поликристаллиZ.Kh. Valiullova, V.M. Babina. Diamond and Related Materiческих алмазных пленок, может быть обусловлено приals 4, 968 (1995).

сутствием некоторого количества неалмазного углерода [9] M. Nesladek, M. Vanecek, L.M. Stals. Phys. Stat. Sol. (a) 154, 283 (1996).

или дефектами кристаллической структуры в алмазных [10] H. Tokumoto, M. Tokumoto, T. Ishiguro. J. Phys. Soc. Jap. 50, кристаллитах. Наиболее заметно такое поглощение для 602 (1981).

УДА-порошка с размером частиц 4 nm. Для этих же [11] D.S. Knight, W.B. White. J. Mater. Res. 4, 385 (1989).

УДА-порошков оказалась наиболее заметной и полоса в [12] В.П. Варнин. Тр. I Междунар. сем. по алмазным пленкам.

области 1.5 eV, которая, очевидно, обусловлена обычныУлан-Удэ (1991). С. 70.

ми для алмазных материалов примесями азота [1].

[13] H.P. Phillip, E.A. Taft. Phys. Rev. 127, 159 (1962).

[14] R. Tilgner. Appl. Opt. 20, 3780 (1981).

Таким образом, проведенное исследование показывает, что фотоакустические спектры алмазных поликристаллических пленок и порошков имеют схожие особенности, которые могут быть объяснены зона-зональным поглощением света при энергиях квантов, превышающих ширину Физика твердого тела, 1997, том 39, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.