2.3.2 Оптические свойства
В условиях лазерного воздействия получены осциллограммы, характеризующие динамику отражательной способности зоны ИЛО R(t) на длине волны зондирующего пучка (рисунок 15). Осциллограммы «б» и «в» соответствуют W = 0,64 Дж/см2 и 0,82 Дж/см2. Из них следует, что во время лазерного нагрева плёнки, её отражательная способность R несколько уменьшается от начальной величины (Rн), затем возрастает до конечной (Rк), причём за время, которое существенно больше при втором значении W. Это связано с более длительной в этом случае стадией остывания нагретого слоя нагретого до большей пиковой температуры.
Рисунок 21 – Осциллограммы лазерного импульса (а) и выходного сигнала фотоприёмника, детектирующего зондирующее излучение, отражённое от образца TiAlN/Si: W = 0, 64 (б) и 0,82 Дж/см2 (в)
Согласно результатам оптических измерений на длине волны лазерного излучения отражательная способность плёнки R = 0,28, а коэффициент пропускания составляет 2,3∙10-4, что соответствует натуральному показателю поглощения k = 1,7∙105 см-1. Это означает, что лазерное излучение поглощается с выделением тепла в слое, на порядок меньшим толщины плёнки. Поскольку TiAlN обладает низкой теплопроводностью, теплоотвод в подложку в энергетическом балансе взаимодействия лазерного излучения с плёнкой не имеет существенного значения. То есть, весьма быстрый (наносекундный) нагрев плёнки, изменение агрегатного состояния и абляция TiAlN происходят без существенного повышения температуры приповерхностной области подложки Si
Рисунок 22
На рисунке 22 представлена спектральный коэффициент отражения пленки TiAlN толщиной 450 и 200нм.
Видно что отражение данной пленки существенно ниже эталонной TiN
Рисунок 23
В результате лазерного отжига спектральный коэффициент отражения пленок изменяется в сторону уменьшения коэффициента отражения и сдвиг минимума в сторону более длинных волн
Заключение
В данной дипломной работе проведен анализ литературы по магнетронному осаждению тонких пленок и по взаимодействию лазерного излучения с веществом, экспериментально исследовали процес реактивного магнетронного осаждения бинарных нитридов металлов (TiAlN) и их последующий лазерный отжиг, изготовлена серия экспериментальных образцов. Изучены оптические свойства тонкой пленки до и после лазерной обработкой. Исследование позволяют сделать следующие выводы:
Методами растровой электронной микроскопии установлено, что покрытия TiAlN, полученные реактивным магнетронным распылением Ti0,5 – Al0,5 мишени, имеет столбчатую структуру.
Лазерный отжиг в интервале 0,6..0,9 Дж/см2 ведёт к изменению физического состояния слоя TiAlN - образованию системы латеральных ячеек микронных размеров, обнаруживаемых оптической микроскопией.
Для энергий лазерного импульса больших 1,0 Дж/см2 методом (РЭМ) установлено образование сетки трещин микронных размеров.
Проведён сравнительный анализ коэффициента отражения TiN и TiAlN в результате которого выявлено, что покрытия TiAlN являются слабоотражающимися (коэффициент отражения изменяется от 15 до 40 %) в видимом диапазоне спектра.
Установлено, что лазерный отжиг приводит к уменьшению отражательной способности модифицированных покрытий TiAlN.
Предлагается использование данных покрытий в качестве антиотражающих покрытий в солнечной энергетике.