Определение оптических параметров пленок ниобата лития методом спектрофотометрии


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-2-107-114

Полный текст:


Аннотация

Высокочастотным магнетронным распылением мишени синтезированы пленки ниобата лития на кремниевых подложках. Полученные таким образом пленки представляли слой поликристаллического ниобата лития. Методом спектрофотометрии получены спектральные зависимости коэффициентов отражения в диапазоне длин волн 300—700 нм при малых углах падения. Угловые зависимости отражения света при p− и s−поляризациях измерены для дискретного набора длин волн от 300 до 700 нм с шагом по длинам волн 50 нм, а по углам с шагом 1°. Значения показателей преломления, толщины пленок и коэффициентов экстинкции определены с использованием численного метода решения обратных задач. В качестве модели оптической системы выбрана модель однослойной изотропной поглощающей пленки на полубесконечной поглощающей подложке с резкой границей раздела. Начальные приближения для решения обратных задач найдены с применением методик, основанных на определении положения интерференционных экстремумов на спектрально−угловых зависимостях отражения. Обнаружено, что значения показателей преломления пленки отличаются от значений, характерных для монокристаллического LiNbO3. Последние получены как из справочной литературы, так и путем измерений прямым гониометрическим методом показателей преломления аттестованного стандартного образца предприятия, изготовленного из монокристалла LiNbO3. Проведены дополнительные исследования образцов методами рентгенодифракционного анализа и сканирующей зондовой микроскопии. Показано, что причинами отклонений значений показателей преломления являются неоднородность пленки, наличие второй фазы и разупорядочение структуры. Включения второй фазы в виде кристаллитов наблюдаются с преимущественной ориентацией вдоль оси Z.


Об авторах

Н. С. Козлова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
канд. физ.−мат. наук, заведующая лабораторией


В. Р. Шаяпов
Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН
Россия
канд. физ.−мат. наук, научный сотрудник


Е. В. Забелина
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
ведущий инженер


А. П. Козлова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
ведущий инженер


Р. Н. Жуков
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
инженер


Д. А. Киселев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
канд. физ.−мат. наук, старший научный сотрудник


М. Д. Малинкович
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
канд. физ.−мат. наук, доцент


М. И. Воронова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
инженер


Список литературы

1. Кузьминов Ю. С. Электрооптический и нелинейно оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. 264 с.

2. Abrahams S. C. Properties of lithium niobate. EMIS Datareviews Series No. 5. London: The Institution of Engineers, 1989. 234 p.

3. Вольпян О. Д., Кузьмичёв А. И. Применение импульсного магнетронного распыления для получения оптических метапокрытий с продольным наноградиентом показателя преломления // Электроника и связь. Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». 2010. Вып. 2. С. 28—33.

4. Zhukov R. N., Ksenich S. V., Bykov A. S., Kiselev D. A., Malinkovich M. D., Parkhomenko Yu. N. Synthesis and properties of the LiNbO3 thin films intended for nanogradient structures // PIERS Proc. 2013. P. 98—101. DOI: 10.1143/JJAP.47.4056

5. Shih W.−Ch., Wang Tz.−L., Sun X.−Y., Wu M.−Sh. Growth of c−axis−oriented LiNbO3 Films on ZnO/SiO2/Si substrate by pulsed laser deposition for surface acoustic wave applications // Jpn. J. Appl. Phys. 2008. V. 47, N 5. P. 4056—4059. DOI: 10.1143/JJAP.47.4056

6. Simoes A. Z., Gonzalez A. H. M., Ries A., Zaghete M. A., Stojanovic B. D., Varela J. A. Influence of thickness on crystallization and properties of LiNbO3 thin films // Materials Characterization. 2003. V. 50. P. 239—244. DOI: 10.1016/S1044-5803(03)00089-5

7. Shandilya S., Sreemvas K., Katiyar R. S., Gupta V. Structural and optical studies on texture LiNbO3 thin film on (0001) sapphire // Indian J. Engineering and Materials Sciences. 2008. V. 15, Iss. 4. P. 355—357.

8. Jelínek M., Havránek V., Remsa J., Kocourek T., Vincze A., Bruncko J., Studnička V., Rubešová K. Composition, XRD and morphology study of laser prepared LiNbO3 films // Appl. Phys. A. 2013. V. 110, Iss. 4. P. 883—888. DOI: 10.1007/s00339-012-7191-0

9. Hao L., Li Y. , Zhu J. , Wu Z., Deng J. , Liu X., Zhang W. Fabrication and electrical properties of LiNbO3/ZnO/n-Si heterojunction // AIP Advances. 2013. V. 3, Iss. 4. P. 042106−1—042106−15. DOI: 10.1063/1.4800705

10. Блистанов А. А., Гераськин В. В., Гореева Ж. А., Клюхина Ю. В. Определение параметров векторного OOE−синхронизма в LiNbO3 // Кристаллография. 2004. Т. 49, № 2. С. 268—270.

11. Блистанов А. А., Гераськин В. В., Гореева Ж. А., Клюхина Ю. В. Определение соотношения Li/Nb в кристаллах LiNbO3 по углу внешнего конуса излучения второй гармоники // Изв. РАН. Сер. Физическая. 2003. Т. 67, Вып. 8. С. 1124—1127.

12. Tikhonravov A. V., Trubetskov M. K., Amotchkina T. V., DeBell G., Pervak V., Krasilnikova Sytchkova A., Grilli M. L., Ristau D. Optical parameters of oxide films typically used in optical coating production // Appl. Opt. 2011. V. 50, N 9. P. C1—C12. DOI: 10.1364/AO.50.000C75

13. Tikhonravov A. V. , Amotchkina T. V., Trubetskov M. K., Francis R. J., Janicki V., Sancho−Parramon J., Zorc H., Pervak V. Optical characterization and reverse engineering based on multiangle spectroscopy // Appl. Optics. 2012. V. 51, N 2. P. 245—254. DOI: 10.1364/AO.51.000245

14. Киселев Д. А., Жуков Р. Н., Быков А. С., Воронова М. И., Щербачев К. Д., Малинкович М. Д., Пархоменко Ю. Н. Влияние отжига на структуру и фазовый состав тонких электрооптических пленок ниобата лития // Неорган. материалы. 2014. Т. 50, № 4. С. 453. DOI: 10.7868/S0002337X14040071

15. Аюпов Б. М., Зарубин И. А., Лабусов В. А., Суляева В. С., Шаяпов В. Р. Поиск первоначального приближения при решении обратных задач в эллипсометрии и спектрофотометрии // Оптический журнал. 2011. Т. 78, № 6. С. 3—9.

16. Соболев В. В., Немошкаленко В. В. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Электронная структура полупроводников. Киев: Наукова думка, 1988. 424 с.

17. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 855 c.

18. Константинова А. Ф., Гречушников Б. Н., Бокуть Б. В., Валяшко Е. Г. Основы оптики. Минск: Навука i тэхнiка, 1995. 302 с.

19. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. 536 c.

20. Handbook of optical constants of solids / Ed. by E. D. Palik. N.−Y.: Acad. Press, 1998. 804 p.

21. Lundberg M. The crystal structure of LiNb3O8 // Acta Chemica Scandinavica. 1971. V. 25. P. 3337—3346. DOI: 10.3891/acta. chem.scand.25-3337

22. Muir A. C. Interactions of single−crystal lithium niobate surfaces with ultra−violet laser radiation. Doctoral Thesis. Southampton (UK): University of Southampton, 2008. 227 p. URL: https:// eprints.soton.ac.uk/63325/


Дополнительные файлы

Для цитирования: Козлова Н.С., Шаяпов В.Р., Забелина Е.В., Козлова А.П., Жуков Р.Н., Киселев Д.А., Малинкович М.Д., Воронова М.И. Определение оптических параметров пленок ниобата лития методом спектрофотометрии. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2017;20(2):107-114. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-2-107-114

For citation: Kozlova N.S., Shayapov V.R., Zabelina E.V., Kozlova A.P., Zhukov R.N., Kiselev D.A., Malinkovich M.D., Voronova M.I. Determination of optical parameters of lithium niobate films by srectrophotometry. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2017;20(2):107-114. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-2-107-114

Просмотров: 74

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)