Физические основы нанотехнологий фотоники и оптоинформатики

Методические указания к лабораторным работам

Пособие содержит методические указания по выполнению лабораторных работ: "Спектрометрия газовыделения из кристаллов", "Молекулярная эпитаксия", "Исследование процесса ионно-плазменного распыления материалов" и "Исследование процесса электронно-лучевой обработки материалов в безмасляном вакууме. Предназначено для студентов очной формы, обучающихся по направлению 12.04.03 - Фотоника и оптоинформатика по дисциплине «Физические основы нанотехнологий фотоники и оптоинформатики».

Кафедра электронных приборов

Библиографическая запись:

Орликов, Л. Н. Физические основы нанотехнологий фотоники и оптоинформатики: Методические указания к лабораторным работам [Электронный ресурс] / Л. Н. Орликов. — Томск: ТУСУР, 2019. — 75 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/9113
Автор:   Орликов Л. Н.
Год издания: 2019
Количество страниц: 75
Скачиваний: 24

Оглавление (содержание)

Введение...................................................................................................................6

Лабораторная работа 1. Спектрометрия газовыделения из кристаллов....................7

1 Введение.................................................................................................................7

2 Теоретическая часть.................................................................................................7

2.1 Определение спектрометрии................................................................................7

2.2 Спектральный анализ...........................................................................................7

2.3 Спектральные приборы..........................................................................................8

2.4 Цветовая система RGB............................................................................................9

2.5 Контрольные вопросы по теории..........................................................................13

3 Экспериментальная часть........................................................................................13

3.1 Оборудование........................................................................................................13

3.1.1 Оптическая часть.................................................................................................13

3.1.3 Вакуумная схема установки................................................................................16

3.1.4 Схема охлаждения..............................................................................................17

3.1.5 Схема устройства в вакуумной камере................................................................18

3.1.6 Гидравлическая схема.........................................................................................18

3.1.7 Форвакуумный насос АВЗ – 20Д..........................................................................19

3.2 Задание....................................................................................................................22

3.3 Содержание отчета..................................................................................................25

Лабораторная работа 2. Молекулярная эпитаксия.........................................................27

1 Введение.....................................................................................................................27

2 Теоретическая часть....................................................................................................27

2.1 Понятие эпитаксии, виды эпитаксий.........................................................................27

2.2 Виды эпитаксий.........................................................................................................27

2.3 Теория кинетики процесса эпитаксии.......................................................................30

2.4 Формирование эпитаксиальных пленок путем термического испарения в вакууме...........................................................................................................................39

2.4.1 Этапы процесса нанесения пленок.........................................................................39

2.4.2 Испарение вещества в вакууме..............................................................................39

2.4.3 Взаимодействие потока испаренных атомов в пролетном пространстве....................................................................................................................40

2.5 Конденсация атомов на подложке.............................................................................40

2.6 Распределение испаряемого вещества по плоской подложке.....................................41

2.6.1 Факторы и условия, определяющие толщину пленки..............................................41

2.6.2 Расчет толщины наносимой пленки в случае точечного испарителя.........................................................................................................................42

2.7 Контрольные вопросы.................................................................................................45

3 Экспериментальная часть...............................................................................................46

3.1 Оборудование.............................................................................................................46

3.2 Задание........................................................................................................................47

3.3 Порядок выполнения работы и методические указания...........................................47

3.4 Содержание отчета.....................................................................................................49

Лабораторная работа 3. Исследование процесса ионно-плазменного

распыления материалов....................................................................................................50

1 Введение........................................................................................................................50

2 Теоретическая часть........................................................................................................51

2.1 Плазма и ее свойства...................................................................................................51

2.2 Ионизация газов..........................................................................................................53

2.3 Ионно-плазменное распыление...................................................................................53

2.4 Основные требования к оборудованию для ионно-плазменного распыления.........................................................................................................................55

2.5 Электрофизические параметры систем ионно-плазменного распыления.........................................................................................................................56

2.6 Контрольные вопросы..................................................................................................58

3 Экспериментальная часть.................................................................................................58

3.1 Описание лабораторной установки................................................................................58

3.1.1 Устройство триодной системы ИПР..............................................................................58

3.1.2 Вакуумная система установки......................................................................................59

3.2 Задание на работу...........................................................................................................60

3.3 Порядок выполнения работы и методические указания..................................................61

3.4 Содержание отчета..........................................................................................................62

Лабораторная работа 4. Исследование процесса электронно-лучевой обработки

материалов в безмасляном вакууме......................................................................................63

1 Введение.............................................................................................................................63

2 Теоретическая часть............................................................................................................64

2.1 Особенности процесса откачки.......................................................................................64

2.2 Средства для без масляной откачки газа.........................................................................65

2.3 Электронно-лучевая обработка материалов...................................................................66

2.3.1 Выбор режимов обезгаживания деталей приборов.....................................................66

2.3.2 Особенности проведения техпроцессов для уменьшения влияния углеводородов........................................................................................................................67

2.3.3 Выбор мощности электронного пучка.............................................................................68

2.4 Контрольные вопросы.......................................................................................................69

3 Экспериментальная часть....................................................................................................69

3.1 Оборудование....................................................................................................................69

3.1.1 Вакуумное оборудование................................................................................................69

3.1.2 Экспериментальная модель источника электронов.........................................................70

3.2 Задание на работу..............................................................................................................71

3.3 Порядок выполнения работы и методические указания....................................................72

3.4 Вопросы для самопроверки................................................................................................73

3.5 Содержание отчета..............................................................................................................74