(untitled) (Вестник Пермского университета. Физика, 2024)
Работа посвящена исследованию процесса вторичной конденсации LiF на поверхности тонкопленочного ниобата лития (НЛ) X-среза в ходе реактивного ионного травления (РИТ) в комбинированной плазме ICP/CCP разрядов в газовой смеси Ar + SF6. Процесс РИТ НЛ может быть представлен как топохимическая реакция (ТХР), в ходе которой происходит процесс вторичной конденсации LiF из пересыщенной паровой фазы на поверхность НЛ, описываемый уравнением Колмогорова-Аврами-Ерофеева. Показано, что процесс конденсации характеризуется индукционным периодом, который зависит от скорости РИТ и дефектности кристаллической структуры тонкопленочного НЛ. Для исследования процесса конденсации LiF использовались методы оптической спектральной рефлектометрии, рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии (EDS), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Для изучения плотности дислокаций в тонкопленочном НЛ использовались методы ямок травления и рентгенографический метод. Впервые показано, что длительность индукционного периода ТХР на поверхности НЛ обратно пропорциональна скорости РИТ. Также процесс РИТ характеризуется критическими скоростями травления, выше которых наблюдается рост тонкой пленки LiF по механизму двумерного зародышеобразования Фольмера-Вебера. Экспериментально продемонстрировано, что критические скорости уменьшаются с ростом давления процесса. Впервые была экспериментально оценена плотность дислокаций в тонкопленочном НЛ методом ямок травления. Проведено экспериментальное сравнение индукционных периодов ТХР на поверхности объемного и тонкопленочного НЛ. Показано, что повышенная плотность дислокаций в тонкопленочном НЛ значительно сокращает длительность индукционного периода. Также в работе определено влияние модификации структуры НЛ при помощи протонного обмена на кинетику РИТ. Продемонстрировано, что замещение ионов Li+ на H+ приводит к уменьшению степени пересыщения паровой фазы LiF над поверхностью НЛ и, как следствие, к значительному увеличению индукционного периода ТХР и увеличению скоростей РИТ в 5–9 раз по сравнению с не модифицированным НЛ.