АНАЛІЗ СТРУКТУРИ ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ПАРАМЕТРІВ ВУЗЬКОСМУГОВИХ ОПТИЧНИХ ФІЛЬТРІВ

Автор(и)

  • Андрій Воронько Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-2899-963X
  • Денис Новіков Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-5160-7214
  • Дмитро Вербіцький Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-1295-9601
  • Олександр Волошин Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0001-7177-6573
  • Олексій Бєлькевич Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0001-0977-1034

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.68(2).2024.318177

Ключові слова:

інтерференційні покриття, вузькосмугові фільтри, оптичні властивості, стабільність характеристик, ГФЕ МОС

Анотація

Для контролю параметрів напівпровідникових шарів, отриманих із твердих розчинів сполук А3В5 під час епітаксії, використовуються оптичні методи. Вибір методів оптичного моніторингу визначається конструкцією реактора, яка вимагає безконтактних, швидких і точних методів вимірювання параметрів поверхні підкладок.

Під час росту епітаксійних шарів осадження напівпровідникових сполук викликає зміну оптичних параметрів поверхні пластини. Для забезпечення точних вимірювань необхідний контроль даних параметрів у вузькому спектральному діапазоні. В електрооптичних системах моніторингу для виділення необхідного спектру використовуються вузькосмугові інтерференційні фільтри. Однак, цей тип фільтрів чутливий до ряду факторів, таких як умови навколишнього середовища, старіння покриття та кут падіння. Як результат, виготовлення вузькосмугових оптичних фільтрів зі стабільними та точно контрольованими оптичними характеристиками представляє комплексну задачу.

У статті проаналізовано вплив різних факторів на оптичні характеристики інтерференційних покриттів. Кількісний аналіз показує, що зсув виділеної смуги спектру з центральною довжиною хвилі λmax може наближатися до або навіть перевищувати повну ширину на половині максимуму (FWHM). Ці зміни в оптичних характеристиках вузькосмугових фільтрів призводять до зниження точності вимірювань параметрів епітаксійних шарів.

Результати цього аналізу сприятимуть оптимізації конструкції тонкоплівкових структур, що використовуються в вузькосмугових оптичних фільтрах. Дослідження зміщення виділеної смуги також дозволяє здійснювати у деяких межах контрольовану зміну λmax або враховувати її зміщення при регулярній зміні факторів. У кінцевому підсумку, це дозволяє врахувати ці зміни під час проектування електрооптичних систем для моніторингу епітаксійного росту напівпровідникових гетероструктур, що підвищує точність і стабільність оптичних вимірювань у необхідному діапазоні точності.

Біографії авторів

Андрій Воронько , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

К. т. н., факультет електроніки (ФЕЛ). Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна, Київ, 03056, пр-т Берестейський, 37.

Денис Новіков, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант, факультет електроніки (ФЕЛ). Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна, Київ, 03056, пр-т Берестейський, 37.

Дмитро Вербіцький, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант, факультет електроніки (ФЕЛ). Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна, Київ, 03056, пр-т Берестейський, 37

Олександр Волошин, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Магістр, приладобудівний факультет (ПБФ). Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Олексій Бєлькевич, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Магістр, факультет електроніки (ПБФ). Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Посилання

A. Voronko, D. Novikov, and O. Shymanovskyi, “Temperature Drift of Silicon Photodiode Spec-tral Sensitivity, ”Radioelectronics and Communications Systems, vol. 66, is. 2, pp. 74–84, 2023. DOI: 10.3103/S073527272302005X

A. Voronko, D. Novikov, D. Verbitskiy et al., “Specifics of designing an infrared pyrometer-reflectometer for semiconductor heterostructure fabrication,” Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., no. 67(1), pp. 25–30, Jun. 2024. DOI: 10.20535/1970.67(1).2024.306723

A. Gurary, M. Belousov, J. Bodycomb, V. Boguslavskiy, J. Ramer, and R. Hoffman, “Application of Emissivity Compensated Pyrometry for Temperature Measurement and Control During Compound Semiconductors Manufacturing,” in AIP Conference Proceedings - AIP TEMPERATURE: Its Measurement and Control in Science and Industry; vol. VII; Eighth Temperature Symposium - Chicago, Illinois (USA), vol. 684, pp. 843-848, 2003. DOI: 10.1063/1.1627233

A. Voronko and D. Novikov, “Dependence of temperature determination accuracy on the bandwidth of the interference filter in optical pyrometry systems,” Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., is. 65(1), pp. 52–57, Jun. 2023. DOI: 10.20535/1970.65(1).2023.283332.

J. A. Dobrowolski, “Numerical methods for opti-cal thin films,” Optics and Photonics News, vol. 8, no. 6, p. 24, 1997. DOI: 10.1364/opn.8.6.000024.

R. I. Rabady and A. Ababneh, “Global optimal design of optical multilayer thin-film filters using particle swarm optimization,” Optik - International Journal for Light and Electron Optics, vol. 125, no. 1, pp. 548–553, 2014. DOI: 10.1016/j.ijleo.2013.07.028.

C. Schinke, C. Peest, J. Schmidt, R. Brendel, K. Bothe, M. R. Vogt, and D. MacDonald, “Uncertainty analysis for the coefficient of band-to-band absorption of crystalline silicon,” AIP Advances, vol. 5, no. 6, p. 067168, 2015. DOI: 10.1063/1.4923379.

G. Hass and C. D. Salzberg, “Optical properties of silicon monoxide in the wavelength region from 0.24 to 1.40 microns,” Journal of the Optical Society of America, vol. 44, no. 3, p. 181, 1954. DOI: 10.1364/josa.44.000181.

S. Bruynooghe, “Optical properties of plasma ion-assisted deposition silicon coatings: application to the manufacture of blocking filters for the near-infrared region,” Applied Optics, vol. 47, pp. C46-C48, 2008. DOI: 10.1364/AO.47.000C46

N. Herguedas and E. Carretero, “Optical properties in mid-infrared range of silicon oxide thin films with different stoichiometries,” Nanomaterials, vol. 13, p. 2749, 2023. DOI: 10.3390/nano13202749.

C.-C. Lee and S.-L. Ku, “Optical and structural properties of SiOx films from ion-assisted deposition,” Thin Solid Films, vol. 518, no. 17, pp. 4804-4808, 2010. DOI: 10.1016/j.tsf.2010.01.039

D. Franta, A. Dubroka, C. Wang, A. Giglia, J. Vo-hanka, P. Franta and I. Ohlidal, “Temperature-dependent dispersion model of float zone crystal-line silicon,” Applied Surface Science, vol. 421, Part B, 2017, pp. 405-419. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.02.021

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-26

Як цитувати

[1]
А. Воронько, Д. Новіков, Д. Вербіцький, О. Волошин, і О. Бєлькевич, «АНАЛІЗ СТРУКТУРИ ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ПАРАМЕТРІВ ВУЗЬКОСМУГОВИХ ОПТИЧНИХ ФІЛЬТРІВ », Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 68(2), с. 18–23, Груд 2024.

Номер

№ 68(2) (2024)

Розділ

АНАЛІТИЧНЕ ТА ЕКОЛОГІЧНЕ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 А. Воронько, Д. Новіков, Д. Вербіцький, О. Волошин, О. Белькевич

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право на публікацію залишається за авторами.

Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»  як на видавця.

Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.

 Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.

Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.