АВТОНОМНА БЕЗВІБРАЦІЙНА ТЕРМОРЕГУЛЬОВАНА КРІОСИСТЕМА ДЛЯ ОПТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НА СПЕКТРАЛЬНОМУ ЕЛІПСОМЕТРІ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine20.06.018Ключові слова:
терморегульована азотна кріосистема,, спектральна еліпсометрія,, напівпровідникові матеріали та структури,, температурні залежності оптичних параметрів.Анотація
Вступ. Еліпсометрія є чутливим неруйнівним оптичним методом дослідження властивостей матеріалів і тонких плівок.
Проблематика. В Інституті фізики напівпровідників НАН України для наукових досліджень експлуатується
перший в Україні серійний спектральний еліпсометр SE-2000 (SEMILAB Ltd., Угорщина), але умови вимірювання
обмежені лише кімнатною температурою.
Мета. Розширення функціональних можливостей спектрального еліпсометра SE-2000 завдяки створенню автономної терморегульованої кріосистеми в діапазоні температур –195 оC до +80 оС (80—353 К).
Матеріали й методи. На базі кріостата газопротічного типу розроблено та виготовлено автономну прецизійну
безвібраційну терморегульовану кріосистему для низькотемпературних оптичних досліджень методом спектральної еліпсометрії в режимі відбивання світла. Кріосистема складається з власне кріостата, контролера температури та юстувального столика.
Результати. Кріостат побудовано по газопротічному типу, ламінарний потік газу створюється надлишковим тиском газу в резервуарі-живильнику від нагрівання нагрівачем-випарником кріогенної рідини, а його інтенсивність регулюється, відповідно, зміною потужності, прикладеної до нагрівного елемента, завдяки чому відсутні наведені вібрації корпуса і зразка. Теплообмінну камеру вмонтовано у верх азотного бака, а досліджуваний зразок кріпиться до теплообмінної камери в горизонтальній площині, зондуючий та відбитий промені — у верхній півсфері відносно
нього. Юстування положення зразка здійснюють поступальним переміщенням в трьох декартових координатах та зміною нахилу кріостата в цілому за допомогою юстувального столика.
Висновки. Ця система може бути використана у оптичних приладах, котрі використовують режим дзеркального відбивання світла від поверхні зразка з доступом до поверхні зразка з верхньої півсфери.
Завантаження
Посилання
Azzam, M. A., Bashara, N. M. (1977). Ellipsometry and polarized light. Amsterdam; New York: North-Holland Pub. Co.
Fujiwara, H. (2007). Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications. John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/9780470060193
Tompkins, H. G., Irene, E. A. (2005). Handbook of ellipsometry. William Andrew Inc. and Springer-Verlag Gmbh https://doi.org/10.1007/3-540-27488-X.
Ekin, J. W. (2006). Experimental Techniques for Low Temperature Measurements. Cryostat Design, Material Properties, and Superconductor Critical-Current Testing. Oxford University Press https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198570547.001.0001.
Franiv, A., Stadnyk, V., Kurlyak, V. (2016). Physics of low temperatures: Tutorial. Lviv [in Ukrainian].
ABBESS Cryostat Cold Fingers and Sample Holders. URL: https://abbess.com/cryo/cryostat-cold-fi ngers-and-sampleholders-2/ (Last accessed: 23.04.2023).
Quantum Design International. URL: https://www.qd-latam.com/site/en/products/big-area/cryogenics/ (Last accessed: 23.04.2023).
Oxford cryosystems. URL: https://www.oxcryo.com/mechanical-coolers (Last accessed: 23.04.2023).
Zollner, S., Abadizaman, F., Emminger, C., Samarasingha, N. (2022). Spectroscopic ellipsometry from 10 to 700 K. Adv. Opt. Techn., 11(3—4), 117—135. https://doi.org/10.1515/aot-2022-0016
Swenson, C. A., Stahl, R. N. (1954). An effi cient cryostat for producing temperatures between 4 and 80 K. Rev. Sci. Instrum., 25(6), 608. https://doi.org/10.1063/1.1771142
Zharkov, I. P., Ermakov, V. M., Safronov, V. V., Tchmul, A. G. (1999). The cryosystems UTRECS for the spectral analysis: new methods and approaches. Visnyk KhNU, Ser. “Biophys. Visnyk”, 434(3), 125—126 [in Ukrainian].
Zharkov, I. P., Zhirko Yu. I., Ivashchenko, A. N., Safronov, V. V., Solonetsky, A. G. (2011). Expansion of the functional possibilities of temperature-controlled cryostats of the liquid-fl ow type. Applied Physics., 3, 110—113 [in Russian].
Zharkov, I. P., Safronov, V. V., Khodunov, V. O., Konoval, V. M., Palamarchuk, I. P., Selivanov, O. V., Solonetsky, A. G. (2021). Optimization of the process of obtaining low temperatures in universal liquid-fl ow cryostats. Ukr. J. Phys., 66(12), 1042—1047. https://doi.org/10.15407/ujpe66.12.1042
Zharkov, I. P., Safronov, V. V., Khodunov, V. O., Konoval, V. M., Maslov, V. O., …, Naseka, V. M. (2017). Expansion of Bruker Vertex 70v FTІR Spectrometer Capabilities. Sci. innov., 13(5), 77—82. https://doi.org/10.15407/scin13.05.077
Patent of Ukraine № 87503. Zharkov I. P., Ivashchenko O. M., Safronov V. V., Pogrebnyak S. V. Method and device for temperature regulation [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
