Гаврютин Виталий Николаевич

Гаврютин Виталий Николаевич - дата рождения 08.04.1976. Закончил(а) магистратура ВГУ 1999 года. Получена специальность: неорганическая химия. Работает в ВГУ. На данный момент перебывает на должности аспирант. Рабочий адрес: Воронеж, Университетская пл.,1, л.358, каф. неорганической химии. Телефон: 8-0732-789513.

Научная работа: Работа посвящена исследованию особенностей термооксидирования фосфида индия с предварительно нанесенным слоем активатора – металла, а так же его оксида, в зависимости от способа нанесения и характеристической степени окисления. В качестве активатора, с точки зрения постепенного усложнения исследуемых объектов, были выбраны элементы триады железа, а именно никель и кобальт. Первый этап. Для выяснения «кинетического поведения» никеля и кобальта в условиях повышенных температур в потоке кислорода (а оксидирование предполагается проводить в температурном интервале 510-5900С) на спектрофотометре VSU - 2 P было исследовано изменения фотопоглощения структур Ме/SiO2 в процессе окисления в потоке кислорода (30 л/ч) при температуре 5700С. Металл, толщиной 65-70 нм и чистотой: никель - 99,8%, кобальт - 99,5% (по данным рентгено-флюоресцентного (VRA-30) анализа) наносился с методом термического испарения в вакууме на ВУП-5. Измерения проводили интервале частот: для структуры Ni/SiO2 от  = 0,217 мкм до  = 1мкм., для структуры Со/SiO2 от  = 0,204мкм до  = 1мкм через каждые 3 мин в начале оксидирования (до 10 мин) и через каждые 10 мин в развитии процесса (временной интервал 10-100 мин) (рис. 1-2). Показано, что время необходимое для полного окисления пленки никеля и кобальта (толщиной 65-70 нм) равно соответственно 15 и 10 минутам, что согласуется с данными о большей скорости окисления кобальта. По данным ИКС (прибор Perkin Elmer Paragon 1000) мы предположили, что на первой стадии фиксируемого нами окисления никеля образуется кислородоизбыточная фаза, которая в дальнейшем по мере окисления приходит в равновесное состояние, которое в дальнейшем не изменяется. По краю собственного поглощения оценена ширина запрещенной зоны NiO Еg = 4,2 эВ. В случае окисления кобальта, показано, что доминирующей фазой является Co3O4 и предполагается участие CoO на начальной стадии окисления не контролируемой в нашем эксперименте. Из спектров поглощения оценена ширина запрещенной зоны Co3O4 3,1  0,1 эВ. И наличие примесного уровня в запрещенной зоне с энергией 1,69 эВ, природа которого пока не выяснена. Второй этап. Исследование термооксидирования структур Ni/InP. Металл так же наносился методом термического испарения в вакууме на ВУП-5 на фосфид индия марки ФИЭ-1а (100). Толщина порядка 60 нм. Окисление, как и предполагалось, проводили в интервале температур 510-5900С до 100 мин методом доокисления. Брутто-толщину формирующихся слоев на поверхности фосфида индия измеряли с помощью лазерного эллипсометра ЛЭФ-3М. Полученные данные обрабатывали с использованием стандартного формально-кинетического анализа по уравнению d=(k)n. Было установлено, что ЭЭА процесса составляет 351 кДж/моль, причем, не наблюдалось смены механизма процесса как во времени, так и во всем температурном интервале). Кроме того, значения показателя n позволяют говорить о том, что определяющим процессом при термооксидировании является реакция в твердой фазе. Анализ слоев проводили методами инфракрасной спектроскопии (спектрометр Perkin Elmer Paragon 1000), ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии (рентгеновский спектрометр-монохроматор PСM-500), рентгеновской дифракции (ДРОН-4). Данные этих методов показали, что формирующиеся слои состоят в основном из фосфатов и полифосфатов никеля и фосфатов индия, причем на внутренней границе раздела идентифицирована связь Ni-P, что позволяет предположить о формировании слоя вида InxNiyPz. Данные электрофизических методов исследований показали, что фомирующиеся слои обладают неплохими, относительно слоев выращенных на чистом фосфиде индия, характеристиками, так Е составило (0,75-17) *105 В/см, а  - (1,6-22,6)* Ом*см, причем все параметры ухудшались с повышением температуры и времени окисления. На основе всего этого мы предположили следующий механизм окислени. При окислении структуры InP/Ni слой никеля, на ранних стадиях процесса, начинает окисляться одновременно с двух сторон. Со стороны внутренней границе раздела происходит взаимная диффузия Ni, In и P которая приводит к образованию слоя InxNiyPz. Слой InxNiyPz является барьером, препятствующим диффузии фосфора к внешней границе раздела. Со стороны внешней границы раздела идет окисление металла до оксида. Когда весь Ni переходит в окисленную форму, в системе появляется новая граница раздела NiO - InxNiyPz. Далее на ней осуществляется транзитная передача кислорода, приводящая к образованию фосфатов. Кроме того, происходит прямое взаимодействие InxNiyPz с кислородом, диффундирующим из газа-окислителя, приводящее к образованию фосфатов. Именно образованные при окислении InxNiyPz фосфаты формируют слой, препятствующий диффузии компонентов к внешней границе раздела и обеспечивающий рост продуктов окисления полупроводника в направлении внешней границы раздела. Так же было исследовано влияние Со. Методика его нанесения такая же как и в случае никеля. Толщина порядка 60 нм. Кинетика процесса приблизительно такае же как и в случае никеля, за исключением несколько более высокой ЭЭА – 484 кДж/моль. Исследование образцов методом ИКС (спектрометр Perkin Elmer Paragon 1000) показало, что результирующие слои состоят в основном из фосфатов и полифосфатов кобальта, а так же фосфатов индия. Третий этап. Исследование влияние оксида никеля на термическое оксидирование фосфида индия. Слой оксида наносился методом реактивного магнетронного напыления на установке ВУП-4 (в газовой смеси состава O2:Ar = 3 : 1) на фосфид индия марки ФИЭ-1а (100). Толщина слоев по данным эллипсометрии составила 49 нм. Формально-кинетический анализ показал, что и здесь определяющим процессом является твердофазное взаимодействие, которое лимитируется диффузией в твердой фазе. Зато ЭЭА оказалась значительно ниже, чем в случае окисления структуры Ni/InP, и составила порядка 144 кДж/моль. Данные ИКС, УМРЭС, рентгенофазового анализа показывают, что результирующие слои состоят в основном из фосфатов никеля и индия. Данные электрофизических измерений окисленных структур InP/NiO - Е составило (0,18-1,4) *105 В/см, а  - (0,05-7)* Ом*см - показывают лучшие электрофизические характеристики образующихся слоев по сравнению с пленками, полученными при собственном окислении фосфида индия, однако худшие по сравнению с окисленными структурами Ni/InP. Наблюдается тенденция к падению сопротивления и электрической прочности слоев с ростом температуры окисления, что говорит о некоторой металлизации пленки. На основании всех этих данных можно предположить следующую схему развития процесса. При окислении структур InP/NiO на начальных этапах окисления на внутренней границе раздела протекают процессы образования оксида индия как по транзитному механизму (в результате "передачи" кислорода от оксида никеля (транзитора кислорода) к индию), так и за счет окисления диффундирующим сквозь оксид никеля свободным кислородом. Далее процесс развивается по нескольким направлениям: с одной стороны идет образование фосфата индия (за счет взаимодействия InP со свободным и связанным в NiO кислородом), с другой - фосфата никеля (взаимодействие оксида никеля с оксидом фосфора, а так же доокисление фосфидов никеля). Причем P2O5 образуется не только в результате взаимодействия диффундирующего к внешней границе раздела фосфора со свободным кислородом, но и по транзитному механизму (транзиторами кислорода являются оксиды индия и никеля). Таким образом, в результате на поверхности фосфида индия получаются слои состоящие, в основном, из фосфатов никеля и индия. Работа с системами Co/InP и оксид кобальта/InP идет на данный момент.

Список публикаций: 1 Миттова И.Я, Прокин А.Н., Гаврютин В.Н., Сухочев А.С, Кашкаров В.М. Твердофазные взаимодействия при термическом оксидировании структур InP/Ni. // Неорганические материалы. 2001, т.37. №4. С. 399-404.
2. Миттова И.Я., Прокин А.Н., Гаврютин В.Н., Томина Е.В., Кашкаров В.М. Термооксидирование поверхностно-модифицированного фосфида индия.//Поверхность. Принята в печать. 2001
3. Миттова И.Я., Прокин А.Н., Гаврютин В.Н., Малышев О.М.,Сухочев А.С. Кинетика термического окисления структур Ni/InP И NiО/InP в сухом кислороде. // VIIth International conference of Physic and Technology of Thin Films, Ivano-Francovsk, 1999, C. 36.
4. Миттова И.Я., Прокин А.Н., Гаврютин В.Н., Сухочев А.С. Термического окисление фосфида индия с предварительно нанесенным слоем d-металла (Ni, Co). //Новые материалы и технологии, Москва, 24-25 октября 2000. С. 33.
5. Миттова И.Я., Прокин А.Н., Гаврютин В.Н., Сошников И.М., Сухочев А.С. Специфика воздействия нанесенных хемостимуляторов на кинетику и механизм термического окисления GaAs и InP.//Школа –семинар "Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения", Дубна, 1-4 марта 2001, С. 63.