Фотостимульовані процеси в халькогенідних склоподібних напівпровідниках та їх застосування для голограмних оптичних елементів

Встановлено, що використання шарів As₄₀S_60-XSe_X як реєструючого середовища дозволяє отримувати оптичні елементи різного типу: гратки з асиметричним профілем за допомогою методів додаткової обробки вихідного симетричного рельєфу, високоефективні відбиваючі дифракційні гратки при застосуванні сухого травлення, бінарні дифракційні лінзи Френеля та їх матриці, працюючих на пропускання дифракційних елементів (дифракційних граток, матриць мікролінз и т.ін.) для ІЧ області спектру.

Встановлено, що значення дифракційної ефективності відбиваючих рельєфно-фазових граток, що отримані на основі шарів As₄₀S_60-XSe_X, близькі до теоретичної межі і знаходяться на рівні значень для граток, які виробляються ведучими зарубіжними фірмами. Висока якість поверхневого рельєфу граток на основі шарів As₄₀S_60-XSe_X як реєструючого середовища забезпечує низький рівень розсіяного світла ( 10^-6).

Розроблено технологічний процес отримання голограмних дифракційних граток на основі шарів халькогенідних склоподібних напівпровідників, що відповідає вимогам галузевого стандарту ГСТ 3-6128-86 на гратки голограмні дифракційні плоскі.

Отримані в дисертації нові результати важливі для науки і виробництва. У наукових дослідженнях їх слід використовувати при розробці фізичних і фізико-технологічних проблем взаємодії світла та інших випромінювань з халькогенідними склоподібними напівпровідниками. У виробничій практиці їх слід враховувати при розробці задач по створенню елементної бази оптоелектронного і оптичного приладобудування.

Достовірність результатів підтверджується комплексністю проведених досліджень (де застосовувались сучасні експериментальні методи, такі як комбінаційне розсіювання, рентгенівська дифракція, електронна і атомносилова мікроскопія, різні оптичні методи та ін.), відтворюваністю результатів досліджень, узгодженням результатів з даними інших авторів, коли таке порівняння можливе, високим міжнародним рейтингом та імпакт-чинником наукових видань, у яких опубліковано основні роботи з теми дисертації, зарубіжних («Journal of Non-Crystalline Solids»,»Journal of Applied Physics A», «Journal of Material Science», «Journal of Information Recording Materials», «Optical Engineering», «Optical Engineering Bulletin», «Optoelectronics Review», збірники наукових праць SPIE) і видань України («Український фізичний журнал», «Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics», «Оптоэлектроника и полупроводниковая техника», «Квантовая электроника», «Фундаментальные основы оптической памяти и среды», та ін.), а також широкою апробацією матеріалів роботи на конференціях, у. т.ч. міжнародних (приведено у загальній характеристиці роботи).

ПУБЛІКАЦІЇ

Романенко П.Ф., Робур И.И., Стронский А.В., Индутный И.З. Запись низкочастотных рельефно-фазовых голографических дифракционных решеток на слоях триселенида мышьяка // Український фізичний журнал. - 1991.-Т.36, N7.- C.2028-2031.

Индутный И.З., Робур И.И., Романенко П.Ф., Стронский А.В. Формирование голограммных оптических элементов в светочувствительных структурах на основе халькогенидных полупроводников // В Сб. «Фунд. основы оптич. памяти и среды», Киев, «Вища школа». - 1991. - В.22. - С.3-11.

Романенко П.Ф., Стронский А.В., Селезнев В.А., Робур И.И., Саенко В.Я., Зинченко Н.А. О возможности управления спектральными характеристиками голограммных дифракционных решеток на основе слоев халькогенидных полупроводников // В Сб. «Фунд. Основы оптич. памяти и среды».-Киев.- «Вища школа». - 1991. - В.22. - С.16 - 20.

Stronski A.V., Romanenko P.F., Robur I.I., Induntyi I.Z., Shepeljavi P.E., Kostioukevitch S.A. Recording of holographic optical elements on As-S-Se layers // Journal of Information Recording Materials - 1993. - V.20, N6. - P.541- 546.

Романенко П.Ф., Робур И.И, Стронский А.В. Исследование процессов записи голограммных дифракционных решеток на слоях As₂Se₃ // В Сб. «Оптоэлектроника и полупроводниковая техника». - Киев. - «Наукова думка». - 1994, В.27. - С.47-50.

Романенко П.Ф., Робур И.И., Стронский А.В., Индутный И.З., Северин В.С., Стеценко В.И., Шепелявый П.Е. Исследование процессов получения дифракционных линз голографическим методом // В Сб. «Квантовая электроника». - Киев. - «Наукова думка». - 1994. - В.46. - С.11-16.

Induntyi I.Z., Stronski A.V., Kostioukevitch S.A., Romanenko P.F., Shepeljavi P.E., Robur I.I. Holographic optical element fabrication using chalcogenide layers // Optical Engineering. - 1995. - V.34, N4. - P.1030-1039.

Shepeljavi P.E., Stronski A.V., Induntyi I.Z., Minko V.I., Robur I.I. Fabrication of holographic diffraction gratings with the sinusoidal groove profile on the base of As₄₀S₂₀Se₄₀ layers // Opt. Eng.Bull.-1996. - N2-3 (10-11).- P.40-42.

Стронский А.В. Особенности получения периодического рельефа на основе слоев As₄₀S₆₀ // В Сб. «Оптоэлектроника и полупроводниковая техника».-Киев.- «Наукова думка». - 1997. - В.32. - С.95-98.

Стронский А.В. Фотоиндуцированные процессы в слоях As₄₀S₃₀Se₃₀ // В Сб. «Оптоэлектроника и полупроводниковая техника». - Киев. - «Наукова думка». - 1997. - В.32. - С.58-61.

Стронский А.В. Оптические свойства и фотоиндуцированные процессы в слоях As₃₈S₆₂ // В Сб. «Оптоэлектроника и полупроводниковая техника».-Киев.- «Наукова думка». - 1998. - В.33. - С.160-163.

Влчек М., Стронский А.В., Шепелявый П.Е. Многокомпонентные халькогенидные неорганические резисты: свойства и применение в дифракционной оптике // В Сб. «Оптоэлектроника и полупроводниковая техника». - Киев. - «Наукова думка». - 1998. - В.33. - С.137-141.

Gonzalez-Leal J.M., Marquez E., Prieto-Alcon R., Vlek M., Stronski A. and Wagner T. Optical characterization of thermally evaporated thin films of the As₄₀S₄₀Se₂₀ ternary chalcogenide glass by reflectance measurements // J.Appl.Phys. - 1998. - V.A67, N3.-P.371-378.

Wagner T., Kasap S.O., Vlek M., Sklena A., Stronski A.V. The structure of As_xS_100-x glasses studied by modulated temperature differential scanning calorimetry and Raman spectroscopy // J.Non.Cryst.Solids. - 1998. - 227-230.- P.752-756.

Stronski A.V. Production of metallic patterns with the help of highresolution inorganic resists // «Microelectronic Interconnections and Assembly» NATO ASI Series, 3. High Technology-G. Harman, P. Mach Editors «Kluwer academic publishers», Netherlands. - 1998. - V.54. - P.263-293.

Stronski A.V., Vlek M., Stetsun A.I, Sklena A., Shepeljavi P.E. Raman spectra of Ag- and Cu- photodoped chalcogenide films // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 1999. - V.2, N2. - P. 63-68.

Wagner T., Kasap S.O., Vlek M., Sklena A., Stronski A.V. Тemperature-modulated differential scanning calorimetry and raman spectroscopy studies of As_xS_100-x glasses // Journal of Material Science. - 1998. - V.33, I.23. - P.5581-5588.

Stronski A.V., Vlek M., Shepeljavi P.E., Sklena A., Kostioukevitch S.A. Image formation properties of As₄₀S₂₀Se₄₀ thin layers in application for gratings fabrication // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 1999. - V.2, N1. - P.111-114.

Стронский А.В., Влчек М., Скленарж А., Романенко П.Ф., Костюкевич С.А. Светочувствительные свойства слоев As₄₀Se₆₀ // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. - Киев. - «Наукова думка». - 1999. - В.34, С.65-71.

Vlek M., Stronski A., Sklena A., Wagner T. and Kasap S.O. Structure and Imaging properties of As₄₀S_60-XSe_X layers as a function of their composition // J.Non-Cryst.Solids. - 2000. - V.266-269, I.1-3.-P.964-968.

Stronski A., Vlek M., Sklena A., Shepeljavi P.E., Kostyukevich S.A., Wagner T. Application of As₄₀S_60-XSe_X layers for high efficiency gratings production // J.Non-Cryst.Solids. - 2000. - V.266-269, I.1-3.-P.973-978.

Stronski A., Vlek M., Sklena A. Image formation properties of As-S thin layers // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 2000. - V.3, N3 - P.394-399.

Stronski A.V., Vlek M., Stetsun A.I., Sklena A., Shepeljavi P.E. Raman spectra of Ag- and Cu- photodoped As₄₀S_60-XSe_X films // J.Non-Cryst.Sol. - 2000. - V.270, I.1-3.-P.129-136.

Stronski A., Vlek M. Imaging properties of As₄₀S₄₀Se₂₀ layers // Optoelectronics Review - 2000. - V.8, N3.-P.263-267.

Стронський О.В., Романенко П.Ф. Властивості високочастотних голограмних дифракційних граток на основі шарів As₂Se₃ // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. - Киев. - «Наукова думка». - 2000. - В.35. - С54-57.

Стронский А.В., Влчек М., Скленарж А. Особенности фотостимулированных процессов в системах As₄₀S₂₀Se₄₀ -Ag // Вопросы атомной науки и техники. - 2000. - №5. - С. 87-90.

Stronski A.V. Some peculiarities of the mechanism of irreversible photostructural transformations in thin As-S-Se layers // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 2001. - V.4, N2. - P. 111-117.

Stronski A.V., Vlek M., Oleksenko P.F. Fourier Raman spectroscopy studies of As₄₀S_60-XSe_X glasses // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 2001. - V.4, N3. - P. 210-213.

Стронський О.В., Влчек М. Оптичні властивості фотолегованих шарів As₄₀S₄₀Se₂₀ // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, серія фіз.мат. наук. - 2001, Вип.2. - С.501-505.

Стронський О.В., Влчек М., Венгер Є.Ф., Мельничук О.В. Особливості звязку дисперсійних та фотоструктурних змін в шарах As₄₀S₄₀Se₂₀ // Науковий вісник Чернівецького національного університету (фізика). - 2001. - Вип.102. - С. 29-31.

Стронський О.В., Влчек М., Венгер Є.Ф., Мельничук О.В. Дослідження фотоструктурних змін в шарах As₄₀S₃₀Se₃₀ // Збірник наукових праць Полтавського державного педагогічного університету імені В.Г. Короленка (фізика). - 2001. - Вип.2(16). - С.168-176.

Stronski A.V., Vlek M., Oleksenko P.F. Optical elements for IR spectral region on the base of ChVS layers // Український фізичний журнал.-2001.-Т.46, №9.-С.995-998.

Патент N 4737. Україна. МКІ G03H 1/18; G 02 B 5/18. Спосіб одержання голографічних дифракційних граток / І.З. Індутний, П.Ф. Романенко, О.В. Стронський, І.Й.Робур; Видано 28.12.94, Опубл. у Бюл. N 7-1.-3c.

Патент N 7443. Україна. МКІ G03H1/18;G02B5/32. Спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток / П.Ф.Романенко, О.В.Стронський, І.Й. Робур, І.З. Індутний; Видано 29.09.95, Опубл. у Бюл. N3.-1c.

Патент N 9132. Україна. МКІ G03H1/18;G02B5/32. Спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток / П.Ф. Романенко, М.Т. Костишин, О.В. Стронський, І.Й. Робур, І.З. Індутний, А.В. Лукін, Ф.А. Саттаров, Н.О. Кудрявцева, Ю.Б. Камардин, І.А. Кожинова; Видано 30.09.96, Опубл. у Бюл. N3.-1c.

Патент N 9725А. Україна. МКІ G02B5/18, G03C5/00, G03H1/00, B44F1/02. Спосіб отримання металевої матриці для тиражування рельєфно-фазових голограм / І.З. Індутний П.Ф. Романенко, І.Й. Робур, О.В. Стронський, Бутенко М.П., Євтеєв С.А., Лісовський І.П.; Видано 30.09.96, Опубл. у Бюл. N3.-2c.

Stronski A.V., Romanenko P.F., Robur I.I., Indutnyi I.Z., Shepeljavi P.E. Application of vitreous chalcogenides in diffractive optics // Proc. SPIE.-1993.-v.1983, Pt.II.-P.674-675.

Robur I.I., Romanenko P.F., Stronski A.V., Kostrova L.I., Shepeljavi P.E., Kostioukevitch S.A. Chalcogenide layers as holographic media // Proc. SPIE. - 1993. - v.1983, Pt.II.-P.593-594.

Romanenko P.F., Robur I.I., Stronski A.V., Indutnyi I.Z., Shepeljavi P.E., Kostykevich S.A. and Kostrova L.I. Holographic optical elements, holograms production on the base of chalcogenide vitreous semiconductor layers // Proc. SPIE. - 1993.-v.2108.-P.110-114.

Stronski A.V., Schepeljavi P.E., Kostioukevitch S.A., Romanenko P.F., Robur I.I., Indutnyi I.Z. Fabrication of Fresnel lenses and other optical elements with the help of inorganic resists // Proc. SPIE - 1994. - v.2213. - P.114- 120.

Stronski A.V., Kostioukevitch S.A., Schepeljavi P.E., Romanenko P.F., Robur I.I., Indutnyi I.Z. Asymmetrical profile fabrication of diffractive optical elements with the help of chalcogenide inorganic resists // Proc. SPIE. - 1994. - v.2152. - P. 333-337.

Indutnyi I.Z., Stronski A.V., Romanenko P.F., Shepeljavi P.E., Robur I.I., Kostioukevitch S.A., Minko V.I. Manufacturing of holographic optical elements with the help of chalcogenide resists // Proc. SPIE. - 1994. - v.2321. - P.352-354.

Indutnyi I.Z., Stronski A.V., Kostioukevitch S.A., Romanenko P.F., Shepeljavi P.E., Robur I.I. Photostimulated processes in chalcogenide vitreous semiconductors and production of holographic optical elements on their base // Proc. of «International Workshop on Advanced technologies of Multicomponent Solid Films and Structures», Uzhgorod (Ukraine). - 1994. - P.50-51.

Shepeljavi P.E., Stronski A.V., Indutnyi I.Z. Fabrication and properties of vacuum inorganic resists // Proc. of Ukranian Vacuum Society. - Kiev:IMF NASU, 1995. - v.1.- P.324-327.

Stronski A.V. Chalcogenide inorganic resists: properties and applications in holography, optoelectronics, microlithography // Proc. SPIE. - 1996. - v.2778. - P.91-92.

Stronski A.V., Vlek M., Prokop J., Wagner T., Kostioukevitch S.A., Shepeljavi P.E. As-S thin films as inorganic resists and some their applications // Proc. of Ukrainian Vacuum Society. - 1997. - v.3. - P.235-237.

Indutnyi I.Z., Shepeljavi P.E., Romanenko P.F., Robur I.I., Stronski A.V. The films of chalcogenide glasses as media for the fabrication of diffraction elements and holographic recording of information in Optical Storage, Imaging and Transmission of Information // Proc. SPIE. - 1997. - v.3055. - P.50-53.

Vlek M., Wagner T., Stronski A.V., Nagels P., Callaerts R., Van Roy M. and Vlek Mil. Plasma deposition of amorphous As-S and As-Se films // Proc. of Int. Conf. and Exhibition «Micromaterials-Micromat-97», Berlin (Germany). - 1997. - P.695-696.

Stronski A., Vlek M., Sklena A. Imaging technology on the base of As₃₈S₆₂ thin layers // Proc. SPIE. - 1998. - v.3573. - P.401-404.

Stronski A., Vlek M., Sklena A., Shepeljavi P.E., Wagner T. and Oleksenko P.F. Study of image formation properties of As₄₀S₂₀Se₄₀ thin layers // Proc. SPIE. - 1998. - v.3294. - P.176-179.

Stronski A., Vlek M., Shepeljavi P.E. and Stetsun A.I. Optical characterization of As₄₀S₄₀Se₂₀ inorganic resist // Proc. SPIE. - 1998. - v.3359. - P.379-382.

Vlek M., Stronski A., Sklena A., Kostioukevitch S.A., and Romanenko P.F. Photoimaging properties and imaging technology on the base of As₄₀Se₆₀ thin layers // Proc. SPIE. - 1998. - v.3450. - P.125-132.

Romanenko P.F., Stronski A.V., Indutnyi I.Z. Fabrication of holographic binary Fresnel lens arrays using inorganic photoresist // Proc. SPIE. - 1998. - v.3348. - P.125-129.

Indutnyi I.Z., Romanenko P.F., Stronski A.V., Kostioukevitch S.A., Shepeljavi P.E., Minko V.I. Chalcogenide inorganic resists as holographic recording media // Proc. SPIE. - 1998. - v.3486. - P.82-87.

Стронский А.В., Влчек М., Скленарж А., Костюкевич С.А. Фотостимулированные процессы в светочувствительной системе As₄₀S₂₀Se₄₀-Ag // Труды третьего международного симпозиума «Вакуумные технологии и оборудование» (ISVTE-3), Харьков (Украина). - 1999. - v.1. - С.153-157.

Stronski A.V. Application of As-S-Se chalcogenide inorganic resists in diffractive optics // Proc. SPIE. - 1999. - v.3729. - P.250-254.

Stronski A., Vlek M., Oleksenko P.F. Optical elements for IR spectral region on the base of ChVS layers // Proc. of 12^th International symposium «Thin films in Electronics» (ISTFE-12), Kharkov (Ukraine). - 2001. - P.84-86.

Индутный И.З., Романенко П.Ф., Стронский А.В., Робур И.И., Шепелявый П.Е., Костюкевич С.А., Стецун А.И. Запись голограммных оптических элементов на слоях As-S-Se // Тез. докл. III-го Всесоюзного совещания «Применение халькогенидных стеклообразных полупроводников в оптоэлектронике». - Кишинев, 1991, С.77-78.

Романенко П.Ф., Стронский А.В., Шепелявый П.Е., Робур И.И., Индутный И.З., Костюкевич С.А. О процессах формирования периодического рельефа в слоях As-S-Se // Тез. докл. II-й Всесоюзной конференции по физике стеклообразных твердых тел.-Рига, 1991. - С.75.

Романенко П.Ф., Робур И.И., Стронский А.В. Слои As₂Se₃ как неорганические фоторезисты для получения рельефно-фазовых голограмм // Тез. докл. международной конференции по фотохимии. - Киев (Украина), 1992. - С.73,142.

Романенко П.Ф., Робур И.И., Стронский А.В., Индутный И.З. Исследование процессов получения голограммных дифракционных решеток с асимметричной формой профиля штрихов с помощью неорганических резистов на основе халькогенидных полупроводников // Abstracts of IVth Int.Conference «Physics and application of chalcogenide glassy semiconductors in optoelectronics». - Kishinev (Moldova), 1993. - P.86-87.

Stronski A.V. HOE formation with the help of inorganic resists // Abstracts of Int. Workshop on diffractive optics. - Prague (Czech Republic),1995. - P.78.

Vlek M., Stronski A., Shepeljavi P.E. Multicomponent chalcogenide inorganic resists: properties and applications in diffractive optics // Book of Abstracts of «Intern.Workshop on Advanced technologies of Multicomponent Solid Films and Structures and Their application in Photonics». - Uzhgorod (Ukraine), 1996. - P.81.

Stronski A.V., Vlek M., Prokop J., Wagner T., Ewen, Kostioukevitch S.A. and Shepeljavi P.E. As-S thin film inorganic resists and some their applications in diffractive optics // Materials of European Optical Society Meeting on «Diffractive Optics». - Savonlina (Finland), 1997. - v.12. - P.194-195.

Wagner T., Kasap S.O., Vlek M., Sklenar A., Stronski A.V. The structure of As_XS_100-X glasses studied by modulated temperature differential scanning calorimetry and Raman spectroscopy // Abstracts of 17^th Int. Conf. on Amorphous and microcrystalline semiconductors.-Budapest (Hungary), 1997. - P.264.

Stronski A., Vlek M., Shepeljavi P.E. and Stetsun A.I. Optical characterization of As₄₀S₄₀Se₂₀ inorganic resist // Abstracts of III-d Int.Conf. «Optical Diagnostics of materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics» (OPTDIM-97). - Kiev (Ukraine), 1997. - P.139-140.

Vlek M., Stronski A., Sklena A. Studium structury a optickych vlastnosti tenkych vrstev systemy As-S-Se // Abstracts of VIII Conf. «Opticke vlastnosti pevnych latek v zakladnim vyzkumu a aplikacich». - Brno (Czech Republic), 1997. - P.58.

Stronski A.V. Application of As-S-Se chalcogenide inorganic resists in diffractive optics // Abstracts of International conference on optics and optoelectronics (ICOL-98). - Dehradun (India), 1998. - P.72.

Stronski A.V., Vlek M., Shepeljavi P.E., Sklena A. and Kostuykevich S.A. Photosensitive properties of As₄₀S₂₀Se₄₀ thin layers in application for gratings fabrication // Papers of Int. Conference «Diffractive Optics-99». - Jena (Germany), 1999. - P.187-188.

Stronski A.V., Vlek M., Sklena A. and Kostuykevich S.A. Photosensitive properties of As-S layers // Abstracts of IV Int.Conf. «Optical Diagnostics of materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics» (OPTDIM-99). - Kiev (Ukraine), 1999. - P.42.

Стронський О.В. Застосування халькогенідних неорганічних резистів в дифракційній оптиці // Тези науково-практичної конференції, присвяченої 165-річчю Київського університету та 60-річчю кафедри оптики.-Київ (Україна), 1999.-С.59.

Stronski A.V., Vlek M., Sklena A., Oleksenko P.F. Imaging applications of As-S layers in optoelectronics // Тез. доповідей міжнародної науково-технічної конф. «Оптоелектронні інформаційні технології «Фотоніка-ОДС 2000» - Вінниця (Україна), 2000.-С.24.

Stronski A.V. Application of the registering media on the base of chalcogenide vitreous semiconductors in diffractive optics // Тез. доповідей міжнародної науково-технічної конф. «Оптоелектронні інформаційні технології «Фотоніка-ОДС 2000».-Вінниця (Україна), 2000. - С.127-128.

Стронський О.В., Влчек М., Олексенко П.Ф. Дослідження незворотніх фотоструктурних перетворень в шарах As-S-Se методом комбінаційного розсіювання // Матеріали VIII-ої міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок.-Івано-Франківськ (Україна), 2001.-281-282.

Размещено на Allbest.ru