ФОТОННИЙ КРИСТАЛіЧНИЙ ХВИЛЕВіД ДЛЯ ХВИЛЬ ДОВЖИНОЮ 1,5 МКМ В КРЕМНії Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Восточно-Европейский журнал передовым технологий

УДК 621.315.4/.061:535:621.378.002.2

ФОТОННИЙ КРИСТАЛ1ЧНИЙ ХВИЛЕВ1Д ДЛЯ ХВИЛЬ ДОВЖИНОЮ 1,5 МКМ В КРЕМНИ

А. Р. Варцаб'юк

аспiрант кафедри радiофiзики та електронiки Прикарпатського нацюнального унiверситету iм. В. Стефаника вул. Галицька, 201, м. 1вано-Франмвськ, УкраТна, 76000 Контактний тел.: +380342714848 Е-таМ: vartsabiuk@gmail.com

в______________i ф

-□ □-

Розробляються процеси виготовлен-ня гострих згитв хвилеводiв в двох-вимiрнiй фотоннш структурi. Згини хвилевода визначаються видаленням ряду колон висотою 5 мкм, дiаметром 205 нм, розмщених в квадраттй гратщ з кроком 570 нм в 2-вимiрному фотонному кристалi. Для дотримання строгих вимог нанодопуств в таких пристроях SFg/O2 електронно-циклотронш резо-нанст плазмовi процеси при пониже-тй температурi спещально пристосо-вують до строго контролю профтю. Детально пояснюеться вплив основних параметрiв плазмових процеыв — тем-ператури, видношення кисень/фтор, енерги ютв — на процеси пасиваци бiч-них стток. Розглядаються швидкостi травлення в залежностi вид кристало-

графiчноi орiентацii -□ п-

1. Вступ

За час останнього десятирiччя проведення дослджень був продемонстрований великий потенщал фотонних кристалiчних структур для безприкладного контролю поширення свила в широкому дiапазонi новггтх опто-електронних приладiв. В цьому контекста ефективне ве-дення свила через гострi згини е основною проблемою для штегрованих планарних пристро!в, яю використову-ються в телекомуткащях та системах оптичних обчис-лень. Обчислення на 2-вимiрнiй фотоннш кристалiчнiй структурi показують, що високий коефщент передачi через дев'яностоградуст згини з вiртуальним нульовим радiусом кривизни можна реалiзувати. Основнi 2-ви-мiрнi структури зазвичай мктять масив колон i зазорiв. Дiаметр окремих елементiв i крок масиву мае бути порядку довжини хвил1 Останшм часом принцип роботи гострих згитв в 2-вимiрних кристалiчних структурах був продемонстрований експериментально на масивi макро-скопiчно змонтованих колон Л1203 для випромiнювання в мЫметровому дiапазонi. Репрезентована робота пов'я-зана з реалiзацiею гострих згитв в 2-вимiрнiй фотоннiй структурi для хвиль довжиною 1,5 мкм в кремни. При менших довжинах хвиль потрiбна лiтографii з бiльшим розширенням та глибинне анiзотропне сухе травлення.

Дослщження фотонних пристро'iв в мжрометровому та субмiкрометровому дiапазонi (iнфрачервоне та близь-ке iнфрачервоне випромiнювання) стали дуже штенсив-ними в останш роки, так що вiдповiдне нановиробництво стае все бшьш доступним. Бшьшкть дослiджень пов'яза-нi з фотонними структурами на сполуках типу А3В5, такими як GaAs, GaЛs/ЛlGaЛs, ЛlGaЛs, GaЛsP 1пР. Ви-готовлення устшно виконуеться з використанням хло-ровмкних плазм та реактивного iонного травлення чи хiмiчно-стимульованого iонно-променевого травлення. Поширенню фотонiв дещо перешкоджае обмежена вертикальна локалiзацiя, спричинена помiрною глибиною

травлення. Системи матерiалу кремнiю, добре придатт для iнфрачервого дiапазону, приваблювали швидше об-межену увагу до цього часу. Дуже круп та глибою макропориста кремнiевi структури для 5 мкм дiапазону були реалiзованi Грьонiнгом за допомогою операцш вологого електрохiмiчного травлення. Нещодавно були отримат площинний 2-вимiрний дiльник поперечно електрич-ного/поперечно магнiтного пучка в структурi SiO2/Si та фотоннi мжропорожнини з енергетичною щiлиною в кремтевих хвилеводах для 1,5 мкм дiапазону.

Для реалiзацiя гострих згинiв хвилевода в 2-вимiр-нiй фотоннiй кремтевш структурi спочатку розглянемо контрукцiю (Част. 2), визначимо величини допусюв в бо-кових напрямках та умови для суттево'i вертикально'i ло-калiзацii фотонiв. Потiм розглянемо процеси нанесення рисунка (Част. 4). Вони пов'язаш з спецiальним присто-суванням процеав взаемодii плазма-пiдкладка для бiльш точного контролю вертикального вимiру при великих глибинах травлення. Покажемо високу очевидтсть за-лежностi швидкостi травлення кремтю вiд кристалогра-фiчних орiентацiй для реактивного юнного травлення.

2. Конструкщя пристрою

Загальне схема хвилевода на фотонному кристалi показана на рис. 1. Частина (а) показуе фiзичну структуру, яка складаеться з квадратного масиву кремтевих колон з вбудованим дефектом структури типу колшо (згин). Високий показник заломлення кремтю (п = 3,44, £ = 11,8) дае в результата широку фотонну ширину заборонено! зони для магттно! поперечно! моди (електричне поле паралельне колонам) хвилi довжиною 1,5 мкм в такш структура як показано на рис. 1 (б). Щ результати мо-жуть бути обчислет з використанням обернено! матриц Пендрi i МакКiнона. Фотонна шдлина обчислена для дiапазону значень сшввщношення радiуса колони (г) до

hv

, O.fi

u tí

(N

>0.6

о £1 0.4 в п CT ti

О о 1 о о о о

о о i о о о о

о о о о о

о о о

о о о о о о о

о о о о а о о о

Squans Lottice Si Rods in Air

-|—i—i i i [ i i

o.i

0,01 i i i i 1

_l_к_L_b_

0,0 0.1 0.2 0.3 0.4

Radius [r/n]

0.5

ношення — мае бути в дiапазонi 0,18 ± 0,02. Залишаючи a

значення кроку сталим (визначаеться системою електро-но-променевого запису в межах декшькох нанометрiв), дiаметр колон повинен бути в дiапазонi 205 ± 23 нм. Для належного вертикального обмеження випромшю-вання верхт 1,9 мкм кремнiю повиннi бути аморфними заметь монокристалiчного, тому що аморфний крем-нiй мае вищий показник заломлення свiтла. (n = 3,75). Обчислення показують, що навиь колони з вершиною з аморфного кремтю повиннi бути в крайньому випадку висотою 5 мкм для запобп-ання втратi випромiнювання в монокремтеву пiдкладку. Враховуючи горизонтальнi та вертикальт вимоги до розмiщення, разом кути нахилу повинш становити принаймi 89,3° для верхньо'! 1,9-мкм частини аморфного кремшю.

Для забезпечення ефективного входу та виходу свила утворюють борозни на обох кшцях 2-вимiрного згину структури. Обчислення на тип борозен показують, що борозни повинш бути 800 нм шириною i 1200 нм в глибину в верхньому шарi a-Si для оптимального монодисперсного уземлення магштно'! складово'! випромшювання (яка передаеться). Проте рiзна висота борозен i колон означае послщовшсть двох операцш атзотропного травления. Легшим способом е травлення прямокутних хвилеводiв за одну операщю через структуру аморфний кремнш-мо-нокремнiй на глибину колони. Борозна шириною 940 нм спереду фотонного хвилевода вщкривае задовшьну, проте не достатню кшьюсть дозволених декшькох мод TM, ^м моди землi ТМ i можливi втрати, пов'язанi з гру-бiстю стiнок.

Рисунок 1. Конструкщя згину кристалiчного хвилевода в квадратному масивi кремнieвих цилiндрiв для оптимально!' передачу яка показана зверху (а) та (б) фотонна заборонена зона для ТМ-поляризованих хвиль як функщя сшввщношення радiуса цилшдра до кроку г/а

кроку масиву (а) —. На вертикальнш шкалi вiдкладаeться а

безрозмiрна кутова частота Де ю — кутова частота,

с — швидюсть свила у вакуум! Площа, обмежена двома сумiжними кривими, е площа ширини заборонено! зони, де немагнiтна складова випромшювання може поширю-ватись через кристал. Найширша зона спостерiгаеться

для нормалiзованоi центрально! частоти = 0,38. Для

таких параметрiв згин хвилевода проявляе себе як де-фектний стан в цен^ заборонено! зони (енергетично! щ-лини). Для 1,5 мкм хвилевода таю обчислення означають, що кремнiевi колони мають бути кожна 200 нм в дiаметрi i розмiщуватись з кроком 570 нм. Для дотримання допус-юв в технологiчному процесi мають бути враховаш два ефекти. По-перше, для фiксованого кроку 570 нм енер-

гетична щiлина буде приблизно для = 0,18 ± 0,04, хоча

в бiльшiй степет менша бiля кра!в iнтервалу. По-друге, позищя дефектного стану в щшиш для фiксованоi частоти змшюеться за нелiнiйним законом як функщя вщ-

ношення а Враховуючи це все, можна оцшити, що вщ-

3. Експеримент

Структура аморфний кремнш-монокремнш отриму-еться аморфiзацieю верхнього шару монокремшево! (100) пiдкладки iмплантацiею ютв ксенону з енергiею 4 МеВ при температурi 77 К з дозою 1015 см-2 з наступним вщ-палом при температурi 500° С протягом одше! години для досягнення термiчно стабiльного стану з незначною абсорбцiею 1,5 мкм випромшювання. Обчислення транс-портування iонiв в матерiал вказують на аморфiзацiю кремшю вниз до глибини 1750 нм i максимальною гли-биною iмплантацii 2000 нм. Пiсля термального вщпалу метод елiпсометрii на довжинах хвиль 1200-1700 нм показуе шар аморфного кремтю товщиною 1,93 мкм. Аналiз кремтевих iмплантованих зразкiв методом елект-ронно! мiкроскопii показуе, що перехщ аморфний крем-нiй — монокремнш становить близько 10 нм. Такий гра-дiент мае незначний вплив на обмеження свила i операцп фотонного пристрою.

Зображення маски виготовляють або з теплового оксиду кремшю, або з резисту. Оксидна маска на зразках повинна бути вирощена до iмплантацii, щоб подолати теплове обмеження операцп — 550° C, 30 хв. Bd зразки були по-крип подвшним шаром резисту, який складаеться з 400 нм нижнього шару задубленого резисту AZ S1813 (Shipley) з верхтм 80 нм шаром кремшю, який мктить негативну комбшащю електронний резист — резист на основi кремтю (Toyo Soda). Шсля експонування (Leica EBPG05, 100 kV, 100 mC/cm2) проявлення в ксиленi протягом 20 сек, попм занурення в iзопропiловий спирт на 30 сек, малюнок атзотропно передаеться на нижнiй фоторезист

реактивним юнним травленням кисневою плазмою при пониженому тиску (0,3 Па) на низьких радючастотах

Вт

з густиною потужност 0,07 —2 (постшно змщення

см2

-170 В). У випадку оксидно! маски додатково застосо-вуеться плазма CHF3 при тиску 0,8 Па на радючастотах

з густиною потужносп 0,33 при змщент -260 В.

см2

Bd процеси формування рельефу контролюють в реальному чаа за допомогою лазерно! штерферометрн.

Вдосконалення процеав травлення кремшю дося-гаеться за допомогою установки електронно-циклотрон-ного резонансу, керованого плазмою (Alcatel DECR200), яка працюе на частот 2,45 ГГц з потоком гелш з1 зворот-но! сторони шдкладки для забезпечення температурного

контролю (д1апазон--150...150° C). Шдкладка збуджу-

еться радючастотним випромшюванням (13,56 МГц) для незалежного контролю енергп юшв у напрямку зразюв. Сумш газ1в — всюди SF6/O2 з потоком SF6, встанов-леним зпдно з значенням 22,5 sccm при тиску близь-ко 0,2 Па. Використовуеться мжрохвильова потужшсть 400 Вт, якщо не зазначаеться шша.

Ашзотропне травлення в плазм1 SF6/O2 високо! гус-тини (керованш електронно-циклотронним резонансом чи шдуктивним з'еднанням) може бути взяте за стандарт на цей час. Для тонкого пасивування б1чних стшок строге сшввщношення м1ж температурою та потоком кисню повинно юнувати. Беручи за вихщну позищю -80°C та 3 sccm O2 з1 стандартним змщенням -13 B, ми фокусуе-мося на взаемод1ях шдкладка-плазма, яю потр1бн1 для надзвичайно чикого контролю профшю. В цьому контекс-ri температура (-105...-65° C), потж кисню (2-4 sccm), постшне змщення (-50...0 B) е дуже важливими параметрами в розвитку процесу. Селективтсть маски, i оксиду кремшю i резисту, е майже нескшченною при цих умовах процесу. Вказуеться, що така низька енерпя iонiв на дов-гому шляху вшьного пробiгу сантиметрових допускiв взаемодш плазма-пiдкладка не е доступною при реактивному юнному травленнi.

4. Розробка технолопчного процесу

Рис. 2 показуе швидюсть травлення (2а) та профшь травлення (2б) окремих монокремтевих наноколон як функцiю постiйного змщення на електродi пщкладки. На окремш вкладцi показаний потiк iонiв до шдкладки як функцiя постiйного змщення. Графж потоку iонiв показуе, що вище змiщення -20 В ва позитивнi iони, доступнi з плазми, захоплет. Пiсля стрiмкого зростання швидкос-тi травлення вiд 0 до 390 нм/хв при збшьшент змщення в iнтервалi 0...-20 В, при бшьших змiщенням швидкiсть досягае насичення. Сильне збiльшення швидкостi травлення ствпадае з збiльшенням потоку юшв в iнтервалi змiщень 0...-20 В. Очевидно, атомний фтор е доступним з надлишком i саме потж iонiв (не енергiя юшв) е обме-жуючим чинником для швидкост травлення.

При збiльшеннi змщення нахил травлення поступово повертае вщ позитивного до негативного. З огляду на те, що довжина вшьного пробку велика (сантиметри) у порiвняннi з товщиною темного простору (близько 100 мкм) потж юшв входить перпендикулярно до пщ-кладки. Вщхилення юшв в напрямку стшок не може пояс-

нити бокову ерозш при збшьшент змщення. В гратко-вих структурах, проводячи процеси при тих же умовах, ми спостеркали все бшьший i бiльший негативний нахил для бшьшо! дiлянки очищення навколо даного виступу. За вщсутносп безпосереднього травлення (е незначне iзотропне пiдтравлення) негативний нахил тод^ напевно, спричинений юнами, розсiяними вiд горизонтально! поверхш. Для ефективного травлення/напилення кремнiйоксифториду на бiчнi стiнки порогова величина енергп повинна бути близько 10-30 еВ, тобто в тому ж дiапазонi, але неодмшно нижчою, нiж порогова величина в 35 еВ, необхщна для оксиду кремшю. В окремш рентгетвськш фотоелектроннiй мiкроскопii, оглядаючи поверхш, травлен при постiйному змiщеннi 0 i -20 В, ми дшсно спостерiгали збiльшене видалення нижчих (з меншою кшьюстю кисню) продуктiв фторокису при бшьших змщеннях. Згадувалося, що актуальна енерпя юшв е бшьшою, тж та, що встановлена змщенням, тому що iони прискорюються з област плазми з позитивним потенщалом (порядку +10 В). Зрештою, суттеве ограну-вання (нахил) на опорнш поверхнi кремнiевих колон спо-стеркаеться. Очiкуванi результати, показанi пiзнiше, щ результати дослiджень нагадують про перевагу кристало-граф1чно! ор1ентацп в процесах сухого травлення.

о

а 100

10 го зо 40

| dc-bias voltage {V)|

а

Рисунок 2. Швидкють травлення кремшю як функцы постшного змщення пщкладки при типоких значеннях ¡нших параметр^ процесу. Вкладка показуе струм ¡ошв як функщю змщення (а). Отриман профЫ травлення. Маска резисту товщиною 450 нм все ще знаходиться на вершинах колон (б)

Поведшка травлення окремих монокремтевих колон як функщя потоку кисню показана на рис. 3. Швидкосп рiзко зменшуються вщ 900 нм/хв при 1,6 sccm до 160 нм/хв при 3,9 sccm. Велика чутливiсть приписана до помiрно! енергп iонiв, яка знаходиться в дiапазонi порогiв роз-

пилення продукпв травлення оксифториду. Частина б показуе профт травлення при рiзних потоках 02. При 3,9 sccm конусоподiбнi точки профiлю вказують на сут-теву складову розпилення. При 2,9 sccm профiль майже досконало ашзотропний, ймовiрно тому, що юнно-сти-мульована складова хiмiчного травлення е домшантною. При 2,1 sccm знову спостеркаеться негативний нахил. Очевидно, для меншого потоку кисню нижчий вмкт кисню в фторокисi бiчних стшок нарощуеться i бiльша чутливiсть для паразитних результапв юнно-промене-вого експонування. Однак невелике, бiльш чи менш го-могенне (по всiй висоп) бокове (поперечне) звуження колони також спостеркаеться. Крiм того, ограновування поверхт основи стiйко збiльшилось для нижчих потоюв кисню. В цiлому фактично розвиток профшю — комбь нащя вертикального процесу та ограновування поверхш основи, на якому виявляеться накладеним невеликий бо-ковий компонент, який частково може бути приписаний ерозп вщ вщбитих юшв.

oxygen flow (seem)

а

2.1 seem

2.9 seem

3.9 seem

Рисунок 3. Швидюсть травлення кремшю (а) та отримаш проф^ травлення (б) як функци величини потоку кисню при типоких значеннях шших параметрiв процесу. Маска резисту товщиною 450 нм все ще знаходиться на вершинах колон

Рис. 4 показуе температурну поведшку процеав отри-мання кремтевих колон в дiапазонi -105...-62° С. Шсля неперервного зменшення до бшьш низьких температур мiнiмум в швидкосп травлення досягаеться бiля -97° С. Невелике збшьшення при ще менших температурах не-зрозумiле. При найнижчш температурi клиноподiбний профiль без будь-якого тдтравлення вказуе на процес, який надзвичайно контролюе розпилення (розповзання). Горизонтальна поверхня груба, ймовiрно, тому що оксид-нi конденсати дiють як маска. При ближчому оглядi груба поверхня, в основному, складаеться з крихиних пiрамiд,

якi наводять на думку про переважаючу кристалогра-фiчну орiентацiю, про було сказано вище. Поведiнка профiлю при збiльшеннi температури приблизно та ж, що спостеркалася при зменшент потоку кисню: юнно-стимульований хштний процес, збiльшене огранування в основi i при найбшьшш температурi -67° С помiтне гомогенне бокове звуження колони. При останнш темпе-ратурi бокова стiна починае товстшати, можливо тому, що пасуванню боково! стшки заважають слабю дшянки.

1000

с

Е £

И i®

о

-110 -100 -90 -80 -70

temperature ГС)

а

-105 °С -80°С

Рисунок 4. Швидюсть травлення кремнiю (а) та отримаш проф^ травлення (б) як функци температури при типоких

значеннях шших параметрiв процесу. Маска резисту товщиною 450 нм все ще знаходиться на вершинах колон

Суттеве огранування при основ! гомогенне бокове звуження, трамщальна нерiвнiсть поверхт спричиню-ють бшьш пильний погляд на вплив кристалографiчного напрямку. На рис. 5 порiвнюються швидкост (а) та профт (б) травлення рiзних орiентацiй кремтю, травлених в одному i тому ж експериментi. По широкому температурному дiапазону вiд -105° С до 20° С швидюсть травлення кремшю (100) бшьша, шж для кремтю (111) з макси-мальним стввщношенням 2,04 при температурi близько -80° С. Показано профЫ травлення кремшю для рiз-них кристалографiчних орiентацiй. При орiентацiях (111) i (110) огранування при основi вiдсутне. Воно присут-не в кремни (100), тому що в кремни поверхня (111) частково обмежуе швидюсть травлення. В обох Si (100) i Si (111) гомогенне поперечне звуження бшьш явне. Кремнш (111) показуе безумовно найбшьше початкове

тдтравлення, введене на початку процесу у bcix зраз-ках (див. рис. 2, 3 i 4). Bei зразки показують той же не-гативний нахил вщ паразитний юшв.

2.2

щ

а о

И о

ш

Я

ё

-100 -75 -50 -25

temperature (°С) а

25

Si(lOO)

Si(ll0)

Si(lll)

Рисунок 5. Порiвняння травлення для рiзних кристалографiчних орieнтацiй noBepxHi кремшю як функЩя температури (а ). Вщповщш профiлi травлення (б )

Бшьша швидкiсть травлення кремнiю (100) добре узгоджуеться з спостереженням за допомогою рентге-швсько! фотоелектронно! спектроскопи, що на поверх-нi (100) кремшю очевидно розвиваеться значно бшьше рiзновидiв SiF2 у порiвняннi з кремшем (111), тому що 2 i 1 ненасичених зв'язюв на поверхневий атом кремшю, вщповщно. SiF2, як вважають, е промiжною ланкою рiз-новиду травлення кремнiю для формування кiнцевого SiF4 в послщовних реакцiях диспропорцiонування. Для травлення кремшю (100) по промiжних станах SiF2 зв'яз-ки Si-Si повиннi бути розiрванi, з невiд'емно бiльшою енерпею активацп i таким чином меншою швидкiстю травлення. Ми спостерiгали суттеве збшьшення на 20 % швидкосп травлення кремшю (100) при температурi вщ кiмнатноï до -65° C, яке, як i мМмум при -97° C ще не-можливо пояснити.

Менша десорбщя рiзновидiв травлення в напрямку до ще бшьш низьких температур безсумшвно вщкидаеться бiльш ефективним травленням, що обмежуе крок в пов-ному механiзмi травлення.

5. Виготовлення пристрою

Колшна структура двовимiрного фотонного хвилевода для довжин хвиль 1,5 мкм в кремни формуеться за

допомогою сухого електронно-циклотронного травлення в плазмi SF6/O2 (7,3 : 1) при тиску 0,1 Па, температурi пщкладки -97° C, потужносп мжрохвиль 400 Вт, по-стiйному змiщеннi -12 В i швидкосп травлення близько 150 нм/хв. Остаточний результат показаний на рис. 6. ЦЫсний пристрш показаний на рис. 6,а як масив з кро-ком 205 нм моно-кремтевих колон висотою 5 мкм в кремни (100). Гомоненна ширина колон показана на вкладщ. Постшна (однорщна) глибина травлення узгоджуеться з швидюстю, як обмежуе операцiю, що пов'язана з кшети-кою поверхт швидше, нiж прямою i оберненою дифузiею активних частинок в глибоких травлених порожнинах. Ми також випробовували процеси травлення для набору (стеку) аморфний кремнш — монокремнш. Типовий результат показаний на рис. 6,б. Невеликий перехщ (по-значений пунктирною лшею) нагадуе межу аморфний кремнш — монокремнш, так як його розмщення вщповь

Рисунок 6. Виготовлення двовимiрних фотонних

згинiв хвилевода в кремни для довжин хвиль 1,5 мкм з використанням стержшв глибиною 5 мкм, дiаметром 205 нм з кроком 570 нм (а). Цшюний пристрш з вводом та виводом хвиль, (б) поведшка профтю в подвшному шарi аморфний кремнш-монокремнш. Невеликий колiрний контраст спостер^аеться мiж областями аморфного та монокремшю (видiлений пунктиром)

дае очжуванш глибинi (див. Частина 3). Монокремшева нижня частина колон мае тенденщю до невеликого негативного нахилу в той час, як аморфна частина колони майже досконало ашзотропна. Аморфний кремшевий шар мае на 30 % нижчу швидюсть травлення, тж моно-кремтевий. Враховуючи отриманi потоки кисню, показа-ш на рис. 3, спостереження i профшю травлення, i швид-косп травлення можна пояснити утворенням областей з бшьш високим вмiстом кисню в витравленш поверхнi та стшках аморфного кремнiю. В перерiзi на межi аморфний кремнiй — монокремнш рiвновага фторокису i на горизонтально оброблюванiй поверхнi, i на стшках зменшуе вмiст кисню, i таким чином, до покращено! чутливост на iонне експонування. Для кращого кiлькiсного розумш-ня вимiрювань за допомогою рентгенiвськоï фотоелект-ронно! спектроскопы вщношення O/F при пасивуваннi бокових стшок при рiзних умовах операци щдкресле-нi (underway), як рашше було зроблено для SiGe.

6. Висновки

Процес виготовлення структур з фотонною забороне-ною зоною в кремни розроблений з використанням елек-тронно-циклотронного резонансу, керованого плазмою SF6/O2 при пониженiй температурi. Було досягнуто дуже високого контролю профшю бокових стшок. В залежнос-ri вщ налаштування енергп iонiв (на основi постiйного

змiщення в установцi), сшввщношення фтор/кисень, -□ □-

Розроблений флюс для газового зварювання чавуну на основi бури з додаванням улексита, що метить нову систему легування й розкислен-ня. РЗМ легуе метал шва, тдвищуючи його мщтсть i пластичш властивостi, тдвищуеться стштсть наплавлено-го металу й перехiдноi зони проти утворення трщин i пор

■а о

1. Вступ

В обласп роби зв'язаних зi зварюванням чавуну проведет численш дослщження, розроблеш високо-ефективш способи ручного й мехашзованого зварювання, наплавлення чавуну й зварювальних матерiалiв полшше-них марок.

Завдання одержання наплавленого металу у виглядi чавуну, яюсш показники якого близью до показниюв основного металу, виршуеться звичайно технолопею зварювального процесу, у якому як незмшна складова бере участь чавунний присадковий пруток i флюс. Тому одержання чавунних прутюв i флюав, переплав яких

температури пщкладки можна варшвати нахил стiнок вiд позитивного до негативного. Останнш вщноситься до впливу юшв вщбитих вiд горизонтально! поверх-нi. При низьких енерпях iонiв (0-50 еВ) виявляеться переважаюча кристалографiчна орiентацiя в швидкостi травлення кремшю, яка видаеться глибоко пов'язаною з рiзною здатшстю кремнiю (100) та кремшю (111) да-вати рiзновиди SiF2 як ключовi промiжнi продукти травлення. Поверхнева юнетика, яка контролюе поведiнку травлення, дозволяе отримувати екстремальш профiлi з сшввщношенням до 50, що вiдповiдае серйознш потре-бi для крутих ^зких) хвилеводiв з фотонною шириною заборонено! зони в кремни. Характеристики пристрою знаходяться в сташ розробки.

Лкература

1. A. S. Sinitskii, A. V. Knot'ko, Yu. D. Tretyakov. Silica photonic crystals: synthesis and optical properties. Solid State Ionics, Vol. 172, 2004, p. 477-479.

2. T. Zijlstra et al.: Fabrication of 2D photonic crystal waveguides for 1.5 mm in silicon by deep anisotropic dry etching // J. Vac. Sci. Technol. B 17.6., Nov/Dec 1999.

3. Боголюбов А. Н., Буткарев И. А., Дементьева Ю. С. Численное моделирование двумерных фотонных кристаллов // Журнал радиоэлектроники (электронный журнал http://jre.cplire.ru). — 2006. — № 11.

УДК 621.791

М. А. Кал i н

кандидат технических наук, доцент доцент кафедры сварочного производства Украинской инженерно-педагогической академии ул. Университетская, 16, г. Харьков, Украина, 63003 Контактный тел.: (057) 733-79-96, 733-79-21 E-mail: kna53-80@rambler.ru

дае метал, що мае необхщш фiзико-хiмiчнi властивосп, е предметом постшного вивчення й удосконалювання.

Флюси полшшують процес змочування поверхш твердого металу рщким присадковим металом. Флюси взаемодшть i3 окислами шляхом розчинення або зв'язу-вання !х у легкоплавю з'еднання з малою щшьшстю. Вони беруть участь також поряд з полум'ям пальника у ви-даленш з поверхш включень, графиу, без чого неможливе здшснення зв'язюв основного й присадкового металiв. При зварюванш чавуну застосовують переважно ки^ флюси, що складаються головним чином з боромктких речовин. Одне з основних завдань флюсу — перевод оксиду кремшю Si02 у бшьше легкоплавке, наприклад

РОЗРОБКА ФЛЮСУ ДЛЯ ГАЗОВОГО ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНУ