Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2019, № 5, стр. 105-107

ВВЕДЕНИЕ

Основным материалом для создания оптических деталей и узлов электронных приборов, подложек тонкопленочных структур, прецизионных оптико-электронных устройств является стекло.

В соответствии с существующей классификацией оптические стекла можно подразделить на две группы: бесцветные и цветные [1]. В группу цветных стекол в большинстве случаев входят несиликатные стекла, состоящие преимущественно не из кремнезема, а из стеклообразующего элемента: бора, фосфора, цинка и других элементов.

В настоящей работе рассматриваются перспективные направления использования электронно-лучевой обработки в технологии изготовления оптико-электронных приборов, а также в микроэлектронном производстве в качестве процесса подготовки поверхностей диэлектрических подложек к формированию на них электронных структур.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Был исследован стекломатериал, состоящий из комплекса оксидов P₂O₅–ZnO–Al₂O₃–K₂O–CuO и относящийся к метафосфатам (табл. 1). Определение состава стекла открывает возможности интерпретации, расчета и прогноза свойств [2].

Для термодинамической оценки протекания реакций при температуре T был принят обычный критерий – величина изменения энергии Гиббса [3]:

где $\Delta S_{{298}}^{0}$ – изменение стандартной энтропии.

Изменение термодинамической характеристики Y ($\Delta H_{{298}}^{0}$ и $\Delta S_{{298}}^{0}$) рассчитывали по обобщенному уравнению [4]:

где $Y_{i}^{'}$ – мольное значение термодинамической функции вещества, относящегося к продуктам реакции, а Y_i – соответствующее значение для вещества, относящегося к реагентам; $\nu _{i}^{'},$ ${{\nu }_{i}}$ – стехиометрические коэффициенты продуктов и реагентов соответственно. Значения энтальпии образования $\Delta H_{f}^{0}{{,}_{{298}}}$ и энтропии образования $S_{{298}}^{0}$ веществ заимствованы из [5] и приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 3, наиболее вероятными являются реакции 1–3 образования фосфатов калия (ортофосфата калия, пирофосфата калия и метафосфата калия). Однако из [6, 7] следует, что наблюдается монотонное уменьшение содержания углерода в приповерхностных слоях, удаляются щелочные элементы (K, Na), и увеличивается содержание кислорода. Анализируя представленные выше уравнения, можно увидеть, что первые три наиболее вероятные реакции с калием (табл. 3) за счет малой концентрации или его отсутствия в приповерхностном слое после электронного воздействия можно исключить. Следовательно, обработанная поверхность стекла СЗС23 обогащается алюминием. Повышение содержания алюминия приводит к упрочнению структуры стекла и образованию каркаса направленных связей, аналогичного структуре кремнезема. По-видимому, после электронно-лучевой обработки состав приповерхностного слоя стекла СЗС23 становится близким к ортофосфату алюминия АlРO₄ (табл. 3, реакция 5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведен термодинамический анализ реакций формирования фосфатов при электронно-лучевой обработке сине-зеленого стекла С3С23. Выявлено, что обработанная поверхность стекла СЗС23 обогащена алюминием. Высказано предположение о том, что после обработки состав приповерхностного слоя стекла становится близким к составу ортофосфата алюминия АlРO₄.