На базе фемтосекундного лазера и лабораторного конфокального микроскопа нами создана установка для исследования возбуждения и распространения когерентных фононов гиперзвуковых частот (до ~700 ГГц). Установка позволяет регистрировать не только объемные когерентные фононы, но и поверхностные волны, что обеспечивает два возможных режима работы пикоакустической системы, каждый из которых совместим с большинством коммерчески доступных современных конфокальных микроскопов. Первый режим - зондирование многослойных структур, основан на анализе распространения и отражения границами слоев или дефектами объемного упругого импульса пикосекундной длительности (1-10 пс). Данный режим аналогичен ультразвуковой микроскопии, однако, за счет использования короткого упругого импульса, он обеспечивает заметно более высокое разрешение. Пространственное разрешение в плоскости сканирования определяется режимом работы конфокального микроскопа и может достигать ~0.4-1 мкм. Разрешение по глубине определяется длительностью упругого импульса и может быть доведено до нескольких нанометров. Сочетание латерального сканирования (обеспечивается микроскопом) и сканирования по времени прихода отраженного сигнала позволяют реализовать режим 3D томографии микрообъектов со сложной топологией. Основным преимуществом предлагаемого подхода по сравнению с существующими конфокальными микроскопами является возможность работы с непрозрачными объектами. Второй режим основан на регистрации поля распространяющейся поверхностной волны. Данный режим эффективен для характеризации пленочных структур, толщина которых сравнима или меньше характерной глубины проникновения поля деформации поверхностной волны. В частности, анализ групповой скорости и дисперсии поверхностной волны позволяют получить информацию о структуре и степени адгезии металлической пленки к поверхности кристалла с микронным разрешением. Особый интерес представляет возможность локальной структурной характеризации кристаллических материалов по анизотропной картине распространения поверхностных волн: можно определять не только локальную ориентацию кристаллического среза, но и визуализировать дефекты, выходящие на его поверхность. Таким образом, реализуется метод исследования кристаллической структуры, совместимый с конфокальным микроскопом. Ожидается, что компактная реализация созданной пикоакустической системы в виде приставки к коммерчески доступным конфокальным микроскопам существенно расширит их возможности с точки зрения комбинированных исследований кристаллической структуры, электронного спектра и динамических процессов в электронной подсистеме реализованных в одном приборе. Мы полагаем, что подобный прибор будет наиболее востребован для нужд микроэлектроники, так как обеспечит бесконтактный контроль на различных этапах технологического цикла производства микроэлектронных устройств. Модульная схема разрабатываемой системы (фемтосекундный лазер – оптико-механическая часть установки – конфокальный микроскоп) расширяет круг потенциальных покупателей, поскольку при наличии у заказчика фемтосекундного лазера ему может быть поставлена только оптико-механическая часть установки, т.е. более дешевая ее часть, адаптированная к имеющемуся у него лазеру.

Производитель: ООО "ПИКОАКУСТИКА"

Наука