Анотація до роботи:

Моргуліс А. Визначення параметрів плівково-поверхневих структур методом обвідних спектрів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18.– фізика і хімія поверхні. – Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2006.

У дисертації розроблений метод обвідних інтерферограм ФабріПеро для визначення параметрів одношарових плоскопаралельних плівкових структур. Для розв’язання основних задач дисертації використані наближення плоских електромаґнітних хвиль та просторово-одновимірної моделі відбивання і пропускання світла. Вперше обгрунтуваний метод обвідних, як значень енергетичних коефіцієнтів відбиття, пропускання і фази в вершинах екстремумів смуг інтерференції Фабрі-Перо для опису амплітудно-фазових спектрів інтерференції світла плоскопаралельними плівковими структурами. Показано, що в області прозорості такий підхід коректно описує відповідну спектроскопію при нормальному падінні променя на межу поділу. Обгрунтування проведено для розділених на групи структур, в залежності від співвідношень між показниками заломлень контактуючих середовищ, що утворюють структуру, за умови нормального проходження променем меж поділів. Показано, що розроблений підхід коректно описує амплітудно-фазові спектри інтерференції світла плоскопаралельними плівковими структурами в ділянці резонансного поглинання. При цьому обґрунтовано, що багатопроменева інтерферометрія акутальна лише за межами поздовжньо-поперечного розщеплення резонансного стану, а в резонансній ділянці амплітудно-фазовий спектр формується так, ніби електромагнітна хвиля відбивається від напівобмеженого середовища з резонансною дисперсією функції діелектричної проникності. Розроблений метод обвідних обґрунтований для опису кутових закономірностей спектроскопії Фабрі-Перо. Показано, що в цій геометрії досліду метод обвідних коректно описує кутові закономірності спектрів відбиття і пропускання світла плоскопаралельними плівковими структурами як в ділянці прозорості, так і в ділянці поглинання. Встановлено, що у випадку відбиття світла від прозорого плоскопаралельної плівки, закріпленої на поверхні напівобмеженого середовища із резонансним характером поглинання, для частот хвилі із ділянки поздовжньо-поперечного розщеплення можлива інверсія за поляризацією ефекта (квазіефекта) Брюстера. На основі методу обвідних обґрунтований фізичний принцип роботи інтенрференційного сенсора.

У дисертації в наближенні плоских хвиль та просторово одновимірної моделі здійснено комплекс досліджень фізичних умов

для визначення параметрів плівково-поверхневих структур методом обвідних спектрів, в залежності від значень параметрів середовищ, і розроблений загальний метод обвідних для моделювання амплітудно-фазових спектрів відбивання і пропускання світла напівпровідниковими та діелектричними плівково-поверхневими одношаровими плоскопаралельними структурами як в області прозорості, так і в області поглинання при нормальному, так і при похилому проходженні променем меж поділів. Результати виконаних досліджень узагальнено в таких основних висновках.

1. Обвідні, як функції значень енергетичних коефіцієнтів відбивання і пропускання та відповідних значень фаз у вершинах екстремумів Фабрі-Перо інтерференції світла напівпровідниковими та діелектричними плівково-поверхневими одношаровими плоскопаралельними структурами, що утворенs напівобмеженими оптично однорідними середовищами коректно описують амплітудно-фазові спектри нормального і похилого відбивання та пропускання, як в області прозорості, так і в області поглинання, в тому числі резонансного, в рамках моделі одноосциляторних переходів, при довільних співвідношеннях показників заломлення середовищ, що утворюють структуру.

2. З точки зору кореляції між показниками заломлень середовищ та стрибками фаз на межах розділів одношарові плоскопаралельні прозорі структури поділяються на дві несиметричні групи із співвідношеннями та і одну симетричну групу із співвідношенням Однак, з позиції формування спектрів фази в геометрії відбиття кожна із груп несиметричних структур проявляє властиві їй закономірності формування.

3. В напівпровідникових та діелектричних поверхнево–плівкових одношарових плоскопаралельних структурах в області резонансних переходів існує інтервал частот, обмежений з обох сторін відносно частоти резонансного переходу рівністю коефіцієнтів у вершинах екстремумів , в якому багатопроменева інтерференція не актуальна. Спектри амплітуди і фази світла формуються так, як у випадку відбивання світла від напівобмеженого середовища з резонансним характером поглинання.

4. Для діелектричних одношарових плівок, нанесених на підкладку із резонансним характером поглинання, в області поздовжньо-поперечного розщеплення резонансного стану одночасне виконання умови фазової компенсації та рівності модулів амплітудних коефіцієнтів відбивання променя світла обома межами розділів плівки може призвести до інверсії за поляризацією ефекту (квазіефекту) Брюстера, коли проявляється він в поляризації, а в р–компоненті відсутній.

5. Експериментально вимірювані значення енергетичних коефіцієнтів відбиття і пропускання в екстремумах смуг багатопроменевої інтерференції формують систему рівнянь, які однозначно визначають параметри середовищ, що утворюють діелектричні і напівпровідникові одноплівкові структури.

6. На основі закономірностей формування обвідних обгрунтовано, що перехід структури із симетричного стану в несиметричний призводить до зміни амплітуди інтерференції світлового променя, відбитого і пропущеного плівковим інтерферометром, що дозволяє на цій основі побудувати інтерференційний сенсор.

Таким чином, на підставі одержаних результатів можна узагальнити висновок про те, що розроблений в дисертації метод обвідних амплітудно-фазових спектрів багатопроменевої інтерференції електромагнітних хвиль суттєво розширює практичні можливості застосування його в мікроелектроніці як базового методу визначення параметрів плівково-поверхневих одношарових структур.

Публікації автора:

1. Моргуліс А.М. Ефект Брюстера в спектрах відбиття Фабрі-Перо// Вісник Національного університету «Львівська політехніка».-2004–№513.-С.174 – 178.

2. Кособуцкий П.С., Моргулис А.М. Моделирование спектроскопии

отражения и пропускания света однослойными интерферометрами Фабри-Перо методом огибающих // Оптический журнал.–2004.–Т.71. -№12.-С.63-68.

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Обговорення отриманих результатів.

Моргуліс А.М. Постановка та теоретичне обґрунтування завдання і

розробка математичної моделі, математичне моделювання характеристик в середовищі MathCAD, інтерпретація отриманих результатів

3. Кособуцкий П.С., Моргулис А.М. Оценка дисперсии коэффициента

поглощени в области резонансніх переходов по спектрам отражения в

интерференции Фабри-Перо // Журнал прикладной спектроскопии. –

2004.–Т.71.– №5.–с.672–675.

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Постановка та теоретичне обґрунтування завдання, обговорення отриманих результатів.

Моргуліс А.М. Розробка математичної, математичне моделювання в середовищі MathCAD, інтерпретація та обговорення отриманих результатів.

4. Kosoboutski P., Morgulis A., Karkulewska M., Danylov A. Spike in Spectra of Light Reflection by Crystals as a Criterion of Spatial Dispersion Appreance in Exciton Optical Properties// Ukrainian Journal of Physycal Optics. –2004.–Vol.5.–№3.–P.100–103.

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Обговорення отриманих результатів.

Моргуліс А.М. Постановка та теоретичне обґрунтування завдання,

теоретичне моделювання спектрів. Обговорення отриманих результатів.

Каркульовська М.С., асистент. Комп»ютерне моделювання в середовищі MathCAD.

Данилов А.Б., асистент. Експериментальна апробація результатів.

5. Кособуцький П.С.,Моргуліс А.М. Моделювання методом обвідних

амплітудно-фазових спектрів Фабрі-Перо тришарових прозорих структур при нормальному падінні промен // УФЖ .–2004.–Т.49.– №12.–С.1163 –1169.

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Обговорення отриманих результатів.

Моргуліс А.М. Постановка та теоретичне обґрунтування завдання,

математичне моделювання та обговорення отриманих результатів.

6. Кособуцький П.С., Моргуліс А.М. Моделювання методом обвідних резонансної дисперсії функції діелектричної проникності // УФЖ. –2005.– Т.50.– №3.–С.230–233.

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н.Обговорення отриманих результатів.

Моргуліс А.М. Постановка та теоретичне обґрунтування завдання,

математичне моделювання, інтерпретація отриманих результатів. Апробація результатів

7. Kosobutskyy P.S., A.Morgulis, M.S.Karkulovska, A.B.Danilov. Simulation of angular regulariries observed in the spectra of light reflected by three-layer plane structures with a Fabry-Perot resonator//Ukr.J.Phys.–2005.–Vol.50. – №6.–P.552-556

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Формулювання ідеї.

Моргуліс А.М. Теоретичне та математичне моделювання, інтерпретація отриманих результатів. Апробація результатів.

Каркульовська М. С. , асистент. Розрахунки в середовищі MathCAD.

Данилов А.Б. , ассистент. Еліпсометрічні розрахунки.

8. Кособуцький П.С.,Каркульовська М.С.,Кособуцький Я.П., Моргуліс А.М.Спосіб визначення спектра фази плоскої світлової хвилі, відбитої плоскопаралельним середовищем: Пат:5764 (Україна) ,MKJ G01R27/06–№20040806833.–заявл.16.08.2004.-Опубл.15.03.2005.-Бюл.№3.

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Формулювання ідеї.

Каркульовська М. С. , асистент. Математичне моделювання

в середовищі MathCAD.

Моргуліс А.М. Р Постановка та теоретичне обґрунтування завдання і розробка формули заявки.

Кособуцький Я.П. , пошукувач. Програмне моделювання в системі СІ.

9. Моргуліс А.M. Фабрі-Перо інтерферометрія світла в резонансній області спектра. Міжнародна конференція cтудентів і

молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики. ЕВРИКА-2004, Львів, Національний університет ім. І.Франка, 19-21 травня 2004.– С.109.

10. Моргуліс А. Ефект Брюстера в спектрах відбивання Фабрі-Перо. Відкрита науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу Інституту телекомунікації, радіоелектроніки та електронної техніки Національного університету “Львівська політехніка” з проблем електроніки. Тези доповідей, Львів, 6-9 квітня 2004 р.– с.28

11. Kosoboutski P.S., Morgulis A. Fabry-Perot interferometry of light by layer in the resonant region. V International School-Conference semiconductors Physics Urgent Problems. Drogobych, Ukraine June 27-30 2005.–P.100

Кособуцький П. С. д.ф.-м.н. Обговорення отриманих результатів.

Моргуліс А.М. Постановка завдання, розробка алґоритму математичної обробки спектрів відбиття та пропускання.. Апробація одержаних результатів.

12. Моргуліс А. Аналіз можливих похибок в інтерферометрії Фабрі-Перо одноплівковими структурами. Наукова конференція професорсько-викладацького складу Інституту прикладної математики та фундаментальних наук Національного університету “Львівська політехніка”. Тези доповідей. Львів, 26-28 травня 2005.– С.67.