phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2020-2-8-18phmath-46Research ArticleФИЗИКАPHYSICSХАРАКТЕРИСТИКИ ТОНКОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ ПЛЁНКИ ПО ПЛАЗМОННЫМ РЕЗОНАНСАМCHARACTERISTICS OF A THIN CONDUCTIVE FILM BY PLASMON RESONANCESЗверевН. В.ZverevN. V.zverev_nv@mail.ruЗотовА. А.ZotovA. A.aleksandr.zotov.99@mail.ruЮшкановА. А.YushkanovA. A.yushkanov@inbox.ruМосковский государственный областной университетРоссияMoscow Region State UniversityRussian Federation20201502202202818Copyright © Зверев Н.В., Зотов А.А., Юшканов А.А., 20222022Зверев Н.В., Зотов А.А., Юшканов А.А.Zverev N.V., Zotov A.A., Yushkanov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/46

Цель работы - описание и исследование метода определения характеристик тонких плоских проводящих плёнок на основе использования частот плазмонных резонансов. Процедура и методы исследования. Зависимости коэффициентов отражения и прохождения излучения от частоты для тонкой проводящей плёнки изучаются и анализируются с помощью теоретических соотношений, учитывающих диэлектрические проницаемости плазмы электронов проводимости. Результаты исследования. Предложен и описан метод измерения характеристик тонких проводящих плёнок по плазмонным резонансам. Выполнено исследование особенностей плазмонных резонансов. Показана связь частот плазмонных резонансов и характеристик тонкой проводящей плёнки, таких как её толщина и температура, позволяющая измерять характеристики плёнки по этим резонансным частотам. Получены условия для толщины плёнки, измеряемой рассматриваемым методом. Приведена оценка для разности частот плазмонных резонансов. Теоретическая и практическая значимость. Предложенный метод измерения характеристик тонких проводящих плёнок целесообразно использовать в микроэлектронике для контроля параметров интегральных схем, в оптике для определения толщин тонких слоёв оптических структур, а также в промышленности для контроля тонкоплёночных покрытий.

Purpose. The paper describes and studies a method for determining the characteristics of thin flat conducting films based on the use of plasmon resonances. Methodology and Approach. The dependences of the reflection and transmission coefficients of radiation on the frequency for a thin conducting film are studied and analyzed by using theoretical relations taking into account the dielectric permittivity of the conduction electron plasma. Results. A method for measuring the characteristics of thin conducting films by plasmon resonances is proposed and described. The features of plasma resonances are investigated. The relationship between the frequencies of plasmon resonances and the characteristics of a thin conducting film, such as its thickness and temperature, is shown, which makes it possible to measure the characteristics of the film using these resonant frequencies. Conditions for the film thickness measured by this method are obtained. An estimate is given for the frequency difference of plasmon resonances. Theoretical and practical implications. The proposed method for measuring the characteristics of thin conducting films can be used in microelectronics to control the parameters of integrated circuits, in optics to determine the thickness of thin layers of optical structures, and in industry to control thin film coatings.

оптические коэффициентынаноплёнкаэлектронная плазмаплазмонный резонансoptical coefficientsnanofilmelectron plasmaplasmon resonanceReferencesЛазерный рефлектометрический метод измерения толщины и оптических характеристик тонких плёнок в процессе их роста / Белов М. Л., Белов А. М., Городничев В. А., Козинцев В. И., Федотов Ю. В. // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2011. № 2 (83).С. 16-24.Лазерный рефлектометрический метод измерения толщины и оптических характеристик тонких плёнок в процессе их роста / Белов М. Л., Белов А. М., Городничев В. А., Козинцев В. И., Федотов Ю. В. // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2011. № 2 (83).С. 16-24.Автоматизированный быстродействующий лазерный интерферометр для контроля толщины прозрачных плёнок / Гончар И. В., Иванов А. С., Манухов В. В., Федорцов А. Б. // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 5. С. 72-78.Автоматизированный быстродействующий лазерный интерферометр для контроля толщины прозрачных плёнок / Гончар И. В., Иванов А. С., Манухов В. В., Федорцов А. Б. // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 5. С. 72-78.Кондрашин В. И. Определение толщины тонких оптически прозрачных плёнок SnO2 конвертным методом // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2016. № 2 (38). С. 93-101.Кондрашин В. И. Определение толщины тонких оптически прозрачных плёнок SnO2 конвертным методом // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2016. № 2 (38). С. 93-101.Латышев А. В., Юшканов А. А. Определение толщины наноплёнки с помощью резонансных частот // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 3. С. 270-274.Латышев А. В., Юшканов А. А. Определение толщины наноплёнки с помощью резонансных частот // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 3. С. 270-274.Гордеева Н. М., Юшканов А. А. Невырожденная электронная плазма в слое во внешнем электрическом поле с зеркальным условием на границе // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 5. С. 687-695.Гордеева Н. М., Юшканов А. А. Невырожденная электронная плазма в слое во внешнем электрическом поле с зеркальным условием на границе // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 5. С. 687-695.Зотов А. А., Зверев Н. В., Юшканов А. А. Метод определения характеристик тонкой проводящей плёнки по плазмонным резонансам и прибор на его основе // Молодёжные научно-инновационные проекты Московской области: тезисы Четырнадцатой научно-практической конференции (4-5 декабря, 2019, г. о. Черноголовка - Подольск, п. Дубровицы). Дубровицы: ВИЖ им. Л. К. Эрнста, 2019. С. 32-36.Зотов А. А., Зверев Н. В., Юшканов А. А. Метод определения характеристик тонкой проводящей плёнки по плазмонным резонансам и прибор на его основе // Молодёжные научно-инновационные проекты Московской области: тезисы Четырнадцатой научно-практической конференции (4-5 декабря, 2019, г. о. Черноголовка - Подольск, п. Дубровицы). Дубровицы: ВИЖ им. Л. К. Эрнста, 2019. С. 32-36.Поверхностный плазмонный резонанс как средство контроля в системах управления ростом металлических и диэлектрических плёнок / Валянский С. И., Виноградов С. В., Кононов М. А., Кононов В. М., Савранский В. В., Тишков В. В. // Прикладная физика. 2017. № 6. С. 103-108.Поверхностный плазмонный резонанс как средство контроля в системах управления ростом металлических и диэлектрических плёнок / Валянский С. И., Виноградов С. В., Кононов М. А., Кононов В. М., Савранский В. В., Тишков В. В. // Прикладная физика. 2017. № 6. С. 103-108.Yushkanov A. A., Zverev N. V. Quantum electron plasma, visible and ultraviolet P-wave and thin metallic film // Physics Letters A. 2017. Vol. 381. Iss. 6. P. 679-684.Yushkanov A. A., Zverev N. V. Quantum electron plasma, visible and ultraviolet P-wave and thin metallic film // Physics Letters A. 2017. Vol. 381. Iss. 6. P. 679-684.Зверев Н. В., Юшканов А. А. Квантовая электронная плазма и взаимодействие P-волн с тонким слоем графита // Физическая электроника: Материалы X Всероссийской конференции ФЭ-2018 (24-27 октября 2018 г.). Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2018. С. 149-153.Зверев Н. В., Юшканов А. А. Квантовая электронная плазма и взаимодействие P-волн с тонким слоем графита // Физическая электроника: Материалы X Всероссийской конференции ФЭ-2018 (24-27 октября 2018 г.). Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2018. С. 149-153.Jones W. E., Kliewer K. L., Fuchs R. Nonlocal Theory of the Optical Properties of Thin Metallic Films // Physical Review. 1969. Vol. 178. Iss. 3. P. 1201-1203.Jones W. E., Kliewer K. L., Fuchs R. Nonlocal Theory of the Optical Properties of Thin Metallic Films // Physical Review. 1969. Vol. 178. Iss. 3. P. 1201-1203.Kliewer K. L., Fuchs R. Optical Properties of an Electron Gas: Further Studies of a Nonlocal Description // Physical Review. 1969. Vol. 185. Iss. 3. P. 905-913.Kliewer K. L., Fuchs R. Optical Properties of an Electron Gas: Further Studies of a Nonlocal Description // Physical Review. 1969. Vol. 185. Iss. 3. P. 905-913.Латышев А. В., Юшканов А. А. Поперечная электрическая проводимость квантовой столкновительной плазмы в подходе Мермина // Теоретическая и математическая физика. 2013. Т. 175. № 1. С. 132-143.Латышев А. В., Юшканов А. А. Поперечная электрическая проводимость квантовой столкновительной плазмы в подходе Мермина // Теоретическая и математическая физика. 2013. Т. 175. № 1. С. 132-143.Латышев А. В., Юшканов А. А. Продольная электрическая проводимость в квантовой плазме с переменной частотой столкновений в рамках подхода Мермина // Теоретическая и математическая физика. 2014. Т. 178. № 1. С. 147-160.Латышев А. В., Юшканов А. А. Продольная электрическая проводимость в квантовой плазме с переменной частотой столкновений в рамках подхода Мермина // Теоретическая и математическая физика. 2014. Т. 178. № 1. С. 147-160.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.