Исследование пленки нитрида кремния, в которую имплантированы ионы цинка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты исследования нанокластеров в пленке Si3N4 на подложке из Si, в которую имплантированы ионы 64Zn+ с энергией 40 кэВ при дозе 5×1016/cм2. Пленку Si3N4 наносили на кремниевую подложку газофазным методом. Затем образцы после имплантации отжигали на воздухе в диапазоне температур 400–700°С с шагом 100°С в течение 1ч на каждом шаге. Морфология поверхности образцов была исследована с помощью сканирующей зондовой микроскопии. Профили имплантированной примеси и элементов пленки, а также химическое состояние иона Zn исследовали с помощью рентгеновской фотоэлектронной и оже-электронной спектроскопии. Методом сканирующей зондовой микроскопии обнаружено, что после имплантации вблизи поверхности пленки Si3N4 зафиксированы отдельные кластеры металлического цинка размером порядка 100 нм и менее. В процессе отжига происходит их рост с одновременным превращением в фазу ZnSiN2 и, возможно, в фазы оксида и силицида цинка вблизи поверхности. После отжига при температуре 700°С в пленке Si3N4 образуются Zn-содержащие кластеры размером около 100 нм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Привезенцев

Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, Москва

А. А. Фирсов

Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, Москва

В. С. Куликаускас

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: v.privezentsev@mail.ru

Научно-исследовательский институт ядерной физики

Россия, Москва

Д. А. Киселев

Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, Москва

Б. Р. Сенатулин

Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Litton C.W., Collins T.C., Reynolds D.S. Zinc Oxide Materials for Electronic and Optoelectronic Device Application, Wiley, Chichester, 2011.
  2. Zain J.H., Ramkumar J., Sankaran C., Tyagi A.K. // Separation Science Technology. 2019. V. 55. Iss. 11. P. 1. https://www.doi.org/10.1080/01496395.2019.1617746
  3. Straumal B.B., Mazilkin A.A., Protasova S.G., Myatiev A.A., Straumal P.B., Schütz G., van Aken P.A., Goering E., Baretzky B. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 205206. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.79.205206
  4. Liu Y.X., Liu Y.C., Shen D.Z., Zhong G.Z., Fan X.W., Kong X.G., Mu R., Henderson D.O. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 240. P. 152.
  5. Urfa Y., Çorumlu V., Altındal A. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 264. P. 124473. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124473
  6. Sirelkhatim A., Mahmud S., Seeni A., Kaus N.H.M., Ann L.C., Bakhori S.K.M., Habsah H., Dasmawati M. // Nano-Micro Lett. 2015. V. 7. P. 219. https://www.doi.org/10.1007/s40820-015-0040-x
  7. Inbasekaran S., Senthil R., Ramamurthy G., Sastry T.P. // Intern. J. Innov. Res. Sci. Engineer. Technol. 2014. V. 3. Iss. 1. P. 8601.
  8. Smestad G.P, Gratzel M. // J. Chem. Educ. 1998. V. 75. P. 752.
  9. Amekura H., Takeda Y., Kishimoto N. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2004. V. 222. P. 96. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.01.003
  10. Yang J., Liu X., Yang L., Wang Y., Zhang Y., Lang J., Gao M., Wei M. // J. Alloys Compd. 2009. V. 485. P. 743. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.06.070
  11. Shen Y., Li Z., Zhang X., Zhang D., He W., Xue Y., Gao Y., Zhang X., Wang Z., Liu C.L. // Optical. Mater. 2010. V. 32. Iss. 9. P. 961. https://www.doi.org/10.1016/j.optmat.2010.01.033
  12. Zatsepin D., Zatsepni A., Boukhvalov D.W., Kurmaev E.Z., Pchelkina Z.V., Gavrilov N.V. // J. Non-Cryst. Solids. B. 2016. V. 432. P. 183. https://www.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2015.10.002
  13. Tereshchenko A.N., Privezentsev V.V., Firsov A.A., Kulikauskas V.S., Zatekin V.V., Voronova M.I. // J. Surf. Investig.: X-ray, Synchr. Neutr. Tech. 2023. V. 17. P. 1232. https://www.doi.org/10.1134/S1027451023060198
  14. Gwyddion Programm. (2021) Czech Metrology Institute. http://gwyddion.net
  15. National Institute of Standards and Technology. (2000) Gaithersburg, USA. https://www.nist.gov
  16. Moulder J.F. Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. Physical Electronics, 1995. 230 p.
  17. Монахова Ю.Б., Муштакова С.П. // Журнал аналит. химии. 2012. Т. 67. № 12. С. 1044.
  18. Пирс К., Адамс А., Кац Л., Цай Дж., Сейдел Т., Макгиллис Д. Технология СБИС, в 2-х книгах. / Ред. Зи С.М. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.
  19. Futsuhara M., Yoshioka K., Takai O. // Thin Solid Films. 1998. V. 322. P. 274.
  20. Coelho-Jún H., Silva B.G., Labre C., Loreto R.P., Sommer R.L. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 3248.
  21. Анализ поверхности методами Оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии/ / Ред. Бриггс Д., Сих М.П. Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 181. с.
  22. MultiPak software. https://multipak.software.com
  23. Thermo Fisher Scientific. (2024) Thermo Fisher Scientific Inc., USA. https://www.thermofisher.com/
  24. Barr T.L., Seal S. // J. Vacuum Sci. Technol. A. 1995. V. 13. Iss. 3. P. 1239. https://doi.org/10.1116/1.579868

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображения пленки Si3N4/Si после имплантации: а – топография; б — сигнал поверхностного потенциала.

Скачать (45KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображения пленки Si3N4/Si после отжига при 700°С: а – топография; б — сигнал поверхностного потенциала.

Скачать (54KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гистограммы распределения частиц в плоскости по размеру: а – после имплантации; б — после отжига при 700°С.

Скачать (34KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гистограммы распределения поверхностного потенциала: 1 — после имплантации; 2 — после отжига при 700°С.

Скачать (13KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профили концентрации элементов после имплантации: 1 — O; 2 — N; 3 — Si; 4 — Zn.

Скачать (12KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Профили концентрации элементов после отжига при 700оС: 1 — O; 2 — N; 3 — Si; 4 — Zn.

Скачать (13KB)
Метаданные
8. Рис. 7. РФЭС (а) и оже-спектры (б) состояния Zn2p3/2 и перехода L3M45M45 образца после имплантации, полученные от области на глубине 0 (1); 5.3 (2); 23.9 (3); 45.1 (4); 55.7 (5).

Скачать (33KB)
Метаданные
9. Рис. 8. РФЭС (а) и оже-спектры (б) состояния Zn2p3/2 и перехода L3M45M45 образца после отжига при 700°С, полученные от области на глубине 0 (1); 2.7 (2); 13.3 (3); 29.2 (4); 50.4 (5).

Скачать (33KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024