Структура пленок карбида кремния, синтезированных методом магнетронного распыления
Ключевые слова:
кремний, полупроводники, карбид кремния, кристаллизация, магнетронное распылениеАннотация
Данная работа посвящена синтезу твердых пленок карбида кремния (SiCх) на поверхности монокристаллического кремния (с-Si) с тонкой прослойкой аморфного кремния (а-Si) методом магнетронного распыления и установлению новых закономерностей по влиянию термической обработки на состав, процессы кристаллизации и структуру слоев. Принципиальным отличием этого метода синтеза от традиционно используемого метода магнетронного распыления состоит в высокочастотном режиме 13,56 МГц магнетронного распыления мишени кремния и мишени графита. При режиме осаждения: rf – 150 Вт, 13,56 МГц; Ar – 2,4 л/час, 0,4 Па; 100°C, 10800 сек получена аморфная пленка SiСх с высокой плотностью ~3,52 г/см3, содержащая нанокластеры с преобладанием укороченных SiC-связей, поглощающих при 860 см-1. Быстрый отжиг (970°С, 5 мин, вакуум) приводит к частичному распаду кластеров, улучшению структуры пленки, формированию нанокристаллов α-SiC, β-SiC и Si и уменьшению плотности пленки. На основании данных рентгеновской дифракции и плотности пленки (3,522 и 3,397 г/см3 до и после отжига) сделано предположение о присутствии включений алмаза и плотных кластеров.
Библиографические ссылки
2 S.J. Zinkle and G.S. Was, Acta Materialia. 61, 735-758 (2013).
3 K. Oguri and T. Sekigawa, US Patent № US 2004/0180242 A1.
4 D. Chen, S.P. Wong, Sh. Yang, and D.Mо, Thin Solid Films 426, 1-7 (2003).
5 Y. Liangdeng, S. Intarasiri, T. Kamwanna, and S. Singkarat, Ion beam applications in surface and bulk modification of insulators, (Austria, Vienna, 2008), 63 p.
6 S.A. Kukushkin and A.V. Osipov, J. Phys. D Appl. Phys. 47, 313001-313041. (2014).
7 S.A. Kukushkin and A.V. Osipov, Phys. Solid State. 50 (7), 1238-1245 (2008).
8 K.Kh. Nussupov, N.B. Beisenkhanov, I.V. Valitova, K.A. Mit’, D.M. Mukhamedshina, and E.A. Dmitrieva, J. of Materials Science: Materials in Electronics, 19, 254-262 (2008).
9 K.Kh. Nussupov, N.B. Beisenkhanov, S.K. Zharikov, I.K. Beisembetov, B.K. Kenzhaliev, T.K. Akhmetov, and B.Zh. Seitov, Phys. Solid State 56 (11), 2307-2321 (2014).
10 I.K. Beisembetov, K.Kh. Nusupov, N.B. Beisenkhanov, S.K. Zharikov, B.K. Kenzhaliev, T.K. Akhmetov, and B.Zh. Seitov, Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 9 (2), 392-399 (2015).
11 K. Volz, M. Kiuchi, M. Okumura, and W. Ensinger, Surface and Coatings Technology, 128–129, 274-279 (2000).
12 Y. Sun, T. Miyasato, J.K. Wigmore, N. Sonoda, and Y. Watari, Journal of Applied Physics, 82 (5), 2334-2341 (1997).
13 S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, N.A. Feoktistov, Phys. Solid State, 56(8), 1507-1535 (2014).
14 S.A. Kukushkin, K.Kh. Nusupov, A.V. Osipov, N.B. Beisenkhanov and D.I. Bakranova, Phys.Solid State, 59(5), 1014–1026 (2017).
15 S.A. Kukushkin, K.Kh. Nussupov, A.V. Osipov, N.B. Beisenkhanov and D.I. Bakranova, Superlattices and Microstructures, 111, 899-911 (2017).
16 V.I. Perekrestov, A.S. Kornyushchenko, I.V. Zahaiko, J. Nano- Electron. Phys., 7 (2), 02016 (2015). (in Russ.).
17 S.M. Rajab, I.C. Oliveira, M. Massi, H.S. Maciel, S.G. dos Santos Filho, and R.D. Mansano, Thin Solid Films, 515, 170-175 (2006).
18 Y.M. Lei, Y.H. Yu, C.X. Ren, S.C. Zou, D.H. Chen, S.P. Wong, and I.H. Wilson, Thin Solid Films, 365, 53-57 (2000).
19 Y.-H. Joung, H.I. Kang, J.H. Kim, H.-S. Lee, J. Lee, and W.S.Choi, Nanoscale Res. Lett., 7(1), 22 (2012).
20 A.G. Touryanski, A.V. Vinogradov, and I.V. Pirshin, US Patent No. 6041098 (2000).
21 H. Mutschke, A.C. Andersen, D. Clément, and T. Peiter Henning, Astron.Astrophys, 345, 187-202 (1999).
22 G. Henita and R.Rol, Silicon carbide (Moscow: Mir, 1972), 349 p. (in Russ.).
23 C.M. Parish, T. Koyanagi, S. Kondo, and Y. Katoh, Sci Rep., 7, 1198 (2017).
24 S. Meher, I.J. Rooyen, and T.M. Lillo, Sci Rep. 8, 98 (2018).
25 B.L. Henke, E.M. Gullikson, and J.C. Davis, Atomic Data and Nuclear Data Tables, 54 (2), 181 (1993).
