Формирование наноструктур на поверхности пленок алюминий–кремний бомбардировкой низкоэнергетическими ионами аргона плазмы индукционного ВЧ-разряда

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования изменения химического состава и топографии поверхности двухкомпонентных тонких пленок AlSi с исходной концентрацией Si 1% при низкоэнергетическом ионно-плазменном распылении. Методами растровой электронной микроскопии, растровой электронной оже-спектроскопии и вторичной ионной масс-спектрометрии установлено, что при облучении ионами аргона с энергией 40–200 эВ в приповерхностном слое пленки более чем на порядок увеличивается концентрация Si. На поверхности формируются наноструктуры в виде холмов диаметром 20–50 нм и высотой 15–30 нм, которые можно идентифицировать как кремниевые. Причиной обогащения поверхности Si и формирования наноструктур могут быть различия в коэффициентах распыления и пороговых значениях энергии распыления компонентов пленки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Бачурин

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vibachurin@mail.ru
Россия, Ярославль, 150067

И. И. Амиров

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Email: vibachurin@mail.ru
Россия, Ярославль, 150067

К. Н. Лобзов

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН; Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: vibachurin@mail.ru
Россия, Ярославль, 150067; Ярославль, 150003

С. Г. Симакин

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Email: vibachurin@mail.ru
Россия, Ярославль, 150067

М. А. Смирнова

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Email: vibachurin@mail.ru
Россия, Ярославль, 150067

Список литературы

  1. Gabovich A.M., Semeniuk V.F., Semeniuk N.I. // J. Phys. Appl. Phys. 2021. V. 54. P. 255301. https://doi.org/10.1088/1361-6463/abf0ee
  2. Randel E., Bradley R.M., Menoni C.S. // J. Appl. Phys. 2021. V. 130. P. 125303. https://doi.org/ 10.1063/5.0060699
  3. Михайленко М.С., Пестов А.Е., Чернышев А.К., Зорина М.В., Чхало Н.И., Салащенко Н.Н. // ЖТФ. 2022. Т. 92. С. 1219. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.08.52787.70-22
  4. Михайленко М.С., Пестов А.Е., Чернышев А.К., Зорина М.В., Чхало Н.И., Салащенко Н.Н. // ЖТФ. 2023. Т. 93. С. 1046. https://doi.org/10.21883/JTF.2023.07.55767.114-23
  5. Cuerno R., Kim J.-S. // J. Appl. Phys. 2020. V. 128. P. 180902. https://doi.org/10.1063/5.0021308
  6. Frost F., Ziberi B., Schindler A., Rauschenbach B. // Appl. Phys. A. 2008. V. 91. P. 551. https://doi.org/10.1007/s00339-008-4516-0
  7. Hofsäss H. // Appl. Phys. A. 2014. V. 114. P. 401. https://doi.org/10.1007/s00339-013-8170-9
  8. Erb D.J., Pearson D.A., Skere T., Engler M., Bradley M., Facsko S. // Phys. Rev. B. 2024. V. 109. P. 045439. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.045439
  9. Амиров И.И., Селюков Р.В., Наумов В.В., Горлачев Е.С. // Микроэлектроника. 2021. Т. 50. № 1. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0544126921010038
  10. Bradley R.M., Harper J.M. // J. Vac. Sci. Technol.1988. V. 6. P. 2390. https://doi.org/10.1116/1.575561
  11. Shipman P.D., Bradley R.M. // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258. P. 4161. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.07.003
  12. Smirnova M.A., Bachurin V.I., Mazaletsky L.A., Pukhov D.E., Churilov A.B., Rudy A.S. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron, Neutron Tech. 2021. V. 15. P. 150. https://doi.org/10.1134/S1027451022020380
  13. Engler M., Frost F., Müller S., Macko S., Will M., Feder R., Spemann D., Hübner R., Facsko S., Michely T. // Nanotechnology. 2014. V. 25. P. 115303. https://doi.org/10.1088/0957-4484/25/11/115303
  14. Бетц Г., Венер Г. // Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Т. 2. / Ред. Бериш Р.М.: Мир, 1986. C. 24.
  15. El-Atwani O., Norris S.A., Ludwig K., Gonderman S., Allain J.P. // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 18207. https://doi.org/10.1038/srep18207
  16. Чичерская А.Л., Пупышев А.А. // Аналитика и контроль. 2015. Т. 19. С. 230. https://doi.org/10.15826/analitika.2015.19.3.003
  17. Amirov I.I., Izumov M.O., Naumov V.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron, Neutron Tech. 2016. V. 10. P. 855. https://doi.org/10.1134/S1027451016040236
  18. Sobolewski M.A., Olthoff J.K., Wang Y. // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. P. 3966. https://doi.org/10.1063/1.370298
  19. Amirov I.I., Izumov M.O., Naumov V.V., Gorlachev E.S. // J. Phys. D. 2021. V. 54. P. 065204. https://doi.org/10.1088/1361-6463/abc3ed
  20. Eckstein W. Computer Simulation of Ion-Solid Interaction. Berlin: Springer, 1991. 279 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-73513-4
  21. Laegreid N., Wehner G.K. // J. Appl. Phys. 1961. V. 32. P. 365. https://doi.org/10.1063/1.1736012
  22. Yamamura Y., Tawara H. // Atomic Data Nucl. Data Tables. 1996. V. 62. P. 149. https://doi.org/10.1006/adnd.1996.0005
  23. Сычева А.А., Воронина Е.Н. // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исслед. 2020. № 8. С. 61. https://doi.org/10.31857/S1028096020080166
  24. Qin X.V., Ting Y-H., Wendt A.E. // Plasma Sources Sci. Technol. 2010. V. 19. P. 065014. https://doi.org/10.1088/0963-0252/19/6/065014
  25. Colligon J.S., Farrell G., Bachurin V.I., Yurasova V.E. // Rad. Effects. 1996. V. 138. P. 195. https://doi.org/10.1080/10420159608211522
  26. Murray J.L., McAlister A.J. // Bull. Alloy Phase Diagrams. 1984. V. 5. P. 74. https://doi.org/10.1007/BF02868729
  27. Shipman P.D., Bradley R.M. // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. P. 085420. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.085420

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальные зависимости скорости распыления пленок Al (1), AК1 (2) и Si (3) от средней энергии ионов Ar+.

Скачать (76KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Энергетические зависимости коэффициентов распыления Al (1) и Si (2), полученные с помощью программы TRYDIN.

Скачать (87KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображения исходной пленки (а) и облученной ионами Ar+ с энергией 60 эВ (б). На вставках — изображения, полученные с помощью АСМ.

Скачать (890KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изображения поверхности исходной пленки (а, б) и после облучения ионами Ar+ с энергией 45 эВ (в, г), полученные с использованием вторичных ионов Si+ (а, в) и Al+ (б, г).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Элементы высокоэнергетической части оже-спектра поверхности исходной пленки АК1 (а) и после распыления ионами Ar+ с энергией 60 эВ (б).

Скачать (136KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение Si в приповерхностном слое: а – исходной пленки (1) и после распыления ионами Ar+ с энергией Е = 100 эВ в течение t = 2 мин (2), Е = 40 эВ, t = 6 мин (3); б — исходной пленки (1) и после распыления ионами Ar+ с энергией Е = 45 эВ в течение t = 4 (2), 6 (3), 12 мин (4).

Скачать (218KB)
Метаданные

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