Везде

Микроструктура островковых пленок Al на Si(111) при магнетронном напылении: влияние температуры подложки

Вы можете
Код статьи
S0544126924040063-1
DOI
10.31857/S0544126924040063
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Ломов А. А.
  • Аффилиация: НИЦ “Курчатовский институт”
Том/ Выпуск
Том 53 / Номер выпуска 4
Страницы
335-345
Аннотация
Представлены результаты структурных исследований островковых пленок Al толщиной 20–50 нм, сформированных магнетронным распылением на подложках Si(111) в среде аргона при давлении 6⋅10–3 мбар и температуре от 20 до 500°C. Исследования морфологии и микроструктуры пленок проведены методами XRD, SEM, EDS и TEM. Установлено, что большинство островков представляют собой кристаллиты Al {001} и Al {111} с размерами 10–100 нм, по-разному сопряженными с Si(111). При комнатной температуре подложки на ней эпитаксиально формируются только кристаллиты Al {001}. Эпитаксиальный рост кристаллитов Al {111} начинает преобладать с увеличением температуры подложки выше 400°C. Показано влияние температуры подложки Si(111) на процесс эпитаксии кристаллитов, динамику их формы и структурное совершенство. Установлено, что эпитаксиально связанные с подложкой кристаллиты испытывают для Al {001} и Al {111} деформацию ε = 7⋅10–3 и ε = –2⋅10–3 соответственно. Показано, что в островковых пленках Al на Si(111) зависимость количества центров кристаллизации и скорость роста частиц от температуры переохлаждения согласуются с Зонной моделью кристаллизации. В то же время наблюдается смещение характерных температур для границ зон из-за свойств подложки. Это надо учитывать при инженерии морфологии поверхности и структурного совершенства кристаллитов в островковых магнетронных пленках Al.
Ключевые слова
алюминий кремний магнетронное распыление эпитаксия морфология микроструктура рентгеновская дифракция РЭМ и ПЭМ микроскопия
Дата публикации
26.07.2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
61

Библиография

  1. 1. Ж.И. Алферов. УФН, 172, 1068. 2002. DOI: 10.3367/UFNr.0172.200209e.1068
  2. 2. S. Saini, P. Ashok, A. Verma. Appl. Phys. Lett., 124, 011105. 2024. DOI: 10.1063/5.0175803
  3. 3. G. Hass, M.H. Francombe, J.L. Vossen. Physics of Thin Films. Advances in Research and Development. (Academic Press, NY, USA. 1982.
  4. 4. B.S. Sunil, P. Bellanger, S. Roques, A. Slaoui, A.G. Ulyashin, C. Leuvrey, A.R. Bjorge. 2016 International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC). Marrakech, Morocco. 2016. P. 214–219. DOI: 10.1109/IRSEC.2016.7983910
  5. 5. W.-S. Liao, Si-Ch. Lee. J. Appl. Phys., 81, 7793. 1997. DOI: 10.1063/1.365389
  6. 6. U. Barajas-Valdes, O. Marcelo Suárez. Crystals, 11(5), 492. 2021. DOI: 10.3390/cryst11050492
  7. 7. T. Greibe, M. Stenberg, C. Wilson, T. Bauch, V. Shumeiko, P. Delsing. Phys. Rev. Lett., 106, 097001. 2011.
  8. 8. M. Tarasov, L. Kuzmin, N. Kaurova. Instrum. Exp. Tech., 52(6), 877. 2009. DOI: 10.1134/S0020441209060220
  9. 9. L. Olausson, P. Olausson, E. Lind. Appl. Phys. Lett., 124, 042601. 2024. DOI: 10.1063/5.0182485
  10. 10. I.E. Merkulova. J. Phys.: Conf. Ser., 2119, 012121. 2021. DOI: 10.1088/1742-6596/2119/1/012121
  11. 11. S.E. Booth, C.D. Marsh, Kanad Mallik, V. Baranauskas, J.M. Sykes, P R. Wilshaw. J. Vac. Sci. Technol. B, 21, 316. 2003. DOI: 10.1116/1.1532025
  12. 12. E.A. Khramtsova, A.V. Zotov, A.A. Saranin, S.V. Ryzhkov, A.B. Chub, V.G. Lifshits. Appl. Surf. Sci., 82/83, 576. 1994. DOI: 10.1016/0169-4332(94)90278-X
  13. 13. C. Grupp, A. Taleb-Ibrahimi. J. Vac. Sci. Technol. A, 16, 2683. 1998. DOI: 10.1116/1.581400
  14. 14. I.V. Markov. Crystal Growth for beginners. 2nd Ed. World Scientific Publishing Co. Pte.Ltd., New Jersey, London, Singapure. 2003.
  15. 15. C. Eisenmenger-Sittner. Growth Control and Thickness Measurement of Thin Films, Encyclopedia of Applied Physics. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2019. DOI: 10.1002/3527600434.eap809
  16. 16. A.A. Lomov, D.M. Zakharov, M.A. Tarasov, A.M. Chekushkin, A.A. Tatarintsev, D.A. Kiselev, T.S. Ilyina, A.E. Seleznev. Tech. Phy., 68(7), 833. 2023. DOI: 10.61011/TP.2023.07.56624.83-23
  17. 17. J.M. Poate, K.N. Tu, J.W. Mayer. Thin Films–Interdiffusion and Reactions. John Wiley and Sons, Inc. New York, Chichester, Toronto. 1978.
  18. 18. R.E. Reed-Hill. Physical Metallurgy Principles. 2-nd Edition. Van Nostrand, New York, USA. 1981.
  19. 19. A.W. Fortuin, P.F.A. Alkemade, A.H. Verbruggen, A.J. Steinfort, H. Zandbergen, S. Radelaar. Surface Science, 366(2), 285. 1996. DOI: 10.1016/0039-6028(96)00824-2
  20. 20. K. Barmak, K. Coffey. Metallic films for electronic, optical and magnetic applications. Woodhead Publishing Lim., Cambridge, UK. 2013.
  21. 21. А.Е. Лейкин, Б.И. Родин. Материаловедение. Высшая школа, М. 1971.
  22. 22. B.A. Movchan, and A.V. Demchishin. Phys. Met. Metallogr. 28, 83. 1969.
  23. 23. M. Ohring. Materials Science of Thin Films. Deposition and Structure. Academic Press, Hoboken, NJ, USA. 2002.
  24. 24. André Anders. Thin Solid Films, 518(15), 4087. 2010. DOI: 10.1016/j.tsf.2009.10.145
  25. 25. J.A. Thornton. Ann. Rev. Mater. Sci., 7, 239. 1977. DOI: 10.1146/annurev.ms.07.080177.001323
  26. 26. N. Kaiser. Appl. Opt., 41(16), 3053. 2002. DOI: 10.1364/AO.41.003053
  27. 27. C. D’Anterroches. Microscopy of Semiconducting Materials 1983, Third Oxford Conference on Microscopy of Semiconducting Materials. St Cathernine’s College, Oxford, 1983. P. 95. DOI: 10.1201/9781003069614
  28. 28. M.-A. Hasan, G. Radnoczi, J.-E. Sundgren. Vacuum, 41(4–6), 11221. 1990. DOI: 10.1016/0042–207X(90)93886-N
  29. 29. S.C. Tjong, H. Chen. Mater. Sci. and Eng.: R, 45(1), 1. 2004. DOI: 10.1016/j.mser.2004.07.001
  30. 30. H.J. Wen, M. Dahne-Prietsch, A. Bauer, M.T. Cuberes, I. Manke, G. Kaindl. J. Vac. Sci. Techn. A, 13, 2399. 1995. DOI: 10.1116/1.579480
  31. 31. M. Sosnowski, S. Ramac, W.L. Brown, Y.O. Kim. Appl. Phys. Lett., 65, 2943. 1994. DOI: 10.1063/1.112541
  32. 32. P.N.H. Nakashima. The Crystallography of Aluminum and Its Alloys in Encyclopedia of Aluminum and Its Alloys ed. by G.E. Totten, M Tiryakioğlu, O. Kessler. Boca Raton: CRC Press, 2018. P. 488–586. DOI: 10.1201/9781351045636-140000245
  33. 33. Y. Horio. Jpn. J. Appl. Phys., 38, 4881. 1999. DOI: 10.1143/JJAP.38.4881
QR
Перевести