Исследование состава пересыщенных по кремнию слоев нитрида кремния с помощью вторично-ионной масс-спектрометрии

Об авторах:

Журавский Дмитрий Валерьевич, заведующий лабораторией пучково-плазменных технологий Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Тюменского государственного университета
Ласкин Геннадий Павлович, заведующий лабораторией электронной и зондовой микроскопии Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Тюменского государственного университета
Мисиюк Кирилл Валерьевич, лаборант лаборатории пучково-плазменных технологий Научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Тюменского государственного университета
Удовиченко Сергей Юрьевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; научный руководитель лаборатории мемристорных материалов, Центр природовдохновленного инжиниринга, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; udotgu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3583-7081

Аннотация:

Исследован элементный состав пересыщенных растворов кремния в нитриде кремния. Пересыщенные растворы создавались двумя способами: магнетронным распылением кремниевого катода в присутствии реактивного газа азота и имплантацией ионов кремния в полученные образцы стехиометрического состава SiN1.33 толщиной 60 нм при дозах облучения порядка (2-5)·1016см-2. Эти технологии позволят в дальнейшем формировать методом равновесных и быстрых термических обработок структуры «нанокристаллы Si в диэлектрике», предназначенные для создания высокоэффективного электролюминесцентного источника света в оптоэлектронике. Проведены предварительные исследования однородности состава полученных пленок нитрида кремния при их послойном распылении пучком ионов галлия. С помощью вторично-ионной масс-спектрометрии получено распределение элементов по толщине пересыщенного кремнием слоя нитрида кремния и распределение имплантированных ионов кремния по толщине слоя нитрида кремния стехиометрического состава. Точность измерений превышает точность метода обратного резерфордовского рассеяния. Исследования состава полученных наноматериалов позволяют оптимизировать режимы отработанных пучково-плазменных технологий для создания светоизлучающих материалов на кремнии с требуемыми параметрами.

Список литературы:

1. Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М.: Энергоатомиздат. 1989. 328 с.

2. Берлин Е.В., Двинин С.А., Сейдман Л.А. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок. М.: Техносфера, 2007. 93 c.

3. Сейдман Л.А. Механизм роста пленок нитрида кремния при реактивном магнетронном распылении // Электронная техника. 1985. Сер. 2. №5 (178). С. 44-47.

4. Сейдман Л.А. Получение пленок нитрида кремния реактивным распылением на постоянном токе // Электронная промышленность. 1984. №4 (132). С. 15-20.

5. Колесов Е.И., Сейдман Л.А. Способ плазменного реактивного нанесения пленок в вакууме // Авторское свидетельство от 15.07.1994. № 1163656.

6. Гриценко В. А. Атомная структура аморфных нестехиометрических нитридов и оксидов кремния // Успехи физических наук. 2008. Т. 178 Б. №7. С. 727-737.

7. Ефремов М.Д., Володин В.А., Марин Д.В., Аржанникова С.А., Камаев Г.Н., Кочубей С.А., Попов А.А. Вариация края поглощения света в пленках SiNx с кластерами кремния // Физика и техника полупроводников. 2008. Т. 42. №2. С. 202-207.

8. Кадыржанов К.К., Комаров Ф.Ф., Погребняк А.Д., Русаков В.С., Туркебаев Т.Э. Ионно-лучевая и ионно-плазменная модификация материалов. М.: Издательство Московского университета, 2005. 640 с.

9. Ласкин Г.П., Кузнецов А.П. Моделирование процесса ионно-плазменного легирования // Вестник Тюменского государственного университета. 2010. №6. С. 64-67.

10. Ласкин Г.П. Создание компьютерной программы для моделирования процесса ионно-плазменного легирования // М-лы международной науч.-практич. конф., посв. 40-летию НИИ ПФП им. А.Н. Севченко БГУ «Прикладные проблемы оптики, информатики, радиофизики и физики конденсированного состояния». Мн., 28 февраля 2011.С. 138-139.