Article · Physics of the Solid State · January 1, 2017

Рентгеновская рефлектометрия и моделирование параметров эпитаксиальных пленок SiC на Si(111), выращенных методом замещения атомов

Sergey A. Kukushkin, К. Х. Нусупов, А.В. Осипов, Н. Б. Бейсенханов, Dina I. Bakranova

Abstract

Впервые методами рентгеновской рефлектометрии, ИК-спектроскопии и атомно-силовой микроскопии, (АСМ) проведено комплексное исследование структуры и состава нанослоев SiC. Пленки SiC были синтезированы новым методом топохимического замещения атомов подложки при различных температурах и давлениях рабочего газа CO на поверхности высокоомного, низкодислокационного монокристаллического кремния n-типа ориентации (111). На основании анализа и обобщения экспериментальных данных, полученных с использованием методов рентгеновской рефлектометрии, ИК-спектроскопии и АСМ предложена структурная модель пленок SiC на Si. Согласно данной модели пленки карбида кремния состоят из ряда параллельных подложке слоев, напоминающих "слоеный пирог". Экспериментально определен состав и толщина каждого слоя, входящего в структуру пленки. Обнаружено, что во всех образцах присутствует в сверхстехиометрическом состоянии углерод, однако, его структура существенно различна для образцов, синтезированных при температурах 1250oC и 1330oC, соответственно. В первом случае поверхность пленок насыщена кремниевыми вакансиями и углеродом, находящимся в структурно "рыхлой" форме, напоминающей углерод в состоянии HOPG. В пленках, выращенных при температуре 1330oC, углерод находится в плотной структуре, приближающейся по плотности к алмазу. С.А. Кукушкин и А.В. Осипов благодарят за финансовую поддержку РФФИ (гранты NN 15-0306155, 16-29-03149-офи-м). Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б. и Бакранова Д.И. благодарят за финансовую поддержку Комитет науки МОН РК (гранты ГР NN 0262/ГФ4, 4327/ГФ4; 2015-2017 гг.). Часть экспериментальных исследований проводились при использовании оборудования Уникальной научной установки (УНУ) "Физика, химия и механика кристаллов и тонких пленок" ФГУН ИПМаш РАН. DOI: 10.21883/FTT.2017.05.44391.379

Silicon Carbide Semiconductor TechnologiesSemiconductor materials and interfacesDiamond and Carbon-based Materials Researchsilicon carbidesilicon vacancylayer-by-layer growth

Рентгеновская рефлектометрия и моделирование параметров эпитаксиальных пленок SiC на Si(111), выращенных методом замещения атомов

Abstract

More by Dina Bakranova