1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 11, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 11, стр. 24-32

Влияние алюминия на структуру и электрические свойства аморфных алмазоподобных кремний-углеродных пленок

А. И. Попов a, b, *, А. Д. Баринов a, b, **, В. М. Емец a, Д. А. Зезин a, b, Т. С. Чуканова a, В. П. Афанасьев a, М. А. Семенов-Шефов a, В. А. Терехов c, Э. П. Домашевская c, М. Ю. Пресняков d, М. А. Шапетина e

a Национальный исследовательский университет “МЭИ”
111250 Москва, Россия

b Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН
119991 Москва, Россия

c Воронежский государственный университет
394006 Воронеж, Россия

d Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
123182 Москва, Россия

e Московский педагогический государственный университет
119991 Москва, Россия

* E-mail: popovai2009@gmail.com
** E-mail: barinovad@mpei.ru

Поступила в редакцию 21.12.2022
После доработки 20.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

Исследовано влияние слабо образующего карбиды металла – алюминия – на фазовый состав, структуру и электрофизические свойства аморфных алмазоподобных кремний-углеродных пленок. Проведено сравнение полученных результатов с влиянием на те же характеристики карбид-образующих переходных металлов – титана и гафния. Показано, что влияние алюминия и переходных металлов на структуру и свойства кремний-углеродных пленок принципиально различно. Введение алюминия в широком диапазоне концентраций, в отличие от переходных металлов, не приводит к образованию в пленках нанокристаллической фазы. Концентрационные зависимости электропроводности при введении алюминия имеют плавный, монотонный характер, а при введении переходных металлов – ярко выраженный перколяционный, а абсолютные значения изменений электропроводности различаются на порядки. Проведенный комплекс исследований позволил сделать заключение, что причины указанных различий обусловлены взаимодействием вводимых металлов с разными химическими элементами пленки. Атомы переходных металлов взаимодействуют, в основном, с атомами углерода с образованием высокопроводящих нанокристаллов карбидов. В противоположность этому атомы алюминия в основном взаимодействуют с атомами кислорода и формируют аморфную фазу оксида алюминия.

Ключевые слова: аморфные кремний-углеродные пленки, алюминий, переходные металлы, структура, фазовый состав, электропроводность, диэлектрические потери.

Список литературы

  1. Meškinis Š., Tamulevičien’e A. // Mater. Sci. 2011. V. 17. № 4. P. 358. https://doi.org/10.5755/j01.ms.17.4.770

  2. Vencatraman C., Goel A., Lei R., Kester D., Outten C. // Thin Solid Films. 1997. V. 308–309. P. 173. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(97)00384-2

  3. Mangolini F., Krick B.A., Jacobs T.D.B., Khanal S.R., Streller F., McClimon J.B., Hilbert J., Prasad S.V., Scharf T.W., Ohlhausen J.A., Lukes J.R., Sawyer W.G., Carpick R.W. // Carbon. 2018. V. 130. P. 127. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.12.096

  4. Zavedeev E.V., Zilova O.S., Shupegin M.L., Barinov A.D., Arutyunyan N.R., Roch T., Pimenov S.M. // Appl. Phys. A. 2016. V. 122. P. 961. https://doi.org/10.1007/s00339-016-0508-7

  5. Bociaga D., Sobczyk-Guzenda A., Szymanski W., Jedrzejczak A., Jastrzebska A., Olejnik A., Swiatek L., Jastrzebski K. // Vacuum. 2017. V. 143. P. 395. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.06.027

  6. Величко М.А., Гладких Ю.П. // Науч. ведомости Белгородского НИУ: Сер. Математика. Физика. 2016. № 6 (227). Вып. 42. С. 115.

  7. Barinov A.D., Popov A.I., Presnyakov M.Yu. // Inorg. Mater. 2017. V. 53. № 7. P. 690. https://doi.org/10.1134/S0020168517070019

  8. Popov A.I., Barinov A.D., Presniakov M.Y. // J. Nanoelectronics Optoelectronics. 2015. V. 9. № 6. P. 787. https://doi.org/10.1166/jno.2014.1678

  9. Frolov V.D., Pimenov S.M., Zavedeev E.V., Konov V.I., Lubnin E.N., Kirpienko G.G. // J. Surf. Invest. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2007. V. 1. № 3. P. 3203. https://doi.org/10.1134/S1027451007030135

  10. Шупегин М.Л. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 2. С. 28.

  11. Белогорохов А.И., Додонов А.М., Малинкович М.Д., Пархоменко Ю.Н., Смирнов А.П., Шупегин М.Л. // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2007. № 1. С. 69.

  12. Попов А.И., Баринов А.Д., Емец В.М., Кастро Арта Р.А., Колобов А.В., Кононов А.А., Овчаров А.В., Чуканова Т.С. // ФТТ. 2021. Т. 63. № 11. С. 1844.

  13. Пресняков М.Ю., Попов А.И., Усольцева Д.С., Шупегин М.Л., Васильев А.Л. // Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9. № 7–8. С. 59. https://doi.org/10.1134/S1995078014050139

  14. Naumkin A.V., Kraut-Vass A., Gaarenstroom S.W., Powell C.J. // NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database. Version 4.1. 2012. https://doi.org/10.18434/T4T88K

  15. Попов А.И., Афанасьев В.П., Баринов А.Д., Бодиско Ю.Н., Грязев А.С., Мирошникова И.Н., Пресняков М.Ю., Шупегин М.Л. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 9. С. 49. https://doi.org/10.1134/S0207352819090129

  16. Jansson U., Lewin E. // Thin Solid Films. 2013. V. 536. P. 1. https://doi.org/10.1016/J.TSF.2013.02.019

  17. Bouabibsa I., Lamri S., Sanchette F. // Coatings. 2018. V. 8. Iss. 10. P. 370. https://doi.org/10.3390/coatings8100370

  18. Попов А.И., Баринов А.Д., Емец В.М., Чуканова Т.С., Шупегин М.Л. // ФТТ. 2020. Т. 62. Вып. 10. С. 1612.

  19. Popov A. Disordered Semiconductors: Physics and Applications (2nd Edition). Pan Stanford Publishing, 2018. 330 p. https://doi.org/10.1201/b22346

  20. Борисова Т.М., Кастро Р.А. // Труды МФТИ. 2013. Т. 5. № 1. С. 21.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал