Исследование аморфизации кремния ионами ксенона с использованием просвечивающей электронной микроскопии и моделирования методом Монте-Карло

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Для аморфизации монокристаллической кремниевой подложки использованы ионы ксенона с энергией 5 и 8 кэВ. Образцы поперечного сечения облученных областей исследованы методом просвечивающей электронной микроскопии в режиме светлого поля и на основе анализа полученных изображений определены толщины аморфизированных слоев. Моделирование процесса ионной бомбардировки выполнено методом Монте-Карло, которое с использованием модели критической плотности дефектов позволило получить теоретические оценки толщин этих слоев. Результаты вычислений сравнивали с экспериментальными данными. Показано, что моделирование методом Монте-Карло с приемлемой точностью описывает процесс аморфизации монокристаллического кремния ускоренными ионами ксенона низких энергий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. В. Подорожний

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: lemi@miee.ru
Россия, Зеленоград, Москва

А. В. Румянцев

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Email: lemi@miee.ru
Россия, Зеленоград, Москва

Н. И. Боргардт

Национальный исследовательский университет “МИЭТ”

Email: lemi@miee.ru
Россия, Зеленоград, Москва

Д. К. Миннебаев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: lemi@miee.ru
Россия, Москва

А. Е. Иешкин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: lemi@miee.ruро
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ghosh B., Ray S.C., Pattanaik S., Sarma S., Mishra D.K., Pontsho M., Pong W. F. // J. Phys. D. 2018. V. 51. № 9. P. 095304. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aaa832
  2. Vasquez L., Redondo-Cubero A., Lorenz K., Palomares F.J., Cuerno R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2022. V. 34. № 33. P. 333002. https://doi.org/10.1088/1361-648X/ac75a1
  3. Hlawacek G., Veligura V., van Gastel R., Poelsema B. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2014. V. 32. № 2. P. 020801. https://doi.org/10.1116/1.4863676
  4. Petrov Y.V., Vyvenko O.F. // Beilstein J. Nanotechnol. 2015. V. 6. № 1. P. 1125. https://doi.org/10.3762/bjnano.6.114
  5. Cherepin V.T. Secondary Ion Mass Spectroscopy of Solid Surfaces. CRC Press, 2020. 138 p. https://doi.org/10.1201/9780429070327
  6. Sawyer W.D., Weber J., Nabert G., Schmälzlin J., Habermeier H.-U. // J. Appl. Phys. 1990. V. 68. P. 6179. https://doi.org/10.1063/1.346908
  7. Fleisher E.L., Norton M.G. // Heterog. Chem. Rev. 1996. V. 3. № 3. P. 171. https://doi.org/10.1002/(SICI)1234-985X(199609) 3:33.0.CO;2-D
  8. Smith N.S., Notte J.A., Steele A.V. // MRS Bull. 2014. V. 39. № 4. P. 329. https://doi.org/10.1557/mrs.2014.53
  9. Höflich K., Hobler G., Allen F.I. et al. // Appl. Phys. Rev. 2023. V. 10. № 4. https://doi.org/10.1063/5.0162597
  10. Donovan E.P., Hubler G.K., Waddell C.N. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1987. V. 19–20. P. 590. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(87)80118-0
  11. Mikhailenko M.S., Pestov A.E., Chkhalo N.I., Zorina M.V., Chernyshev A.K., Salashchenko N.N., Kuznetsov I.I. // Appl. Opt. 2022. V. 61. № 10. P. 2825. https://doi.org/10.1364/AO.455096
  12. Van Leer B., Genc A., Passey R. // Microsc. Microanal. 2017. V. 23. № 1. P. 296. https://doi.org/10.1017/S1431927617002161
  13. Kelley R., Song K., Van Leer B., Wall D., Kwakman L. // Microsc. Microanal. 2013. V. 19. № 2. P. 862. https://doi.org/10.1017/S1431927613006302
  14. Rumyantsev A.V., Borgardt N.I., Prikhodko A.S., Chaplygin Yu.A. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 540. P. 148278. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148278
  15. Wittmaack K., Oppolzer H. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2011. V. 269. № 3. P. 380. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.11.025
  16. Румянцев А.В., Приходько А.С., Боргардт Н.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2020. № 9. P. 103. https://doi.org/10.31857/S1028096020090174
  17. Huang J., Löffler M., Moeller W., Zschech E. // Microelectron. Reliab. 2016. V. 64. P. 390. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2016.07.087
  18. Румянцев А.В., Боргардт Н.И., Волков Р.Л. // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исслед. 2018. № 6. С. 102. https://doi.org/10.7868/S0207352818060197
  19. Li Y.G., Yang Y., Short M.P., Ding Z.J., Zeng Z., Li J. // Sci. Rep. 2015. V. 5. № 1. P. 18130. https://doi.org/10.1038/srep18130
  20. Cerva H., Hobler G. // J. Electrochem. Soc. 1992. V. 139. № 12. P. 3631. https://doi.org/10.1149/1.2069134
  21. Huang J., Loeffler M., Muehle U., Moeller W., Mulders J.J.L., Kwakman L.F.Tz., Van Dorp W.F., Zschech E. // Ultramicroscopy. 2018. V. 184. P. 52. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2017.10.011
  22. Mayer J., Giannuzzi L.A., Kamino T., Michael J. // MRS Bull. 2007. V. 32. № 5. P. 400. https://doi.org/10.1557/mrs2007.63
  23. Eckstein W. Computer Simulation of Ion-Solid Interactions: Berlin–Heidelberg: Springer, 1991. 296 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-73513-4
  24. Mutzke A., Bandelow G., Schmid K. News in SDTrimSP Version 5.05, 2015. 46 p.
  25. Wilson W.D., Haggmark L.G., Biersack J.P. // Phys. Rev. B. 1977. V. 15. № 5. P. 2458. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.15.2458
  26. Oen O.S., Robinson M.T. // Nucl. Instrum. Methods. 1976. V. 132. P. 647. https://doi.org/10.1016/0029-554X(76)90806-5
  27. Lindhard J., Scharff M. // Phys. Rev. 1961. V. 124. № 1. P. 128. https://doi.org/10.1103/PhysRev.124.128
  28. Süle P., Heinig K.-H. // J. Chem. Phys. 2009. V. 131. P. 204704. https://doi.org/10.1063/1.3264887
  29. Mutzke A., Eckstein W. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2008. V. 266. № 6. P. 872. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.01.053
  30. Wittmaack K. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. № 23. P. 235211. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.235211

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Светлопольные ПЭМ-изображения слоев кремния, аморфизированных ионами ксенона с энергией 5 (а) и 8 кэВ (в), с наложенными на них усредненными нормированными профилями интенсивности и их производными; соответствующие изображениям профили интенсивности (1) и расчетные нормированные распределения концентраций вакансий (2) и (3) (б), (г). Вблизи правого края изображений находятся области защитного слоя Pt + a-C, на графиках середины переходных областей между кристаллом и аморфным слоем отмечены сплошными вертикальными линиями, а положения поверхностей образцов — штриховыми линиями.

Скачать (386KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025