Formation of ultra-smooth highly orientated ZnO films on amorphous surface (SiO2/Si) by magnetron sputtering

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The influence of temperature of amorphous SiO2/Si substrates on the formation of ultra-smooth highly oriented ZnO(0001) films by direct current magnetron sputtering has been studied. It has been shown that ZnO films obtained at a substrate temperature of 500°С have a lamellar shape of crystallites regardless of the growth rate in the range 1–7 nm/s. This feature of the crystallite morphology is associated with the minimum root-mean-square surface roughness of 0.9 nm for traditional high-speed deposition methods. The ultra-smooth surface of the films and the lamellar shape of the ZnO crystallites are mainly due to the two-dimensional mechanism of film formation under conditions of charging the growing surface in the magnetron discharge plasma.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. М. Ismailov

Dagestan State University

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Makhachkala

Т. А. Guidalaeva

Dagestan State University

Email: amuslimov@mail.ru
Russian Federation, Makhachkala

А. E. Muslimov

Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, National Research Centre “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: amuslimov@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography

Russian Federation, Moscow

Yu. V. Grigoriev

Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: amuslimov@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography

Russian Federation, Moscow

V. М. Kanevsky

Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: amuslimov@mail.ru

Shubnikov Institute of Crystallography

Russian Federation, Moscow

References

  1. Özgür Ü., Alivov Y. I., Liu C., Teke A., ReshchikovM. A., DoğanS., Morkoç H. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. № 4. Р. 041301. https://doi.org/10.1063/1.1992666
  2. Borysiewicz M.A. // Crystals. 2019. V. 9. P. 505. https://doi.org/10.3390/cryst9100505
  3. Kołodziejczak-Radzimska A., Jesionowski T. // Materials. 2014. V. 7. № 4. Р. 2833. https://doi.org/10.3390/ma7042833
  4. Hu Y.-H., Chen Y.-C., Xu H.-J., Gao H., Jiang W.-H., Hu F.,Wang Y.-X. // Engineering. 2010. V. 2. № 12. Р. 973. https://doi.org/10.4236/eng.2010.212124
  5. Bach L.G., Nguyen N.G., Ho V.T. // Int. J. Photoen. 2016. V. 2016. Р. 1217576. https://doi.org/10.1155/2016/1217576
  6. Romero R., Leinen D., Dalchiele E. A., Ramos-Barrado J. R., Martin, F. // Thin Solid Films. 2006. V. 515. № 4. Р. 1942. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.07.152
  7. Martin P.M., Good M.S., Johnston J.W., Posakony G.J., Bond L.J., Crawford S.L. // Thin Solid Films. 2000. V. 379. № 1–2. Р. 253. https://doi.org/10.1016/s0040-6090(00)01339-0
  8. Peverini L., Ziegler E., Bigault T., KozhevnikovI. // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 045445. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.045445
  9. Gupta I., Mohanty B.C. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. Р. 33136. https://doi.org/10.1038/srep33136
  10. Пщелко Н.С., Водкайло Е.Г., Томаев В.В., Клименков Б.Д., Кошевой В.Л., Белорус А.О. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 100. https://doi.org/10.6060/tcct.2017608.5649
  11. Vamsi K.K., Dutta V., Paulson P.D. // Thin Solid Films. 2003. V. 444. № 1–2. Р. 17. https://doi.org/10.1016/s0040-6090(03)00916-7
  12. Уразалиев У.С., Иванов Р.Д., Галкин Б.Д. // Электронная техника. 1970. Сер. 3. Вып. 3. С. 116.
  13. Исмаилов А.М., Эмирасланова Л.Л., Рабаданов М.Х., Рабаданов М.Р., Алиев И.Ш. // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44. Вып. 12. С. 52. https://doi.org/10.21883/PJTF.2018.12.46291.16792
  14. Larbah Y., Adnane M., Sahraoui T. // Mater. Sci.–Poland. 2015. V. 33. № 3. P. 491. https://doi.org/10.1515/msp-2015-0062
  15. Горелик Х.П., Хови А., Пэшли Д., Уэлан М. Электронная микроскопия тонких кристаллов. Москва: Мир, 1968. 574 с.
  16. Shcherbachev K.D., Voronova M.I. // Mater. Electronics Engin. 2022. V. 25. № 1. Р. 92. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-1-92-102
  17. Александров Л.Н. Полупроводниковые пленки для микроэлектроники. Новосибирск: Наука, 1977. 248 с.
  18. Соловьев А.А., Захаров А.Н., Работкин С.В., Оскомов К.В., Сочугов Н.С. // Физика и xимия обработки материалов. 2009. № 2. С. 58. http://apelvac.com›f/38/93/2-2009.pdf
  19. Лютович А.С. Ионно-активированная кристаллизация пленок. Ташкент: Фан, 1982. 148 с.
  20. Mattox D.M. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1989. V. 7. № 3. Р. 1105. https://doi.org/10.1116/1.576238
  21. Pentti N., Kapran A., Hama N., Martin Č., Zdeněk H., Henrik P., Daniel L. // J. Vac. Sci. Technol. А. 2024. V. 42. № 2. Р. 023006. https://doi.org/10.1116/6.0003408
  22. Бериш Р., Виттмак К. Распыление под действием бомбардировки частицами. Характеристики распыленных частиц, применения в технике. Вып. III. / Ред. Бериш Р., Виттмак К. Москва: Мир, 1998. 551 с.
  23. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. М.: Радио и связь, 1982. 72 с.
  24. Debdyuti M., Sourav B. // Phys., Mater., Appl. 2022. V. 22. № 830. Р. 38. https://doi.org/10.3390/s22030820
  25. Xianglian L., Xuan C., Ziwei Y., He X., Chuanyu Z., Xueyong W. // Sens. Diagn. 2023. V. 2. P. 507. https://doi.org/10.1039/d2sd00203e

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences