Ионно-кластерная обработка поверхности монокристаллических кремния и германия под углом 60°

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассмотрено формирование самоупорядоченных наноструктур на поверхности монокристаллических кремния и германия с помощью ионно-кластерной обработки. Использованы низкоэнергетические кластерные ионы аргона для более эффективного наноструктурирования поверхности мишеней. С помощью атомно-силового микроскопа проанализирована морфология поверхности мишеней до и после обработки ионно-кластерным пучком аргона. Показано, что обработка низкоэнергетическими кластерными ионами аргона при угле падения 60° относительно нормали к поверхности приводит к эффективному наноструктурированию поверхности кремния и германия при глубине травления, соизмеримой с амплитудой наноструктур. Приведены параметры шероховатости (среднеквадратичная шероховатость и максимальный перепад высот) исходной и обработанных поверхностей мишеней. Проведено сравнение периодов и амплитуд наноструктур, сформированных на поверхностях кремния и германия. Определено, что для дозы облучения 1 × 1015 см–2 период наноструктур на поверхностях монокристаллического кремния и германия составляет около 200 нм, в случае германия период больше. Амплитуда наноструктур на поверхности кремния и германия составила около 65 и 50 нм соответственно. После обработки кластерными ионами аргона формируется более развитая поверхность монокристаллического кремния по сравнению с германием.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Николаев

Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: i.nikolaev@nsu.ru
Россия, Новосибирск

Н. Г. Коробейщиков

Новосибирский государственный университет

Email: korobei@nsu.ru
Россия, Новосибирск

А. В. Лапега

Новосибирский государственный университет

Email: i.nikolaev@nsu.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Bao S.Y., Wang Y., Lina K., Zhang L., Wang B., Sasangka W.A., Lee K.E.K., Chua S.J., Michel J., Fitzgerald E., Tan C.S., Lee K.H. // J. Semicond. 2021. V. 42. № 2. Р. 023106. https://doi.org/10.1088/1674-4926/42/2/023106
  2. Haller E.E. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2006. V. 8. Iss. 4–5. P. 408. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2006.08.063
  3. Toriumi A., Nishimura T. // Jpn. J. Appl. Phys. 2018. V. 57. № 1. P. 010101. https://doi.org/10.7567/JJAP.57.010101
  4. Chason E., Mayer T.M., Kellerman B.K., McIlroy D.T., Howard A.J. // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. P. 3040. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.72.3040
  5. Ziberi B., Cornejo M., Frost F., Rauschenbach B. // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. Р. 224003. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/22/224003
  6. Teichmann M., Lorbeer J., Ziberi B., Frost F., Rauschenbach B. // New J. Phys. 2013. V. 15. Р. 103029. https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/10/103029
  7. Perkinson J.C., Madi C.S., Aziz M.J. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2013. V. 31. Р. 021405. http://doi.org/10.1116/1.4792152
  8. Lopez-Cazalilla A., Chowdhury D., Ilinov A., Mondal S., Barman P., Bhattacharyya S.R., Ghose D., Djurabekova F., Nordlund K., Norris S. // J. Appl. Phys. 2018. V. 123. Р. 235108. https://doi.org/10.1063/1.5026447
  9. Toyoda N., Yamada I. // AIP Conf. Proc. 2006. V. 866. P. 210. https://doi.org/10.1063/1.2401497
  10. Popok V.N., Barke I., Campbell E.E.B., Meiwes-Broer K.-H. // Surf. Sci. Rep. 2011. V. 66. P. 347. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2011.05.002
  11. Yamada I. // Materials Processing by Cluster ion Beams: History, Technology, and Applications. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016.
  12. Иешкин A.E., Толстогузов А.Б., Коробейщиков Н.Г., Пеленович В.О., Черныш В.С. // Успехи физических наук. 2021. Т. 192. C. 722. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.06.038994 (Ieshkin A.E., Tolstoguzov A.B., Korobeishchikov N.G., Pelenovich V.O., Chernysh V.S. // Phys. Usp. 2022. V. 65. P. 677. https://doi.org/10.3367/UFNe.2021.06.038994).
  13. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Roenko M.A., Atuchin V.V. // Appl. Phys. A. 2018. V. 124. P. 833. https://doi.org/10.1007/s00339-018-2256-3
  14. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Atuchin V.V., Prosvirin I.P., Kapishnikov A.V., Tolstogouzov A., Fu D.J. // Mater. Res. Bull. 2023. V. 158. Р. 112082. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2022.112082
  15. Ieshkin A.E., Kireev D.S., Ermakov Yu.A., Trifonov A.S., Presnov D.E., Garshev A.V., Anufriev Yu.V., Prokhorova I.G., Krupenin V.A., Chernysh V.S. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2018. V. 421. P. 27. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.02.019
  16. Teo E.J., Toyoda N., Yang C., Bettiol A.A., Teng J.H. // Appl. Phys. A. 2014. V. 117. P. 719. https://doi.org/10.1007/s00339-014-8728-1
  17. Коробейщиков Н.Г., Николаев И.В., Роенко М.А. // ПЖТФ. 2019. Т. 45, № 6. С. 30. https://doi.org/10.21883/PJTF.2019.06.47496.17646 (Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Roenko M.A. // Tech. Phys. Lett. 2019. V. 45. No.3. P. 274. https://doi.org/10.1134/S1063785019030295).
  18. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Roenko M.A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2019. V. 438. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.10.019
  19. Lozano O., Chen Q.Y., Tilakaratne B.P., Seo H.W., Wang X.M., Wadekar P.V., Chinta P.V., Tu L.W., Ho N.J., Wijesundera D., Chu W.K. // AIP Adv. 2013. V. 3. Р. 062107. https://doi.org/10.1063/1.4811171
  20. Sumie K., Toyoda N., Yamada I. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2013. V. 307. P. 290. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2013.01.087
  21. Tilakaratne B.P., Chen Q.Y., Chu W.K. // Materials. 2017. V. 10. Р. 1056. https://doi.org/10.3390/ma10091056
  22. Toyoda N., Tilakaratne B., Saleem I., Chu W.K. // Appl. Phys. Rev. 2019. V. 6. Р. 020901. https://doi.org/10.1063/1.5030500
  23. Zeng X., Pelenovich V., Xing B., Rakhimov R., Zuo W., Tolstogouzov A., Liu C., Fu D., Xiao X. // Beilstein J. Nanotechnol. 2020. V. 11. P. 383. https://doi.org/10.3762/bjnano.11.29
  24. Pelenovich V., Zeng X., Rakhimov R., Zuo W., Tian C., Fu D., Yang B. // Mater. Lett. 2020. V. 264. Р. 127356. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127356
  25. Ieshkin A., Kireev D., Ozerova K., Senatulin B. // Mater. Lett. 2020. V. 272. Р. 127829. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127829
  26. Kireev D.S., Ryabtsev M.O., Tatarintsev A.A., Ieshkin A.E. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2022. V. 520. P. 8. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.03.017
  27. Иешкин А.Е., Ильина Т.С., Киселев Д.А., Сенатулин Б.Р., Скрылева Е.А., Suchaneck G., Пархоменко Ю.Н. // Физика твердого тела. 2022. Т. 64, Вып. 10. С. 1489. https://doi.org/10.21883/FTT.2022.10.53095.384 (Ieshkin A.E., Ilina T.S., Kiselev D.A., Senatulin B.R., Skryleva E.A., Suchaneck G., Parkhomenko Yu.N.//Phys. Solid State. 2022. V. 64. Iss. 10. P. 1465. https://doi.org/10.21883/PSS.2022.10.54237.384).
  28. Nikolaev I.V., Korobeishchikov N.G. // Applied Nano. 2021. V. 2. P. 25. https://doi.org/10.3390/applnano2010003
  29. Kirkpatrick A., Kirkpatrick S., Walsh M., Chau S., Mack M., Harrison S., Svrluga R., Khoury J. //Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2013. V. 307. P. 281. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.11.084

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. 3D АСМ-изображения исходной (а, в) и наноструктурированной (б, г) поверхности монокристаллических образцов Si (а, б) и Ge (в, г), размер области 2 × 2 мкм.

Скачать (523KB)
Метаданные

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