Insights into high-dose helium implantation of silicon

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper reports an analysis of surface morphology variation and cavity band formation in silicon single crystal induced by ion implantation and post-implantation annealing in different regimes. Critical implantation doses required to promote surface erosion are determined for samples subjected to post-implantation annealing and in absence of post-implantation treatment. For instance, implantation with helium ions to fluences below 3 × 1017 He+/cm2 without post-implantation annealing does not affect the surface morphology; while annealing of samples implanted with fluences of 2 × 1017 He+/cm2 and higher promotes flaking.

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Создание пористых структур методом имплантации ионами гелия очень привлекательно для технологий современной электроники. Наиболее исследованным в настоящий момент является применение пористых структур для решения проблем оптоэлектроники и геттерирования металлических примесей в кремнии [1–3]. В связи с этим большинство работ в данной области посвящено ионной имплантации кремния средними и малыми дозами ионов гелия [1–17]. Отметим, что использование высокодозной имплантации в сочетании с высокотемпературным отжигом позволяет создавать приповерхностные слои с развитой пористостью, открывая новые возможности для производства структур кремния-на-изоляторе (SOI) и кремний-ни-на-чем (SON) [18].

В ходе многочисленных экспериментов по имплантации малых и средних доз [2, 3, 5, 7, 8, 11, 13] гелия были установлены основные закономерности зарождения и эволюции пористости в кремнии в зависимости от дозы и температуры имплантации, длительности и температуры постимплантационного отжига. Известно, что при низких флюенсах имплантации (≤5 × 1015) образовавшиеся HemVn-кластеры диссоциируют при низких температурах [19], препятствуя образованию пузырьков. При высоких флюенсах (≥1 × 1016см–2) зарождение пузырьков происходит непосредственно во время ионной имплантации [2, 7, 20]. Увеличение флюенса имплантации вызывает не только рост пузырьков, но и увеличение концентрации гелия в решетке, дополнительно увеличивающего напряжения в поверхностном слое. При достижении критического флюенса высокие напряжения в тонком имплантированном слое приводят к поверхностной эрозии по механизмам блистеринга (вспучивания) и флекинга (образования чешуек (отслоения)) [21–24]. Несмотря на большой объем проведенных исследований по ионной имплантации кремния гелием, данные об изменении морфологии поверхности кремния в процессе формирования и эволюции пористости практически отсутствуют. Высокотемпературный отжиг (300–1000°С) имплантированного гелием кремния вызывает снижение объемной плотности и увеличение размера гелиевых пузырьков, которые происходят по механизму миграции/коалесценции [12, 16] или при совместной активации механизмов переконденсации и миграции/коалесценции [17]. В отличие от металлов, при увеличении температуры одновременно с ростом размеров пузырьков в кремнии происходит десорбция атомов гелия как из пузырьков, так и из материала в целом [1, 2, 4, 6, 9, 10, 16]. Десорбция гелия в зависимости от его концентрации в пузырьках может начинаться при относительно низких (~700°С) температурах [1, 6, 9, 10, 16, 25]. В связи с этим наблюдаемые полости, образующиеся в результате имплантации гелием и последующего высокотемпературного отжига, могут содержать различное количество гелия или не содержать его вовсе. Поскольку электронно-микроскопические изображения не позволяют различить, является ли полость газонаполненной (пузырьком) или свободной от газа (порой), будем употреблять термин поры/пузырьки, чтобы описать полости безотносительно количества содержащегося в них газа.

Таким образом, ожидается, что при высокодозной имплантации кремния ионами гелия с последующим постимплантационным отжигом финальная пористая структура будет представлена массивами пузырьков различной морфологии и размера. При этом сохранение целостности поверхности, необходимое для создания структур типа SOI и SON, не очевидно, и будет в большой степени определяться параметрами сформированной пористости и, как следствие, режимами имплантации и отжига. Основной задачей настоящей работы является одновременное исследование закономерностей изменения морфологии поверхности и параметров пористости кремния при высокодозной имплантации ионами гелия и последующего отжига в различных режимах и определение критических параметров имплантации, ниже которых не происходит нарушения поверхности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы и методика ионной имплантации. Монокристаллические пластины (100)Si были имплантированы в сканирующем режиме ионами He+ c энергией 50 кэВ флюенсами (1–3) × 1017 см–2 на установке ИЛУ-100 (Россия). Согласно расчетам с использованием программного пакета SRIM-2013 [26] в режиме полных каскадов (Ed(Si) = 20.5 эВ [27]) пик повреждений и проективный пробег ионов He+ с энергией 50 кэВ лежат на глубине 401 и 460 нм соответственно. Увеличение флюенса от 1 до 3 × 1017 см–2 приводит к увеличению максимальной концентрации гелия от 8.7 до 26.2 ат. % и повреждающей дозы от 7.3 до 21.7 сна (рис. 1, табл. 1).

 

Рис. 1. Профили распределения внедренного He и повреждающей дозы по глубине образца Si, имплантированного флюенсом 1 × 1017 см–2.

 

Таблица 1. Расчетные значения максимальной концентрации He и повреждающей дозы после имплантации образцов Si ионами He+ в различных режимах

Флюенс имплантации, см–2

Проективный пробег ионов He+(Rp), нм

Максимальная концентрация He, ат. %

Пик повреждений, нм

Максимальная повреждающая доза, сна

1 × 1017

460

8.7

400

7.3

2 × 1017

17.5

14.5

3 × 1017

26.2

21.7

 

Сканирование образцов пучком ионов гелия проводили одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях: в горизонтальной плоскости с помощью электростатического отклонения пучка, в вертикальной – механическим методом. Вследствие относительно медленного механического сканирования пучком поверхности образцов в вертикальной плоскости в процессе имплантации происходил циклический нагрев образцов от 100 до 160°С. Циклическое изменение температуры приводило к циклическому изменению давления газа в пузырьках и, как следствие, к изменению механических свойств кремния из-за малоцикловой усталости материала. Постимплантационный отжиг образцов был выполнен в кварцевой печи в атмосфере азота при температуре 1000°С в течение 1 ч. Для исследования влияния температуры на эрозию поверхности провели дополнительный отжиг образца, имплантированного флюенсом 2 × 1017 см2 при температуре 700°С.

Методы исследования. Исследование топографии поверхности монокристаллического кремния после ионной имплантации и отжигов проводили с использованием растрового электронно-ионного микроскопа (РЭМ) Scios (ThermoFisher Scientific, США) в режиме вторичных электронов. Подготовку поперечных срезов для исследований методом просвечивающей и просвечивающей растровой электронной микроскопии (ПЭМ и ПРЭМ соответственно) осуществляли методом lift-out с помощью фокусированного ионного пучка в растровом электронно-ионном микроскопе HeliosNanoLab™ 600i (FEI, США). Во избежание повреждения поверхности перед подготовкой поперечного среза на поверхность образцов был напылен защитный слой Pt толщиной ~1 мкм. Полученные поперечные срезы были ориентированы параллельно плоскостям {110} Si. Исследования поперечных срезов осуществляли методами ПЭМ и ПРЭМ на микроскопе Osiris (Thermo Fisher Scientific, США), оборудованном высокоугловым кольцевым темнопольным детектором (ВКТД) (Fischione, США) и рентгеновским энергодисперсионным спектрометром Super X (ChemiSTEM, Bruker, США). Для обработки и анализа изображений использовали программные пакеты Gatan Digital Micrograph (Gatan, США), ImageJ (Plugin Weka trainable segmentation [28]) и ESVision (FEI, США).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Растровая электронная микроскопия. Исследования морфологии поверхности имплантированных образцов показали, что имплантация с одновременным циклическим нагревом ионным пучком до флюенса < 3 × 1017 см–2 не приводит к поверхностной эрозии. Начиная с флюенса 3 × 1017 см–2 происходит разрушение поверхности по механизму флекинга (рис. 2а, 2б). Поврежденные области достигают размеров ~5620 мкм2. После отжига при 700°С (рис. 2в, 2г) поврежденные участки поверхности наблюдаются после имплантации флюенсом 2 × 1017 He+/см2. Наибольший размер поврежденных участков составляет ~110 мкм2, причем в таких участках обнаруживается открытая пористость с размерами пор/пузырьков от 10 до 160 нм. Значительная часть пор/пузырьков имеет нерегулярную форму, указывая на происходящую в процессе отжига коалесценцию. После отжига при температуре 1000°С (рис. 2д, 2е) также наблюдаются признаки интенсивного флекинга, наибольший размер поврежденных участков составляет ~140 мкм2. Размер пор/пузырьков в поврежденных участках в пределах погрешности совпадает с аналогичным для образца, отожженного при 700°С. Имплантация с наименьшим использованным в данной работе флюенсом 1 × 1017 см2 и последующий высокотемпературный отжиг при 1000°С не вызывают эрозию поверхности монокристалического кремния (рис. 2ж, 2з). В табл. 2 представлены результаты количественного расчета площади поврежденных участков поверхности для всех исследованных образцов.

 

Рис. 2. РЭМ-изображение монокристаллических пластин Si после имплантации и отжига в различных режимах: а, б – имплантация флюенсом 3 × 1017 см–2 без отжига, в, г – имплантация флюенсом 2 × 1017 см–2 после отжига при 700°С, д, е – имплантация флюенсом 2 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С, ж, з – имплантация флюенсом 1 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С; а, в, д, ж – общий вид поверхности образцов, б, г, е, з – зоны, подверженные блистерингу/флекингу; 1 – области поверхности без признаков разрушения, 2 – области поверхности, подверженные блистерингу/флекингу (примеры указаны прямоугольниками на панелях а, в, д, ж).

 

Таблица 2. Расчетные значения площади участков, подвергнутых флекингу после имплантации образцов Si ионами He+ в различных режимах

Флюенс имплантации + температура отжига

Площадь участков, подвергнутых флекингу, %

3 × 1017 см–2 без отжига

81.1

2 × 1017 см–2 + 700°С

29.4

2 × 1017см–2 + 1000°С

36.7

1 × 1017 см–2 + 1000°С

0

 

Таким образом, проведенные исследования методом РЭМ показали, что при высокодозной имплантации кремния ионами гелия в исследованных режимах основное влияние на эрозию поверхности кремния оказывает флюенс имплантации, а не температура постимплантационного отжига. С точки зрения сохранения целостности поверхностного слоя кремния критический флюенс, при превышении которого наблюдается поверхностная эрозия кремния, – ниже 3 × 1017 He+/см2 и 2 × 1017 He+/см2 для образцов без и после постимплантационного отжига соответственно.

Просвечивающая электронная микроскопия. На рис. 3 показаны ПЭМ- и ПРЭМ ВКТД-изображения образцов, имплантированных флюенсами 3 × 1017 см–2 (рис. 3а, 3б) без отжига, 2 × 1017 см–2 (рис. 3в, 3г) и 1 × 1017 см–2 (рис. 3д, 3е) после отжига при 1000°С.

 

Рис. 3. Светлопольные ПЭМ/ВКТД ПРЭМ-изображения монокристаллических пластин Si после имплантации и отжига в различных режимах: а, б – имплантация флюенсом 3 × 1017 см–2 без отжига, в, г – имплантация флюенсом 2 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С, д, е – имплантация флюенсом 1 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С; а, в, д – светлопольные ПЭМ-изображения, б, г, е – ВКТД ПРЭМ-изображение.

 

Анализ полученных ПЭМ/ПРЭМ-изображений показал наличие развитой пористой структуры для всех исследованных образцов. Поры/пузырьки неравномерно распределены по глубине имплантированного слоя и имеют различную форму. Наибольший размер пор/пузырьков зафиксирован на расстоянии, соответствующем проективному пробегу ионов гелия, а именно на глубинах от исходной поверхности 466, 450 и 430 нм для образцов, имплантированных в режимах 3 × 1017 см–2 без отжига, 2 × 1017 см–2 и 1 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С соответственно. В области проективного пробега ионов гелия для образцов, имплантированных в режимах 3 × 1017 см–2 без отжига и 2 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С, наблюдаются параллельные поверхности образца цепочки пор/пузырьков с узкими перемычками размером <5 нм или без них (рис. 2в, 2г). Размер пор/пузырьков в цепочках достигает ~60 и 155 нм для образцов, имплантированных в режимах 3 × 1017 см–2 без отжига и 2 × 1017 см–2 после отжига 1000°С соответственно. В области проективного пробега цепочек пор/пузырьков не обнаружено для образца, имплантированного в режиме 1 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С; на данной глубине присутствуют только крупные поры/пузырьки с четкой огранкой и размерами до 82 нм. До и после проективного пробега ионов гелия для всех исследованных образцов наблюдается относительно мелкая пористость размерами ~2–20 нм. Гистограмма распределения пор/пузырьков по размерам в образцах после высокотемпературного отжига, имплантированных флюенсами 1 × 1017 см–2 и 2 × 1017 см–2, представлена на рис. 4а.

 

Рис. 4. Гистограммы распределения для образцов после отжига при 1000°С, имплантированных флюенсами 1 × 1017 см–2 и 2 × 1017 см–2: a – диаметра пор/пузырьков в полном имплантированном слое, б – среднего диаметра пор/пузырьков в зависимости от глубины их залегания

 

Максимум распределения соответствует среднему диаметру пор/пузырьков 25.4 и 30.4 нм для образцов, имплантированных флюенсами 1 × 1017 и 2 × 1017 см–2 соответственно. Вследствие неравномерного распределения пор/пузырьков по размерам вдоль пробега ионов гелия для корректного определения среднего размера была построена дополнительная зависимость среднего размера пор/пузырьков от глубины их залегания. Имплантированный в описанных выше режимах слой кремния был разделен на три подслоя глубиной 250 нм каждый. На рис. 4б показана гистограмма зависимости среднего размера пор/пузырьков от глубины их залегания. Согласно данной гистограмме увеличение флюенса с 1 × 1017 до 2 × 1017 см–2 приводит к увеличению среднего размера пор/пузырьков с 34.9 до 49.6 и с 11.2 до 15.0 нм в диапазоне глубин 250–500 и 500–750 нм соответственно.

Форма пор/пузырьков изменяется в зависимости от их размера (рис. 5). Для пор/пузырьков размером ≤15–20 нм она близка к сферической (рис. 5а, 5б). У пор/пузырьков большего размера огранка ярко выражена (рис. 5в): большие грани параллельны плоскостям {111}, а малые грани не являются плоскими, но близки к параллельности плоскостям {100}. В области проективного пробега ионов гелия цепочки пор/пузырьков располагаются параллельно поверхности. Форма пор/пузырьков, составляющих данные цепочки, нерегулярная эллиптическая; большая ось эллипса параллельна исходной поверхности образца (рис. 5г).

 

Рис. 5. ПЭМ-изображения высокого разрешения монокристаллических пластин Si после имплантации флюенсом 2 × 1017 см–2 и отжига при 1000°С: а, б – поры/пузырьки размером ≤15–20 нм, в – поры/пузырьки вблизи проективного пробега ионов с выраженной огранкой, г – поры/пузырьки, составляющие цепочки.

 

Как видно на рис. 5, в области, прилегающей к порам/пузырькам большого размера, отмечается образование аморфных зон (области со светло-серым контрастом). Для установления природы аморфных зон проведен энергодисперсионный рентгеновский микроанализ (ЭРМ). Распределение элементов в области, содержащей аморфные зоны для образца, имплантированного флюенсом 2 × 1017 после отжига при 1000°С, выявленное методом ЭРМ, приведено на рис. 6. Анализ результатов ЭРМ показал, что в аморфных зонах (рис. 6б) отмечается заметное снижение содержания кремния; увеличения содержания кислорода и присутствия примесей не установлено.

 

Рис. 6. ПРЭМ-изображение образцов, полученное с использованием ВКТД (а), ЭРМ-распределение элементов вдоль линии 1 (б) и карты распределения элементов ЭРМ: Si (в) и O (г).

 

ПЭМ-изображения высокого разрешения (ВРПЭМ) образца, имплантированного флюенсом 2 × 1017 см–2 и отожженного при 1000°С, представлены на рис. 7: а, б – граница крупной поры/пузырька, окруженной аморфным материалом до и после ЭРМ-картирования в течение 10 мин соответственно.

 

Рис. 7. ПЭМ-изображения высокого разрешения образцов после имплантации флюенсом 2 × 1017 см–2 и отжига при 1000°С: а – до воздействия электронного пучка, б – после воздействия электронного пучка с энергией 200 кэВ в сканирующем режиме в течение 10 мин.

 

Как видно из представленных изображений, в процессе съемки воздействие электронного пучка с энергией 200 кэВ приводит к кристаллизация аморфных зон. Аналогичный эффект наблюдался в работе [29], в которой показано, что изолированные аморфные зоны, созданные облучением ионами Xe+ c энергией 50 кэВ, кристаллизовались под действием электронного пучка с энергиями от 50 до 300 кэВ. Отметим, что эффект нагрева образцов электронным пучком в процессах кристаллизации был исключен; в этой работе предполагалось, что повышение температуры кремния в процессе облучения электронным пучком составляет 0.3°С при энергии электронов 200 кэВ.

Уменьшение содержания кремния в отсутствие повышения содержания кислорода по данным ЭРМ и наличие эффекта кристаллизации под действием электронного пучка по данным ВРПЭМ в приповерхностных областях больших пор/пузырьков позволяют однозначно заключить, что аморфные области образуются в процессе пробоподготовки.

Наряду с развитой системой пор/пузырьков на всех исследованных образцах наблюдаются единичные, типичные для имплантированного кремния дефекты [13, 30, 31], а именно стержнеобразные дефекты {113} (рис. 8а) и дефекты упаковки с плоскостями габитуса {111} (рис. 8б). Такие дефекты обнаружены по всей глубине имплантированного слоя; их низкая плотность, по-видимому, обусловлена высокой температурой и длительностью постимплантационного отжига.

 

Рис. 8. ПЭМ-изображения высокого разрешения образцов после имплантации флюенсом 2 × 1017 см–2 и отжига при 1000°С: а – стержневые дефекты в плоскостях {113}, б – дефекты упаковки в плоскостях {111}.

 

Проведенные исследования методом ПЭМ позволяют установить, что в использованных условиях имплантации и отжига происходит формирование развитой неоднородной по глубине 0–700 нм пористости. В приповерхностной области располагается слой с относительно мелкой пористостью, наибольший размер пор/пузырьков наблюдается на глубине проективного пробега ионов гелия. На глубинах, больших, чем проективный пробег, размер пор/пузырьков в пределах погрешности совпадает с размером пор/пузырьков в приповерхностном слое. Форма пор/пузырьков определяется их размером; поры большого размера имеют характерную огранку, соответствующую форме усеченного октаэдра. Такая форма является типичной и равновесной для кремния [3, 31]. Обнаруженные в настоящей работе аморфные зоны, окружающие поры/пузырьки большого размера, представляют собой артефакт пробоподготовки. Установлено, что увеличение флюенса с 1 × 1017 до 2 × 1017 см–2 приводит к наиболее интенсивному (~41%) росту среднего размера пор/пузырьков на глубине проективного пробега. Для образцов, имплантированных флюенсами 3 × 1017 см–2 без отжига и 2 × 1017 см–2 после отжига, на глубине проективного пробега вследствие интенсивного роста и коалесценции происходит образование цепочек пор/пузырьков, параллельных поверхности. Размер пор/пузырьков в цепочках по данным ПЭМ совпадает с размером открытой пористости на поврежденных участках по данным РЭМ. Следовательно, образование цепочек пор/пузырьков, является причиной наблюдаемого интенсивного флекинга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Высокодозная имплантация монокристаллического кремния ионами гелия с последующим высокотемпературным отжигом при 1000°С приводит к образованию развитой пористой структуры образцов в использованном диапазоне флюенсов 1–2 × 1017 см–2. Начиная с флюенса 2 × 1017 см–2 происходит формирование цепочек пор, расположенных параллельно поверхности, с наибольшим размером пор ~155 нм. Морфология поверхности кремния, имплантированного в режиме 1 × 1017 см–2 после отжига при 1000°С, не изменяется, увеличение флюенса до 2 × 1017 см–2 приводит к интенсивной поверхностной эрозии кремния по механизму флекинга. Несмотря на то что не удалось получить неразрушенного поверхностного слоя кремния, имплантированного большой дозой гелия, определены критические дозы имплантации для образцов без и с постимплантационным отжигом, при превышении которых наблюдаются нарушения поверхностного слоя. Для предотвращения этого явления необходимы дальнейшие методы оптимизации параметров имплантации и отжига, такие как метод последовательных имплантаций докритических доз ионов гелия и отжигов.

Работа выполнена в рамках Государственного задания НИЦ “Курчатовский институт”.

×

About the authors

P. A. Aleksandrov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

O. V. Emelyanova

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

S. G. Shemardov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

D. N. Khmelenin

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. L. Vasiliev

National Research Center “Kurchatov Institute”; Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of National Research Center “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Follstaedt D.M., Myers S.M., Petersen G.A., Medernach J.W. // J. Electron Mater. 1996. V. 25. № 1. P. 157. https://doi.org/10.1007/BF02666190
  2. Raineri V., Fallica P.G., Percolla G. et al. // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. № 6. P. 3727. https://doi.org/10.1063/1.359953
  3. Raineri V., Saggio M., Rimini E. // J. Mater. Res. 2000. V. 15. № 7. P. 1449. https://doi.org/10.1557/JMR.2000.0211
  4. Griffioen C.C., Evans J.H., De Jong P.C., Van Veen A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1987. V. 27. № 3. P. 417. https://doi.org/10.1016/0168-583X(87)90522-2
  5. Evans J.H., Van Veen A., Griffioen C.C. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1987. V. 28. № 3. P. 360. https://doi.org/10.1016/0168-583X(87)90176-5
  6. Corni F., Nobili C., Ottaviani G. et al. // Phys. Rev. B. 1997. V. 56. № 12. P. 7331. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.56.7331
  7. Fichtner P.F.P., Kaschny J.R., Yankov R.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. № 6. P. 732. https://doi.org/10.1063/1.118251
  8. Fichtner P.F.P., Kaschny J.R., Behar M. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1999. V. 148. № 1. P. 329. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00714-9
  9. Corni F., Calzolari G., Frabboni S. et al. // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. № 3. P. 1401. https://doi.org/10.1063/1.369335
  10. Cerofolini G.F., Calzolari G., Corni F. et al. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 15. P. 10183. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.10183
  11. Da Silva D.L., Fichtner P.F.P., Peeva A. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2001. V. 175–177. P. 335. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(00)00567-X
  12. Evans J.H. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2002. V. 196. № 1. P. 125. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)01290-9
  13. David M.L., Beaufort M.F., Barbot J.F. // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. № 3. P. 1438. https://doi.org/10.1063/1.1531814
  14. Pizzagalli L., David M.L., Bertolus M. // Model. Simul. Mat. Sci. Eng. 2013. V. 21. № 6. P. 065002. https://doi.org/10.1088/0965-0393/21/6/065002
  15. Liu L., Xu X., Li R. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2019. V. 456. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2019.06.034
  16. Ono K., Miyamoto M., Kurata H. et al. // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. № 13. P. 135104. https://doi.org/10.1063/1.5118684
  17. Pizzagalli L., Dérès J., David M.-L., Jourdan T. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2019. V. 52. № 45. P. 455106. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab3816
  18. Ogura A. // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. № 25. P. 4480. https://doi.org/10.1063/1.1586783
  19. Van Veen A., Schut H., Hakvoort R.A. et al. // MRS Online Proceedings Library. 1994. V. 373. № 1. P. 499. https://doi.org/10.1557/PROC-373-499
  20. Myers S.M., Bishop D.M., Follstaedt D.M. et al. // MRS Online Proceedings Library. 1992. V. 283. № 1. P. 549. https://doi.org/10.1557/PROC-283-549
  21. Was G.S. Fundamentals of Radiation Materials Science. New York: Springer, 2017. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3438-6
  22. Kótai E., Pászti F., Manuaba A. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1987. V. 19–20. P. 312. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(87)80063-0
  23. Qian C., Terreault B. // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. № 10. P. 5152. https://doi.org/10.1063/1.1413234
  24. Li B., Zhang C., Zhou L. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2008. V. 266. № 24. P. 5112. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.09.016
  25. Alix K., David M.-L., Dérès J. et al. // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. № 10. P. 104102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.104102
  26. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. № 11. P. 1818. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
  27. Griffin P.J. // 16th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS). 2016. P. 1. https://doi.org/10.1109/RADECS.2016.8093101
  28. Arganda-Carreras I., Kaynig V., Ruedenet C. et al. // Bioinformatics. 2017. V. 33. № 15. P. 2424. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx180
  29. Jenc̆ic̆ I., Bench M.W., Robertson I.M., Kirk M.A. // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. № 2. P. 974. https://doi.org/10.1063/1.360764
  30. Han W.T., Liu H.P., Li B. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 455. P. 433. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.05.228
  31. Yang Z., Zou Z., Zhang Z. et al. // Materials. 2021. V. 14. № 17. P. 5107. https://doi.org/10.3390/ma14175107

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Profiles of the distribution of implanted He and damaging dose over the depth of a Si sample implanted with a fluence of 1 × 1017 cm–2.

Download (103KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. SEM image of single-crystal Si wafers after implantation and annealing in different modes: a, b – implantation with fluence of 3 × 1017 cm–2 without annealing, c, d – implantation with fluence of 2 × 1017 cm–2 after annealing at 700°C, d, f – implantation with fluence of 2 × 1017 cm–2 after annealing at 1000°C, g, h – implantation with fluence of 1 × 1017 cm–2 after annealing at 1000°C; a, c, d, g – general view of the sample surface, b, d, f, h – zones subject to blistering/flaking; 1 – surface areas without signs of destruction, 2 – surface areas subject to blistering/flaking (examples are indicated by rectangles in panels a, c, d, g).

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Bright-field TEM/HTDT STEM images of single-crystal Si wafers after implantation and annealing in different modes: a, b – implantation with a fluence of 3 × 1017 cm–2 without annealing, c, d – implantation with a fluence of 2 × 1017 cm–2 after annealing at 1000°C, d, f – implantation with a fluence of 1 × 1017 cm–2 after annealing at 1000°C; a, c, d – bright-field TEM images, b, d, f – HTDT STEM image.

Download (719KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution histograms for samples after annealing at 1000°C, implanted with fluences of 1 × 1017 cm–2 and 2 × 1017 cm–2: a – pore/bubble diameter in the entire implanted layer, b – average pore/bubble diameter depending on their depth

Download (98KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. High-resolution TEM images of single-crystal Si wafers after implantation with a fluence of 2 × 1017 cm–2 and annealing at 1000°C: a, b – pores/bubbles ≤15–20 nm in size, c – pores/bubbles near the projective range of ions with pronounced faceting, d – pores/bubbles constituting chains.

Download (353KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. STEM image of the samples obtained using VKTD (a), ERM distribution of elements along line 1 (b) and ERM element distribution maps: Si (c) and O (d).

Download (486KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. High-resolution TEM images of samples after implantation with a fluence of 2 × 1017 cm–2 and annealing at 1000°C: a – before exposure to the electron beam, b – after exposure to an electron beam with an energy of 200 keV in scanning mode for 10 min.

Download (184KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. High-resolution TEM images of samples after implantation with a fluence of 2 × 1017 cm–2 and annealing at 1000°C: a – rod defects in the {113} planes, b – stacking faults in the {111} planes.

Download (354KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».