Проблемы высокодозной ионной имплантации ионов гелия в кремний

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассмотрены закономерности изменения морфологии поверхности и развития пористой структуры монокристаллического кремния в зависимости от режимов ионной имплантации и отжига. Определены критические дозы имплантации для образцов до и после постимплантационного отжига, при которых наблюдается эрозия поверхности: имплантация ионами гелия до флюенса ниже 3 × 1017 He+/см2 без пост-имплантационного отжига не изменяет морфологию поверхности монокристаллического кремния; отжиг образцов, имплантированных флюенсом 2 × 1017 He+/см2 и выше, вызывает флекинг (образование чешуек (отслоение)).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. А. Александров

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва

О. В. Емельянова

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва

С. Г. Шемардов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва

Д. Н. Хмеленин

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва

А. Л. Васильев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Профили распределения внедренного He и повреждающей дозы по глубине образца Si, имплантированного флюенсом 1 × 1017 см–2.

Скачать (103KB)
Метаданные
3. 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).

Скачать (1MB)
Метаданные
4. 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.

Скачать (719KB)
Метаданные
5. 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

Скачать (98KB)
Метаданные
6. 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.

Скачать (353KB)
Метаданные
7. 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).

Скачать (486KB)
Метаданные
8. 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.

Скачать (184KB)
Метаданные
9. 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}.

Скачать (354KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».