Formation of Zn-Containing Clusters in Implanted Si3N4 Film

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of the synthesis and study of Zn-containing clusters at the interface of a Si3N4/Si film implanted with 64Zn+ ions with a dose of 5 × 1016 cm–2 and an energy of 40 are presented. The Si3N4 film was preliminarily deposited on a silicon substrate from chemical vapor. Then, the implanted samples 10 × 10 mm in size were annealed in an oxidizing atmosphere (in air) with a step of 100°C for 1 h at each step in the temperature range 400–800°C. To study the profiles of zinc during annealing, the Rutherford backscattering method was used. The structure and composition of the film were studied using scanning electron microscopy in combination with energy dispersive spectroscopy, as well as photoluminescence. After implantation, individual clusters of metallic zinc with a size of about 100 nm or less were recorded near the surface of the Si3N4 film. It has been established that, during annealing, Zn clusters grow in the sample and the phase of metallic Zn gradually transforms into phases of its oxide ZnO and then, presumably, Zn2SiO4 silicide. After annealing at a temperature of 700°C, which is the most optimal for obtaining the ZnO phase, zinc oxide сlusters about 100 nm in size are formed in the Si3N4 film. A peak appears in the photoluminescence spectrum at a wavelength of 370 nm due to exciton luminescence in zinc oxide. After annealing at 800°C, the ZnO phase degrades and, presumably, the zinc silicide phase Zn2SiO4 is formed.

About the authors

A. N. Tereshchenko

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Author for correspondence.
Email: tan@issp.ac.ru
Russia, 142432, Moscow region, Chernogolovka

V. V. Privezentsev

Federal Research Center “Scientific Research Institute for System Analysis RAS”

Email: tan@issp.ac.ru
Russia, 117218, Moscow

A. A. Firsov

Federal Research Center “Scientific Research Institute for System Analysis RAS”

Email: tan@issp.ac.ru
Russia, 117218, Moscow

V. S. Kulikauskas

Lomonosov Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Email: tan@issp.ac.ru
Russia, 119991, Moscow

V. V. Zatekin

Lomonosov Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Email: tan@issp.ac.ru
Russia, 119991, Moscow

M. I. Voronova

National Technological Institute “MISiS”

Email: tan@issp.ac.ru
Russia, 119049, Moscow

References

  1. Nickel N.H., Terukov E. Zinc Oxide – A Material For Micro- and Optoelectronic Applications. Dordrecht: Springer, 2005.
  2. Özgür Ü., Alivov Ya. I., Liu C. et al. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. P. 041301.
  3. Кузьмина И.П., Никитенко В.А. Оксид цинка. Получение и свойства. M.: Нaукa, 1984. 166 с.
  4. Litton C.W., Collins T.C., Reynolds D.S. Zinc Oxide Materials for Electronic and Optoelectronic Device Application. Chichester: Wiley, 2011.
  5. Liu Y.X., Liu Y.C., Shen D. et al. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 240. P. 152.
  6. Urfa Y., Çorumlu V., Altındal A. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 264. P. 124473.
  7. Sirelkhatim S., Mahmud A., Seeni N.H.M. et al. // Nano-Micro Lett. 2015. V. 7. P. 219.
  8. Inbasekaran S., Senthil R., Ramamurthy G., Sastry T.P. // Int. J. Innov. Res. Sci. Engin. Technol. 2014. V. 3. P. 8601.
  9. Smestad G.P., Gratzel M. // J. Chem. Educ. 1998. V. 75. P. 752.
  10. Straumal B.B., Mazilkin A.A., Protasova S.G. et al. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 205206.
  11. Amekura H., Ohnuma M., Kishimoto N., Buchal Ch., Mantl S. // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. P. 114309.
  12. Amekura H., Takeda Y., Kishimoto N. // Mater. Lett. 2011. V. 222. P. 96.
  13. Yang J., Liu X., Yang L. et al. // J. Alloys Compd. 2009. V. 485. P. 743.
  14. Shen Y., Li Z., Zhang X. et al. // Opt. Mater. 2010. V. 32. Iss. 9. P. 961.
  15. Zatsepin D., Zatsepin A., Boukhvalov D.W. et al. // J. Non-Cryst. Solids. 2016. V. 432. P. 183.
  16. Jiang C.Y., Sun X.W., Lo G.Q. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 263501.
  17. Privezentsev V.V., Makunin A.V., Batrakov A.A. et al. // Semiconds. 2018. V. 52. P. 645.
  18. Kim S., Kim H., Jung S. et al. // J. Alloys. Compd. 2016. V. 663. P. 419.
  19. Ziegler J.F., Biersack J.P. SRIM 2008 (http://www.srim.org).
  20. Pelleg J. // Solid Mechanics and Its Applications. Springer Series / Ed. Barber J.R. 2016. V. 221. P. 423.
  21. Lin B., Fu Z., Jia Y. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. P. 943.
  22. Rodnyi P.A., Khodyuk I.V. // Opt. Spectr. 2011. V. 111. Iss. 5. P. 776.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (93KB)
3.

Download (106KB)
4.

Download (525KB)
5.

Download (52KB)
6.

Download (2MB)
7.

Download (55KB)
8.

Download (190KB)

Copyright (c) 2023 А.Н. Терещенко, В.В. Привезенцев, А.А. Фирсов, В.С. Куликаускас, В.В. Затекин, М.И. Воронова

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».