АТОМДЫ АЛМАСТЫРУ ӘДІСІ АРҚЫЛЫ СИНТЕЗДЕЛГЕН, КРЕМНИЙ КАРБИДІ ҚАБЫРШАҒЫНЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ

Бұл жұмыста, құрамында кристалды β-SiC және 2H-SiC фазалары бар монокристалды кремний карбидті қабыршақтар атомды алмастыру әдісі арқылы Si (100) плитасының беткі аймағында синтезделді. Қабыршақтар арнайы зертханалық электр пешінде 20 минут бойы 0,8 Па қысымда СО газының ағысында 20 минут ішінде синтезделді. Қабыршақтар арнайы зертханалық электр пешінде 0,8 Па қысымда СО газының ағысында 1250°С температурасында 20 минут ішінде синтезделді. Жоғары сезімталды рентгендік дифракция және инфрақызыл спектроскопия әдістерін қолдана отырып, құрылымдық жетілдірудің жоғары дәрежесі бар SiC нанокристалдарының болуы көрсетілген. Бұл нанокристалдар “SiC пленка - Si субстрат” интерфейсінде де, кеуектердің ішкі беттерін жабу үшін кремний субстратының ішінде де орналасуы мүмкін. Si-C байланыстарының шамамен 80 % кремний карбиді кристалды фазасында, оның ішінде монокристалды қабатында, нанокристалдарда және олардың ядроларында екендігі көрсетілген. Қабыршақтағы кремний карбидінің аморфты фазасы (9,3 %) - бұл өте ақаулы деформацияланған нанокристалдардың қоспасы. Аморфты фазаның 785,5 см^-1 және 788,0 см -1 толқын сандарындағы компоненттерінің максимумдары кристалдық β-SiC (3С-SiC) фазасына тән 795,9 см^-1 деңгейіне жақын жылжытылды. Бұл кремний карбиді қабыршағының синтез температурасының жоғарылауына (1250 °С) байланысты. Сондай-ақ Si-C байланыстарының бір бөлігі (10,4 %) SiC кластерлері мен дилатация дипольдерінің құрамына кіреді.

1. E. Tschumak, K. Tonisch, J. Pezoldt, D.J. Comparative Study of 3C-GaN Grown on Semi­insulating 3C-SiC/Si (100) Substrates // As. Mater. Sci. Forum. - 2009. - 615-617. - P. 943-946.

2. K. C. Kim, C. II. Park, J. II.Roh, K. S. Nahm, Y. H. Seo. Formation mechanism of interfacial voids in the growth of SiC films on Si substrates // J. Vac. Sci. Technol. A. - 2001. - 19 (5) . - P.2636-2641.

3. Y. H. Zhu, J. C. Zhang, Z. T. Chen, T. Egawa. Demonstration on GaN-based light-emitting diodes grown on 3C-SiC/Si (111) // J. Appl. Phys. - 2009. - 106. - P. 124506-1-124506-4.

4. F. Iacopi, G. Walker, Li Wang, L. Malesys, Shujun Ma, B. V. Cunning, A. Lacopi. Orientation-dependent stress relaxation in hetero-epitaxial 3C-SiC films //Appl. Phys. Lett. - 2013. - 102. - P.011 908-1-011 908-4.

5. S.A. Kukushkin, A. V Osipov, and N. A. Feoktistov. Synthesis of Epitaxial Silicon Carbide Films through the Substitution of Atoms in the Silicon Crystal Lattice: A Review // Physics of the Solid State. - 2014. - Vol. 56 (8). - P.1507-1535.

6. Calcagno L., Musumeci P., Roccaforte F., Bongiorno C., Foti G. Crystallization mechanism of amorphous silicon carbide. // Appl. Surf. Sci. - 184. - 2001. - P. 123-127.

7. Nussupov K. Kh., Beisenkhanov N. B., Zharikov S. K., Beisembetov I. K., Kenzhaliev B. K., Akhmetov T. K., Seitov B. Zh. Structure and Composition of Silicon Carbide Films Synthesized by Ion Implantation. // Phys. Solid State. - 56 (11). - 2014. - P. 2307-2321.

8. Kukushkin S. A., Osipov A. V., Feoktistov N. A. Synthesis of epitaxial silicon carbide films through the substitution of atoms in the silicon crystal lattice: a review. // Phys. Solid State. - 56 (8). - 2014. - P. 1507-1535.

9. Kukushkin S. A., Nussupov K. Kh., Osipov A. V, Beisenkhanov N. B., Bakranova D. I. Structural properties and parameters of epitaxial silicon carbide films, grown by atomic substitution on the high-resistance (111) oriented silicon. // Superlattices and Microstructures. - 111. - 2017. - P. 899-911.

10. Nussupov K. Kh.,Beisenkhanov N. B. The Formation of Silicon Carbide in the SiCx Layers (x = 0.03-1.4) Formed by Multiple Implantation of C Ions in Si. In book: Silicon carbide - Materials, Processing and Applications in Electronic Devices. - 2011. - Ed. Moumita Mukherjee. - InTech. - Chapter 4. - P. 69 - 114.

11. Нусупов К. Х., Бейсенханов Н. Б., Бакранова Д. И., Кешнбай С., Турахун А. А., Султан А. А. Разработка и изготовление вакуумной электропечи для термообработки и синтеза наноструктур и материалов. // Вестник КБТУ - 3 (46). - 2018. - C. 134-144.

12. Mutschke H., Andersen A. C., Clement D., Henning T. Peiter. Infrared properties of SiC particles // Astron. Astrophys. - 1999. - V. 345. -P. 187-202.

13. S. A. Kukushkin, K. Kh. Nusupov, A. V Osipov, N. B. Beisenkhanov and D. I. Bakranova. X-Ray Reflectometry and Simulation of the Parameters of SiC Epitaxial Films on Si (111), Grown by the Atomic Substitution Method. Physics of the Solid State. 2017. 59 (5). 1014-1026.

14. Borders J. A., Picraux S. T., Beezhold W. Formation of SiC in silicon by ion implantation. Appl. Phys. Lett. 1971. V. 18. 11. Р. 509-511.

15. Баранова E. K., Демаков К. Д., Старинин K. B., Стрельцов Л. Н., Хайбуллин И. Б. Исследование монокристаллических пленок SiC, полученных при бомбардировке ионами С+ монокристаллов Si. // Доклады АН СССР - 1971. - 200. - C. 869-870.

16. Chen D., Cheung W. Y., Wong S. P. Ion beam induced crystallization effect and groth kinetics of buried SiC layers formed by carbon implantation into silicon. // Nuclear Instruments and Methods in Phys. Res. B. 148. - 1999. - P. 589-593.

17. S. A. Grudinkin, V. G. Golubev , A. V. Osipov, N. A. Feoktistov and S. A. Kukushkin. Infrared Spectroscopy of Silicon Carbide Layers Synthesized by the Substitution of Atoms on the Surface of Single-Crystal Silicon // Physics of the Solid State. 2015. 57 (12), pp. 2543-2549.