МАГНЕТРОНДЫҚ ЫДЫРАТУ ӘДІСІМЕН АЛЫНҒАН КРЕМНИЙ КАРБИДІ ҚАЛЫҢ ҚАБЫРШАҚТАРЫНЫҢ ИҚ-СПЕКТРОСКОПИЯСЫ

Бұл жұмыста 13,56 МГц жоғары жиілікті режимде кремнийлі нысанды және графитті нысанды бір уақытта магнетронды ыдыратумен c-Si бетіне қалың кремний карбидті қабыршақтарының синтездеуі жүргізілді. Магнетронның ыдыратуының параметрлері келесідей болды: магнетронның қуаты – 150 Вт, аргон газының шығыны 2,4 л/сағ, камералық қысымы - 0,4 Па, кремний субстраттың температурасы - 100°С, тұндыру уақыты 3 сағат. Тұндырудан кейін бірден аморфты кремний карбиді қабыршағында қысқартылған Si-C байланыстарының сан жағынан басымдығы алғаш рет көрсетілді, бұл ИҚ спектрінің максимумының 800 см^-1 – ден жоғары 870 см ^-1 - ге дейінгі аймаққа ауысуына әкелді. Нәтижелер тұндыру процесінде нанокристалды ядролардың қарқынды қалыптасуымен түсіндіріледі. Қабыршақтың орналастырғаннан кейін бірден Si-C байланыстарының жартысына жуығы (49,2%) мөлшері 3 нм-ден аз нанокристалдардың өте кішкентай ядроларында болатындығы көрсетілген. 5 минут ішінде жылдам күйдіру 970°C температурада жүзеге асырылды, оған 10 секунд ішінде қол жеткізілді. Қабыршақты жылдам күйдіргеннен кейін SiC шыңының максимумының ИҚ спектрінің қысқа толқын аймағынан (870 см ^-1 ) ұзын толқын аймағына (820 см ^-1 ) жылжу байқалды. Кремний карбидінің қалың қабыршақтарының кристалдануы аморфты фазаның кристалдануынан емес, кішкентай SiC ядроларының мөлшерінің жоғарылауымен, құрылымдарының ретке келтіруімен және SiC нанокристалдарына айналуымен жүретіні анықталды.

1. Liao F., Girshick S. L., Mook W. M., Gerberich, W. W., Zachariah, M. R. Superhard nanocrystalline silicon carbide films // Appl. Phys. Lett. - 2005. - 86. - P. 171913 - 171915.

2. Афанасьев А. В., Ильин В. А., Корляков А. В., Лебедев A. O., Лучинин В. В., Таиров Ю. М. Карбид кремния. Вклад СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Признание и перспективы // В кн. Физика и технология микро- и наносистем. - 2011. - С. 50-86 / под ред. В. В. Лучинина и В. В. Малиновского - Санкт-Петербург: Изд. Русская коллекция. - 2011. - 239 с.

3. Yаn Н., Wang В., Song Х. М., Таn L. W., Zhang S. J., Chen G. H., Wong S. P., Kwok R. W. M., Lео W. M. L. Study on SiC layers synthesized with carbon ion beam at low substrate temperature // Diamond and related materials. - 2000. - 9. - P. 1795 - 1798.

4. Chen D., Wong S. P., Yang Sh., Мо D. Composition, structure and optical properties of SiC buried layer formed by high dose carbon implantation into Si using metal vapor vacuum arc ion source // Thin Solid Films. - 2003. - 426. - P. 1 - 7.

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

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Перекрестов В. И., Корнющенко А. С., Загайко И. В. Получение пленок карбида кремния ме­тодом магнетронного распыления составной углерод-кремниевой мишени // Журнал нанота електронноі фізики. - 7 (2). - 2015. - 02016 (5cc).

10. Joung Y.-H., Kang H. I., Kim J. H., Lee H.-S., Lee J., Choi W. S. SiC formation for a solar cell passivation layer using an RF magnetron cosputtering system // Nanoscale Res. Lett. - 2012. - 7 (1) : 22.

11. 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.

12. 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.

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

14. Лисовский И. П., Индутный И. З., Гненный Б. Н., Литвин П. М., Мазунов Д. О., Оберемок А. С., Сопинский Н. В., Шепелявый П. Е. Фазово-структурные превращения в пленках SiOx в процессе вакуумных термообработок // Физика и техника полупроводников. - 2003. - Т. 37, вып.1. - С. 98-103.

15. Nussupov K. Kh., Beisenkhanov N. B., Valitova I. V., Mit’ K. A., Mukhamedshina D. M., Dmitrieva E. A. Structure properties of carbon implanted silicon layers // J. of Materials Science: Materials in Electronics. - 2008. - 19. - Р. 254-262.