Структура и электропроводность тонких пленок нитрида алюминия на кремнии

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Пленки нитрида алюминия синтезированы с помощью метода реактивного магнетронного напыления на кремниевых подложках n-Si (100). Слои AlN толщиной от 2 до 150 нм получены с целью установления корреляции между строением пленок и их электропроводностью. С помощью электронной микроскопии установлено, что по мере удаления от поверхности подложки аморфное строение пленки переходило к нанокристаллическому. Пленки с толщинами до 20 нм имели высокую проводимость до 10 (Ом·см)–1, при увеличении толщины проводимость резко падала до 10–7 (Ом·см)–1. Предполагается, что высокая проводимость тонких слоев AlN обусловлена высокой плотностью границ зерен, встроенных в аморфную матрицу.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Базлов

Санкт-Петербургский государственный университет; Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikolay.bazlov@gmail.com
Россия, г. Санкт-Петербург; г. Санкт-Петербург

О. Ф. Вывенко

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: nikolay.bazlov@gmail.com
Россия, г. Санкт-Петербург

Н. В. Ниязова

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: nikolay.bazlov@gmail.com
Россия, г. Санкт-Петербург

И. М. Котина

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: nikolay.bazlov@gmail.com
Россия, г. Санкт-Петербург

М. В. Трушин

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: nikolay.bazlov@gmail.com
Россия, г. Санкт-Петербург

А. С. Бондаренко

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: nikolay.bazlov@gmail.com
Россия, г. Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Иванов А.М., Строкан Н.Б., Котина И.М. и др. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. № 10. С. 41.
  2. Иванов А.М., Котина И.М., Ласаков М.С. и др. // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. № 8. С. 1064.
  3. Hwan-Chul Lee, Guen-Hong Kimb, Soon-Ku Hong et al. // Thin Solid Films.1995. V. 261. P. 148.
  4. Oliveira I.C., Grigorov K.G., Maciel H.S. et al. // Vacuum. 2004. V. 75. P. 331. http://dx.doi.org/10.1016/j.vacuum.2004.04.001
  5. Tilo P. Drusedau, Jurgen Blasing // Thin Solid Films. 2000.V. 377–378. P. 27.
  6. Clement M., Iborra E., Sangrador J. et al. // J. Appl. Phys. 2003. V. 94. P. 1495. http://dx.doi.org/10.1063/1.1587267
  7. Signore M.A., Bellini E., Taurino A. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2013. V. 74. P. 1444. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpcs.2013.05.003
  8. Jae Hyoung Choi, Jeong Yong Lee, Jin Hyeok Kim // Thin Solid Films. 2001. V. 384. P. 166.
  9. Bing-Hwai Hwang, Chi-Shan Chen, Hong-Yang Lu, Tzu-Chien Hsu // Mater. Sci. Eng. A. 2002. V. 325. P. 380.
  10. Wen-Jen Liu, Shih-Jeh Wu, Chih-Min Chen et al. // J. Cryst. Growth. 2005. V. 276. P. 525. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2004.11.421
  11. Zhang J.X., Chen Y.Z., Cheng H. et al. // Thin Solid Films. 2005. V. 471. P. 336. http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2004.06.161
  12. Auner G.W., Jin F., Naik V.M., Naik R. // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. P. 7879. https://doi.org/10.1063/1.370600
  13. Ishihara M., Li S.J., Yumoto H. et al. // Thin Solid Films. 1998. V. 316. P. 152.
  14. Adam T., Kolodzey J., Swann C.P. et al. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 175–176. P. 428.
  15. Iriarte G.F., Engelmark F., Katardjiev I.V. // J. Mater. Res. 2002. V. 17. № 6. P. 1469.
  16. Brien V., Pigeat P. // J. Cryst. Growth. 2007. V. 299. P. 189. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.10.238
  17. Yarar E., Hrkac V., Zamponi C. et al. // AIP Adv. 2016. V. 6. P. 075115. https://doi.org/10.1063/1.4959895
  18. Xiao-Hong Xu, Hai-Shun Wu, Cong-Jie Zhang, Zhi-HaoJin // Thin Solid Films. 2001. V. 388. P. 62.
  19. Liu H.Y., Tang G.S., Zeng F., Pan F. // J. Cryst. Growth. 2013. V. 363. P. 80. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2012.10.008
  20. Wen-Jen Liu, Shih-Jeh Wu, Chih-Min Chen et al. // J. Cryst. Growth. 2005. V. 276. P. 525. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2004.11.421
  21. Signore M.A., Taurino A., Valerini D. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 649. P. 1267. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.05.289
  22. Fathimulla A., Lakhani A.A. // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. P. 4586. http://dx.doi.org/10.1063/1.332661
  23. Elmazria O., Assouar M.B., Renard P., Alnot P. // Phys. Status. Solidi. A. 2003. V. 196. № 2. P. 416. http://dx.doi.org/10.1002/pssa.200306446
  24. Schmidt R., Mayrhofer P., Schmid U., Bittner A. // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. P. 084501. https://doi.org/10.1063/1.5050181
  25. Powder Diffraction File, JCPDS International Centre for Diffraction Data. PA. 1998. https://www.icdd.com/pdfsearch/
  26. Corbin N.D. // J. Eur. Cer. Soc. 1989. V. 5. P. 143.
  27. Brien V., Pigeat P. // J. Cryst. Growth. 2008. V. 310. P. 3890. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2008.06.021
  28. Von Richthofen A., Domnick R. // Thin Solid Films. 1996. V. 283. P. 37.
  29. Vergara L., Clement M., Iborra E. et al. // Diam. Relat. Mater. 2004. V. 13. P. 839. http://dx.doi.org/10.1016/j.diamond.2003.10.063
  30. Slack G.A. // J. Phys. Chem. Solids. 1973. V. 34. P. 321.
  31. Slack G.A., Tanzilli R.A., Pohl R.O., Vandersande J.W. // J. Phys. Chem. Solids. V. 48. № 7. P. 641.
  32. Slack G.A., Schowalter L.J., Morelli D., Freitas Jr. J.A. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 246. P. 287.
  33. Harris J.H., Youngman R.A., Teller R.G. // J. Mater. Res. 1990. V. 5. № 8. P. 1763. https://doi.org/10.1557/JMR.1990.1763
  34. Westwood A.D., Youngman R.A., McCartney M.R. et al. // J. Mater. Res. 1995. V. 10. № 5. P. 1270. https://doi.org/10.1557/JMR.1995.1270
  35. Westwood A.D., Youngman R.A., McCartney M.R. et al. // J. Mater. Res. 1995. V. 10. № 5. P. 1287. https://doi.org/10.1557/JMR.1995.1287
  36. Westwood A.D., Youngman R.A., McCartney M.R. et al. // J. Mater. Res. 1995. V. 10. № 10. P. 2573. https://doi.org/10.1557/JMR.1995.2573
  37. Matare H.F. // J. Appl. Phys. 1984. V. 56. P. 2605. https://doi.org/10.1063/1.333793
  38. Matare H.F. // J. Appl. Phys. 1986. V. 59. P. 97. https://doi.org/10.1063/1.336846
  39. Fiegl B., Kuhnett R., Ben-Chorin M., Koch F. // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 65. P. 371. https://doi.org/10.1063/1.112379
  40. Yanev V., Rommel M., Lemberger M. et al. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 252910. https://doi.org/10.1063/1.2953068

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭМ-изображения пленок AlN, выращенных методом РМН на подложках n-Si (001). Пленки толщиной 2 (a) и 6 нм (б) сплошные аморфные с нанокристаллическими вкраплениями. Пленки толщиной 38 (в) и 150 нм (г) нанокристаллические со столбчатой текстурой.

Скачать (40KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поперечное изображение образца с пленкой AlN толщиной 120 нм, полученное с помощью ПЭМ на ламели толщиной 50 нм. Ускоряющее напряжение – 200 кВ. Пунктирными линиями выделены: аморфный слой I, расположенный у поверхности подложки, переходный слой II с аморфной и нанокристаллической фазами и нанокристаллический слой III (а). Картина электронной дифракции, полученная на ламели. Светлый диск в центральной части связан с присутствием аморфной фазы в пленке. Цифрами 1–6 обозначены концентрические окружности с дифракционными максимумами, обусловленными отражением от семейств кристаллографических плоскостей. Дифракционные максимумы, вызванные кремниевой подложкой, наблюдаются в левом нижнем углу рисунка (б).

Скачать (49KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Прямые ветви ВАХ структур Au–AlN–(n-Si). Толщина пленки AlN (в нм) указана рядом с соответствующими кривыми. Температура 294 К.

Скачать (19KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости проводимости от напряжения для структур Au–AlN–(n-Si) с разными толщинами пленок AlN, вычисленные из прямых ветвей ВАХ.

Скачать (18KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость величины удельной проводимости от толщины напыленных пленок AlN. Температура 294 К. Показаны области I, II, III, соответствующие слоям на рис. 2a. Пунктирными линиями показан ход зависимости σ(h) при толщинах, меньших и больших 20 нм.

Скачать (14KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024