Твердый смачивающий слой, формирование межфазной границы и тонкопленочные наноматериалы. Краткий обзор
Аннотация
Приведен обзор результатов по формированию в идентичных условиях границы раздела 3d металлов и их силицидов с кремнием для различных параметров осаждаемого пара, кристаллографической ориентации и температуры подложки. Проведено обобщение этих результатов, заключающееся в том, что в процессе осаждения горячего пара на более холодную подложку переход от поверхностной фазы к объемной происходит через твердый смачивающий слой (ТСС) (SWL). Предложена классификация фаз, стабилизированных подложкой, включающая ТСС (SWL). Показано, что ТСС (SWL) имеет отличную от объёмных фаз электронную плотность, оптические, электрические и магнитные свойства, гладкую или наноструктурированную морфологию, а также играет важную роль в
формировании границ раздела объемных фаз, их эпитаксиальных пленок и многослойных наноструктур. Эти исследования позволяют говорить о перспективности ТСС (SWL) как нового объекта нанотехнологии для создания тонкопленочных наноматериалов.
Исследуемой проблемой является формирование границ раздела в тонкопленочных наноматериалах. Цель статьи - обосновать открытие неравновесных твердых смачивающих слоев, их уникальность и роль в формировании вышеупомянутых границ раздела.
Проведен обзор и обобщение результатов исследования границы раздела металл–кремний, полученных в идентичных условиях. Обосновано открытие нового, общего типа переходного состояния пленки – твердого смачивающего покрытия, который формируется в неравновесных условиях и который играет ключевую роль в формировании границы раздела. Твердые смачивающие слои важны как новая концепция для развития теории роста тонки пленок, а также как новый объект нанотехнологий для производства тонкопленочных наноматериалов
Скачивания
Литература
Lifshits V. G., Plyusnin N. I. Electronic interaction and silicide formation in the Cr-Si(111) system at the initial stage of growth*. Physics, Chemistry and Mechanics of Surfaces. 1984;9: 78–85. (In Russ.)
Lifshits V. G., Plyusnin N. I. Electronic structure and silicide formation in thin films of transition metals on silicon. Preprint of IAPU FESC AS USSR. 1984;18(127):1–35. (In Russ.)
Plyusnin N. I. Solid-phase wetting layer. Great Russian Encyclopedia*. (Ed. Kostyuk A.V.). 2023. (In Russ.)
Fathauer R. W., Grunthaner P. J., Lin T. L., Chang K. T., Mazur J. H., Jamieson D. N. Molecular-beam epitaxy of rSi2 on Si (111). Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics Processing and Phenomena. 1988;6(2): 708–712. https://doi.org/10.1116/1.584352
Wetzel P., Pirri C., Peruchetti J. C., Bolmont D., Gewinner G. Epitaxial growth of CrSi and CrSi2 on Si (111). Physical Review B. 1988;65,10: 1217–1220. https://doi.org/10.1103/physrevb.35.5880
Feibelman P. J. The first wetting layer on a solid. Physics Today. 2010;63(2): 34. https://doi.org/10.1063/1.3326987
Voigtländer B. Fundamental processes in Si/Si and Ge/Si epitaxy studied by scanning tunneling microscopy during growth. Surface Science Reports. 2001;43(5-8): 127–254. https://doi.org/10.1016/s0167-5729(01)00012-7
Osipov A. V., Kukushkin S. A., Schmitt F., Hess P. Kinetic model of coherent island formation in the case of self-limiting growth. Physical Review B. 2001;64(20): 205421. https://doi.org/10.1103/physrevb.64.205421
Osipov, A. V., Kukushkin, S. A., Schmitt, F., Hess, P. Stress-driven nucleation of coherent islands: theory and experiment. Applied Surface Science. 2002;188(1-2): 156–162. https://doi.org/10.1016/s0169-4332(01)00727-9
Kukushkin S. A., Osipov A. V., Schmitt F., Hess P. The nucleation of coherent semiconductor islands during the Stranski–Krastanov growth induced by elastic strains. Semiconductors. 2002;36(10): 1097–1105. https://doi.org/10.1134/1.1513851
Lifshits V. G., Akilov V. B., Churusov B. K., Gavriljuk Y. L. The role of surface phases in processes on silicon surfaces. Surface Science. 1999;222(1): 21–30. https://doi.org/10.1016/0039-6028(89)90331-2
Plusnin N. I. Metal thin-film nanophases and their interface with silicon. Journal of Physics: Conference Series. 2008;100(5): 052094. https://doi.org/10.1088/1742-6596/100/5/052094
Plyusnin, N. I. Substrate-stabilized phases and processes of interface formation in heterostructures based on transition 3d metal (Cr, Co) and silicon. Dissertation for the degree of Doctor of Physical and Mathematical Sciences. Vladivostok: 2000. 376 p. (In Russ.) Available at: https://w w w.dissercat.com/content/fazystabilizirovannye-podlozhkoi-i-protsessyformirovaniya-granitsy-razdela-v-geterostruktu
Plusnin N. I., Il’yashenko V. M., Milenin A. P. The growth and conductivity of transition metal nanolayers on silicon. Physics of Low-Dimensional Structures. 2002;11: 39–48. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=13410873
Plusnin N. I., Il’yashenko V. M., Milenin A. P. Atomic-force microscopy probe-activated morphological transformations in a nanophase copper wetting layer on silicon. Technical Physics Letters. 2018;44: 187–190. https://doi.org/10.1134/S1063785018030094
Plyusnin N. I., Usachev P. A., Pavlov, V. V. Effect of thickness and annealing of the Si (001) 2×1-Cu wetting layer on the morphology of layered nanofilms based on Fe, Co, and Cu and their ferromagnetic properties. St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 2022;15(3.1): 131–136. https://doi.org/10.18721/JPM.153.122
Plyusnin N. I. Stratification of the Fe/Si(001)2×1 interface by heat treatment of the wetting layer. Technical Physics. 2023;68(1): 146–150. https://doi.org/10.21883/TP.2023.01.55449.191-22
Pliusnin N. Subnanophase coatings as new type low-dimensional nanomaterials: Ultra-high-vacuum synthesis, properties and application. Characterization and Application of Nanomaterials. 2020;3(2): 81–86. https://doi.org/10.24294/can.v3i2.1069
Plusnin N. I. Atomic-scale AES-EELS analysis of structure-phase state and growth mechanism of layered nanostructures. Advances in Materials Physics and Chemistry. 2016;6(7): 195–210. https://doi.org/10.4236/ampc.2016.67020
Plusnin N. I. Atomic-scale control of molecularbeam growth of nanolayers. In: Comprehensive guide for nanocoatings technology volume 2. Characterization and reliability. New York: Nova Publisher; 2015. pp. 87–102. Available at: https://www.researchgate.net/publication/285582252
Plyusnin N. I. Atomic-scale control of molecular- beam growth of thin-film nanohetero structures. Vestnik of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences. 2010(5): 26–34. (In Russ, abstract in Eng.). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=17667265
Plusnin, N. From atomic-scale interfaces – To new nanomaterials. Characterization and Application of Nanomaterials. 2019;.2(2): 54–59. https://doi.org/10.24294/can.v2i2.835
Plyusnin, N. I. Formation of a Nanophase Wetting Layer and Metal Growth on a Semiconductor. Technical Physics Letters. 2018;44: 980–983. https://doi.org/10.1134/S1063785018110123
Plyusnin, N. I. Phenomenological models of nucleation and growth of metal on a semiconductor. Physics of the Solid State. 2019;61: 2431–2433. https://doi.org/10.1134/S1063783419120394
Maslov A. M., Plusnin N. I. Evolution of optical spectra at the initial stages of Fe growth on Si (001). Defect and Diffusion Forum. Trans Tech Publications. 2018;386: 15–20. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ddf.386.15
Hannon J. B., Hibino H., Bartelt N. C., Swartzentruber B. S., Ogino T., Kellogg G. L. Dynamics of the silicon (111) surface phase transition. Nature. 2000; 405 (6786): 552–554. https://doi.org/10.1038/35014569
Lifshits V. G., Saranin A. A., Zotov A. V. Surface phases on silicon: preparation, structures and properties. hichester – New York-Brisbane – Toronto – Singapore: John Wiley & Sons. 1994. 448 p. Режим доступа: https://ci.nii.ac.jp/ncid/BA24106371
Lifshits V. G., Churusov B. K., Gavrilyuk Y. L., ... Tsukanov D. A. Surface phases and nanostructures on silicon surface. Journal of Structural Chemistry. 2004;45: S36–S59. https://doi.org/10.1007/s10947-006-0094-1
Plyusnin N. I. Surface phases and the formation of the interface between Cr and CrSi2 with singlecrystalline silicon. Dissertation for the degree of candidate of physical and mathematical sciences*. Vladivostok: 1986. 199 p. (In Russ.) Available at: https://search.rsl.ru/ru/record/01008595279
Plyusnin N. I. Growth and mixing processes activated by the reaction at the interface in the transition metal-silicon system. In: Processes of heat and mass transfer and growth of single crystals and thinfilm structures*: Proceedings of the Second Russian Symposium HT&CG’97 (22–24 September 1997), ed.V. P. Ginkina. Obninsk: 1998. pp. 303-309. (In Russ.). Available at: https://search.rsl.ru/ru/record/01000599767
Plyusnin N. I. Low-dimensional phases and the formation of nanoheterostructures in the transition 3D-metal-silicon system. Surface. X-ray, synchrotron and neutron studies*. 2005;1: 17–27. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=9139519.
Grazhulis, V. A., Bondarev, V. V., …Plusnin N. I. Electron transport in the Si (111)-Cr (√ 3×√ 3) °-aSi surface phase and in epitaxial films of CrSi, CrSi2 on Si (111). Surface Science. 1993;292(3): 298–304. https://doi.org/10.1016/0039-6028(93)90335-H
Bondarev V. V. Study of electronic transport properties of surface phases of In and Cr on Si(111). Abstract of the dissertation for the scientific degree of candidate of physical and mathematical sciences*. Chernogolovka: 1993. 17 p. (In Russ.) Available at: https://search.rsl.ru/ru/record/01000244435
Plusnin N. I., Il’yashenko V. M., Kitan S. A., Krylov S. V. Formation of Co ultrathin films on Si(111): Growth mechanisms, electronic structure and transport. Applied Surface Science. 2007;253(17): 7225–7229. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.03.001
Plusnin N. I., Galkin N. G., Lifshits V. G., Lobachev S. A. Formation of interfaces and templates in the Si (111)-Cr system. Surface Review and Letters. 1995;2(04): 439–449. https://doi.org/10.1142/s0218625x9500039x
Plusnin N. I., Soldatov V. Y., Milenin A. P. EELS peak intensity dependence on primary electron energy for the Si (111) 7×7 and Si (111)-Cr surface structures. Surface Science. 1999;426(1): 38–47. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(99)00182-X
Plusnin N. I. Milenin A. P., Iliyashenko B. M., Lifshits V. G. Elevated rate growth of nanolayers of Cr and CrSi2 on Si(111). Physics of Low-Dimensional Structures. 2002;9: 129–146. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=13398089
Plusnin N. I. Milenin A. P., Prihod’ko D. P. Formation of the Co/Si (111) 7×7 interface: AES-and EELS-study. Applied Surface Science. 2000;166(1-4): 125–129. https://doi.org/10.1016/s0169-4332(00)00393-7
Plyusnin N. I. Method for formation an ultra thin film. Patent RF No. 2011146799А. Publ. 27.05.2013, bull. No. 15. Available at: https://patents.google.com/patent/RU2011146799A/en?inventor=Николай+Иннокентьевич+Плюснин
Plyusnin N. I., Il’yashchenko V. M., Kitan’ S. A., Krylov, S. V. Formation, electronic structure, and stability of film nanophases of transition metals on silicon. Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2009;3: 734–746. https://doi.org/10.1134/S1027451009050139
Plyusnin N. I. and others. Structural and phase transformations during initial stages of copper condensation on Si(001). Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2011. https://doi.org/10.1134/s1027451011060140
Plusnin N. I. Metallic nanofilms on single crystal silicon: Growth, properties and applications. Modern Electronic Materials. 2017;3(2): 57–65. https://doi.org/10.1016/j.moem.2017.09.005
Profile: Nikolai Inokentievich Plyusnin. GOOGLE Academy. (In Russ.) https://scholar.google. ru/citations?hl=ru&user=EuZUhCEAAAAJ&pagesize=80&view_op=list_works
Copyright (c) 2023 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
