Влияние физико-химической природы компонентов гетероструктур V2O5/GaAs, MnO2/GaAs, V2O5/InP, MnO2/InP, TiO2/InP, SnO2/InP и режима процесса оксидирования на морфологию поверхности синтезированных пленок
Аннотация
Формирование на поверхности полупроводников оксидных функциональных пленок является актуальной технологической задачей, усложняющейся при переходе к нанометровому диапазону толщин. Для практических применений необходимо формирование плёнок с заданными значениями толщины, удельного сопротивления и определённой морфологией поверхности. Такие пленки находят применение в создании устройств для микро- и оптоэлектроники, экологического мониторинга и альтернативной энергетики. Цель данной работы – установление особенностей морфологии поверхности тонких плёнок, сформированных в результате термооксидирования
гетероструктур MnO2/GaAs, V2O5/GaAs, V2O5/InP, MnO2/InP, TiO2/InP и SnO2/InP в зависимости от физико-химической природы компонентов и режима процесса.
Синтез тонких пленок на поверхности InP и GaAs проводился методом термооксидирования под воздействием магнетронно нанесенных слоев хемостимуляторов-модификаторов. Были определены толщина сформированных пленок и их состав (лазерная эллипсометрия, рентгенофазовый анализ, инфракрасная спектроскопия). Методами сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии выявлены морфологические характеристики пленок, а также установлены их зависимости от типа полупроводниковой подложки, природы хемостимулятора-модификатора и режима процесса термооксидирования.
Формированию более гладких и наноструктурированных пленок способствуют нанесение на поверхность GaАs и InP наиболее эффективных хемостимуляторов-модификаторов (V2O5, MnO2) термооксидирования и более высокие температуры процесса оксидирования.
Скачивания
Литература
Oktyabrsky S., Peide Ya. Fundamentals of III-V Semiconductor MOSFETs. Boston: Springer-Verlag; 2010. 445 р. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-1547-4
Alferov Zh. I., Zubov F. I., Cirlin G. E., Zhukov A. E., Shchavruk N. V., Pavlov A. Yu., Ponomarev D. S., Klochkov A. N., Khabibullin N. A., Maltsev P. P. The first terahertz quantum-cascade laser fabricated in Russia. Nano- and Microsystem Technology. 2017;19(5): 259–265. https://doi.org/10.17587/nmst.19.259-265
Sheng S. Li. Semiconductor physical electronics. New York: Springer-Verlag; 2006. 708 p. https://doi.org/10.1007/0-387-37766-2
Ünlü H., Horing N. J. M., Dabowski J. Lowdimensional and nanostructured materials and devices. Springer Science LCC; 2015. 674 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-25340-4
Khan S. B., Akhtar K. Photocatalysts: Applications and attributes. IntechOpen; 2019. 143 p. https://doi.org/10.5772/intechopen.75848
Mittova I. Ya., Sladkopevtsev B. V., Mittova V. O. Nanoscale semiconductor and dielectric films and magnetic nanocr ystals - new directions of development of the scientific school of Ya. A. Ugai “Solid state chemistry and semiconductors”. Review. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2021;23(3): 309–336. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3524
Moshnikov V. A., Alexandrova O. A. Nanostructured oxide materials in modern micro-, nano- and optoelectronics. Saint Petersburg: SPbGETU «LETI» Publ.; 2017. 266 p. (In Russ.)
Mittova I. Ya. Influence of the physicochemical nature of chemical stimulators and the way they are introduced into a system on the mechanism of the thermal oxidation of GaAs and InP. Inorganic Materials. 2014;50(9): 874–881. https://doi.org/10.1134/s0020168514090088
Tominа E. V., Mittova I. Ya., Sladkopevtsev B. V., Kostryukov V. F., Samsonov A. A., Tretyakov N. N. Thermal oxidation as a method of formation of nanoscale functional films on AIIIBV semiconductors: chemostimulated influence of metal oxides: overview. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2018;20(2): 184–203. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.17308/kcmf.2018.20/522
Mittova I. Ya., Tomina E. V., Lapenko A. A., Sladkopevtsev B. V. Catalytic action of vanadium and its oxide (V) in the processes of oxidation of AIIIBV semiconductors. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2012;3(2): 116–138. (In Russ.) Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17881315
Tretyakov N. N., Mittova I. Ya., Sladkopevtsev B. V., Agapov B. L., Pelipenko D. I., Mironenko S. V. Surface morphology, composition, and structure of nanofilms grown on InP in the presence of V2O5. Inorganic Materials. 2015;51(7): 655–660. https://doi.org/10.1134/S002016851507016X
Mittova I. Ya., Sladkopevtsev B. V., Tomina E. V., Samsonov A. A., Tretyakov N. N., Ponomarenko S. V. Preparation of dielectric films via thermal oxidation of MnO2/GaAs. Inorganic Materials. 2018;54(11): 1085–1092. https://doi.org/10.1134/S0020168518110109
Tretyakov N. N., Mittova I. Ya., Sladkopevtsev B. V., Samsonov A. A., Andreenko S. Yu. Effect of a magnetron-sputtered MnO2 layer on the thermal oxidation kinetics of InP and the composition and morphology of the resultant films. Inorganic Materials. 2017; 53: 65–71. https://doi.org/10.1134/S0020168517010174
Mittova I. Ya., Kostryukov V. F., Ilyasova N. A., Sladkopevtsev B. V., Samsonov A. A. Modification of nanoscale thermal oxide films formed on indium phosphide under the influence of tin dioxide. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2020;11(1): 110–116. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2020-11-1-110-116
Bersirova O. L., Bruk L. I., Dikusar A. I., Karaman M. I., Sidelnikova S. P., Simashkevich A.V., Sherban D. A., Yapontseva Yu. S. Thin films of titanium and tin oxides and semiconductor structures on their basis obtained by pyrolytic pulverization: Preparation, characterization, and corrosion properties. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2007;43(6): 443-452. https://doi.org/10.3103/S1068375507060075
Diebold U. The surface science of titanium dioxide. Surface Science Reports. 2003;48(5-8): 53-229. https://doi.org/10.1016/S0167-5729(02)00100-0
Khoroshikh V. M., Bilous V. A. Titanium dioxide films for photocatalysis and medicine. FIP FIP PSE. 2009;7(3): 223-238. (In Russ.) Available at:
http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/7978/07-Khoroshikh.pdf?sequence=1
Sangwal K. Etching of crystals: Theory, experiment, a. application. Amsterdam: North-Holland Physics Publishing; 1987. 496 p.
Acosta D. R., Martínez A., Magaña C. R., Ortega J. M. Electron and Atomic Force Microscopy studies of photocatalytic titanium dioxide thin films deposited by DC magnetron sputtering. Thin Solid Films. 2005;490(2): 112–117. https://doi.org/doi:10.1016/j.tsf.2005.04.067
Kostryukov V. F., Mittova I. Ya., Shvets V. A., Tomina E. V., Sladkopevtsev B. V., Tret’yakov N. N. Spectral ellipsometry study of thin films grown on GaAs by chemically stimulated thermal oxidation. Inorganic Materials. 2014;50(9): 882–887. https://doi.org/10.1134/S0020168514090052
Shvets V. A., Rykhlitskii, S. V., Mittova, I. Yа., Tomina E. V. Analysis of the optical and structural properties of oxide films on InP using spectroscopic ellipsometry. Technical Physics. 2013;58: 1638–1645. https://doi.org/10.1134/S1063784213110248
Spesivtsev E. V., Rykhlitskii S. V., Shvets V. A. Development of methods and instruments for optical ellipsometry at the Institute of Semiconductor Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Optoelectronics Instrumentation and Data Processing. 2011;47(5): 419-425. https://doi.org/10.3103/S8756699011050219
Nakamoto K. Infrared and Raman spectra of inorganic and coordination compounds. New York: John Wiley; 1986. 479 p.
Vorobyev N. I. Atlas of infrared spectra of phosphates. Double condensed phosphates. Minsk: Foundation for Fundamental Research Publ.; 1993. 250 p. (In Russ.)
Copyright (c) 2022 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
