Коэффициенты распыления для монокристаллических образцов PbX (X = S, Se, Te) с различной кристаллографической ориентацией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено исследование коэффициентов распыления для монокристаллов PbX (X = S, Se, Te) с ориентацией (100) и монокристаллических пленок PbTe и PbSe с ориентацией (111) при ионно-плазменной бомбардировке ионами аргона. Монокристаллы PbX были выращены методом вертикальной зонной плавки и ориентированы вдоль оси роста [100]. Монокристаллические пленки халькогенидов свинца толщиной 2–4 мкм с ориентацией (111) относительно нормали к подложке сформированы методом молекулярно-лучевой эпитаксии на кремниевых подложках. Обработку поверхности осуществляли в реакторе высокоплотной аргоновой плазмы высокочастотного индукционного разряда (13.56 МГц) низкого давления при средней энергии ионов 50, 100, 150 и 200 эВ. На основании сравнительного анализа коэффициентов распыления показано, что в случае ориентации (100) коэффициенты распыления теллурида свинца меньше по сравнению с сульфидом свинца и селенидом свинца. Установлено, что коэффициенты распыления PbTe и PbSe в случае ориентации (111) выше по сравнению с ориентацией (100).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. П. Зимин

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН; Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Автор, ответственный за переписку.
Email: zimin@uniyar.ac.ru
Россия, Ярославль, 150067; Ярославль, 150003

И. И. Амиров

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Email: zimin@uniyar.ac.ru
Россия, Ярославль, 150067

Л. А. Мазалецкий

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН; Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: zimin@uniyar.ac.ru
Россия, Ярославль, 150067; Ярославль, 150003

Н. Н. Колесников

Институт физики твердого тела РАН

Email: zimin@uniyar.ac.ru
Россия, Черноголовка, 142432

А. В. Тимонина

Институт физики твердого тела РАН

Email: zimin@uniyar.ac.ru
Россия, Черноголовка, 142432

Список литературы

  1. Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe, PbS. М.: Наука, 1968. 383 с.
  2. Абрикосов Н.Х., Шелимова Л.Е. Полупроводниковые материалы на основе соединений А4В6. М.: Наука, 1975. 195 с.
  3. Александрова О.А., Максимов А.И., Мошников В.А., Чеснокова Д.Б. Халькогениды и оксиды элементов IV группы. Получение, исследование, применение. СПб: Технолит, 2008. 240 с.
  4. Зимин С.П., Горлачев Е.С. Наноструктурированные халькогениды свинца. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 2011. 232 с.
  5. Babaev A.A., Skurlov I.D., Timkina Y.A., Fedorov A.V. // Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 1797. https://doi.org./10.3390/nano13111797
  6. Zhao X., Ma H., Cai H., Wei Z., Bi Y., Tang X., Qin T. // Materials. 2023. V. 16. P. 5790. https://doi.org./10.3390/ma16175790
  7. Ahmad W., He J., Liu Z., Xu K., Chen Z., Yang X., Li D., Xia Y., Zhang J., Chen C. // Adv. Mater. 2019. V. 31. P. 1900593. https://doi.org./10.1002/adma.201900593
  8. Mao X., Yu J., Xu J., Zhou J., Luo C., Wang L., Niu H., Xu J., Zhou R. // New J. Chem. 2020. V. 44. P. 505. https://doi.org./10.1039/C9NJ05344A
  9. Singh J., Singh S., Srivastava V., Sadanand, Yadav R.K., Lohia P., Dwivedi D.K. // Phys. Stat. Sol. A. 2023. V. 220. P. 2300275. https://doi.org./10.1002/pssa.202300275
  10. Shtern Yu., Sherchenkov A., Shtern M., Rogachev M., Pepelyaev D. // Mater. Today: Commun. 2023. V. 37. P. 107083. https://doi.org./10.1016/j.mtcomm.2023.107083
  11. Lavrentev M.G., Voronov M.V., Ivanov A.A., Panchenko V.P., Tabachkova N.Yu., Tapero M.K., Yarkov I.Yu. // Modern Electron. Mater. 2023. V. nine. P. 185. https://doi.org./10.3897/j.moem.9.4.116423
  12. Su Ch.-H. // Progress Cryst. Growth Charact. Mater. 2019. V. 65. Iss. 2. P. 47. https://doi.org./10.1016/j.pcrysgrow.2019.04.001
  13. Tavakoli Dastjerdi H., Tavakoli R., Yadav P., Prochowicz D., Saliba M., Tavakoli M.M. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 26047. https://doi.org./10.1021/acsami.9b08466
  14. Yang G., Weng B. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2021. V. 124. P. 105596. https://doi.org./10.1016/j.mssp.2020.105596
  15. Zimin S., Gorlachev E., Amirov I. // Encyclopedia of Plasma Technology / Ed. Shohet J.L. New York: Taylor and Francis Group, CRC Press, 2017.
  16. Thommen K. // Z. Physik. 1958. V. 151. P. 144. https://doi.org./10.1007/BF01344211
  17. Comas J., Burleigh Cooper C. // J. Appl. Phys. 1966. V. 37. P. 2820. https://doi.org./10.1063/1.1782130
  18. Wilson I.H. // Surf. Interface Analysis. 1993. V. 20. P. 637. https://doi.org./10.1002/sia.740200805
  19. Schwarzl T., Heiß V., Kocher-Oberlehner G., Springholz G. // Semicond. Sci. Technol. 1999. V. 14. P. L11. https://doi.org./10.1088/0268-1242/14/2/003
  20. Zimin S.P., Amirov I.I., Gorlachev E.S. // Semicond. Sci. Technol. 2011. V. 26. P. 055018. https://doi.org./ 10.1088/0268-1242/26/5/055018
  21. Тoлпин К.А., Бачурин В.И., Юрасова В.Е. // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исслед. 2011. № 11. С. 101.
  22. Zayachuk D.M., Slynko V.E., Csik A. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2018. V. 88. P. 103. https://doi.org./ 10.1016/j.mssp.2018.07.037
  23. Zimin S.P., Kolesnikov N.N., Amirov I.I., Naumov V.V., Gorlachev E.S., Kim S., Kim N.-H. // Crystals. 2022. V. 12. P. 111. https://doi.org./10.3390/cryst12010111
  24. Rahim M., Khiar A., Felder F., Fill M., Chappuis D., Zogg H. // Phys. Procedia. 2010. V. 3. Iss. 2. P.1145. https://doi.org./10.1016/j.phpro.2010.01.153
  25. Термические константы веществ. Т. 4. / Ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ, 1971. 571 c.
  26. Бацанов С.С. // Журнал неорганической химии. 2007. Т. 52. № 8. С. 1307.
  27. Springholz G., Bauer G. // Phys. Stat. Sol. B. 2007. V. 244. P. 2752. https://doi.org./10.1002/pssb.200675616
  28. Борыняк Л.А., Величко А.А., Илюшин В.А., Остертак Д.И., Пейсахович Ю.Г., Филимонова Н.И. // Микроэлектроника. 2008. Т. 37. С. 169. (Borynyak L.A., Velichko A.A., Ilyushin V.A., Ostertak D.I., Peisakhovich Yu.G., Filimonova N.I. // Russian Microelectronics. 2008. Т. 37. № 3. С. 146. 28. Borynyak L.A., Velichko A.A., Ilyushin V.A., Ostertak D.I., Peisakhovich Yu.G., Filimonova N.I. // Russian Microelectronics. 2008. Т. 37. № 3. С. 146). https://doi.org./10.1134/S1063739708030025
  29. Zimin S.P., Gorlachev E.S., Amirov I.I., Zogg H., Abramof E., Rappl P.H.O. // Semicond. Sci. Technol. 2011. V. 26. Iss.10. P. 105003. https://doi.org./10.1088/0268-1242/26/10/105003
  30. Harper J.M.E. // Plasma Etching: An Introduction / Ed. Manos D.M., Flamm D.L. San Diego: Academic Press, 1989. 476 p.
  31. Brault P., Thomann A-L., Cavarroc M. // Eur. Phys. J. D. 2023. V. 77. P. 19. https://doi.org./10.1140/epjd/s10053-023-00592-x
  32. Sigmund P. // Phys. Rev. 1969. V. 184. P. 383. https://doi.org./10.1103/PhysRev.184.383
  33. Winterbon K.B. Ion Implantation Range and Energy Deposition Distributions. Vol. 2. New York–London: Plenum Press, 1975. 341 p.
  34. Nanda K.K. // Phys. Lett. A. 2020. V. 384. Iss. 26. P. 126645. https://doi.org./10.1016/j.physleta.2020.126645
  35. Зимин С.П., Горлачев Е.С., Дубов Г.А., Амиров И.И., Наумов В.В. // Тр. VIII междунар. науч. конф. “Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах”. Томск, 2012. C. 148.
  36. Sputtering by Particle Bombardment I. Physical Sputtering of Single-Element Solids / Ed. Behrisch. Berlin–Heidelberg–New York: Springer, 1981. 281 p.
  37. Deringer V.L., Dronskowski R. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. P. 24455. https://doi.org./10.1021/jp408699a
  38. Deringer V.L., Dronskowski R. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. P. 8813. https://doi.org./10.1021/acs.jpcc.6b02173
  39. Зимин С.П., Амиров И.И., Тиванов М.С., Колесников Н.Н., Королик О.В., Ляшенко Л.С., Жигулин Д.В., Мазалецкий Л.А., Васильев С.В., Савенко О.B. // Физика твердого тела. 2023. Т. 65. Вып. 4. С. 692. https://doi.org./10.21883/FTT.2023.04.55310.21

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. РЭМ-изображение ступени травления на примере монокристаллической пленки PbSe (111). Угол наклона образца при съемке 70°.

Скачать (320KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости коэффициентов распыления от энергии ионов аргона для монокристаллических образцов: PbSe(111) (1); PbTe(111) (2); PbS(100) (3); PbSe(100) (4); PbTe(100) (5).

Скачать (112KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Морфология поверхности кристаллов PbSe(100) после распыления ионами аргона с энергией 100 эВ в течение 60 с. Угол наклона образца при съемке 70°.

Скачать (457KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Наноструктурирование поверхности кристаллов PbТe(100) после распыления ионами аргона с энергией 200 эВ в течение 60 с. Угол наклона образца при съемке 0°.

Скачать (435KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РЭМ-изображение морфологии поверхности монокристаллических структур PbTe (а) и PbSe (б) с ориентацией (111) после обработки в аргоновой плазме (Ei = 200 эВ, t = 60 с).

Скачать (889KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Формирование ямок травления размерами 20 × 10 мкм на поверхности эпитаксиальных пленок теллурида свинца с ориентацией (111) методом ионно-плазменного распыления.

Скачать (412KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024