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 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