Исследование высокоинтенсивной имплантации ионов титана в кремний в условиях энергетического воздействия пучка на поверхность

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Методы модификации поверхностного и приповерхностных слоев материалов и покрытий ионными пучками находят применение во многих областях науки и техники. Развитие методов глубокого ионного легирования приповерхностных слоев полупроводниковых материалов, а также металлов и сплавов благодаря усилению радиационно-стимулированной диффузии в условиях, когда глубокие слои облучаемого образца не подвергаются значительному температурному воздействию, представляет значительный интерес для практической реализации технологий направленного улучшения эксплуатационных свойств деталей и изделий различного назначения. Настоящая работа посвящена исследованию особенностей и закономерностей высокоинтенсивной имплантации ионов титана при плотностях тока в несколько сотен мА/см2 с одновременным энергетическим воздействием на поверхность пучка ионов длительностью менее 1 мс с плотностью мощности, достигающей нескольких десятков кВт/см2. Впервые на примере имплантации титана в кремний показано, что сочетание высокоинтенсивной имплантации ионов и энергетического воздействия пучка ионов высокой плотности мощности обеспечивает возможность роста глубины ионного легирования от долей мкм до 6 мкм за счет увеличения времени облучения от 0.5 до 60 мин.

Об авторах

А. И. Иванова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: bai@tpu.ru
Россия, Томск

Д. О. Вахрушев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bai@tpu.ru
Россия, Томск

О. С. Корнева

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bai@tpu.ru
Россия, Томск

А. В. Гурулев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bai@tpu.ru
Россия, Томск

В. А. Варлачев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bai@tpu.ru
Россия, Томск

Д. Д. Ефимов

Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта

Email: bai@tpu.ru
Россия, Калининград

А. А. Чернышев

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: bai@tpu.ru
Россия, Томск

Список литературы

  1. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И. Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. Москва: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.
  2. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия, 1990. 216 с.
  3. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991. 240 с.
  4. Челядинский А.Р., Комаров Ф.Ф. // УФН. 2003. Т. 173. № 8. С. 813. https://www.doi.org/10.1070/PU2003v046n08 ABEH001371.
  5. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. 328 с.
  6. Борисов А.М., Крит Б.Л., Куликаускас В.С., Семенова Н.Л., Суминов И.В., Тихонов С.А. // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 324. № 2. C. 137.
  7. Ryssel H., Ruge I. Ion implantation. Chichester: Wiley, 1986. 478 p. https://www.doi.org/10.1002/sia.740100409
  8. Williams J.S., Poate J.M., Ion Implantation and Beam Processing, 1st ed. Orlando: Academic, 1984. 432 p.
  9. Komarov F.F. // Phys.-Uspekhi. 2003. V. 46. № 12. P. 1253. https://www.doi.org/10.1070/PU2003v046n12 ABEH001286
  10. Mehrer H. Diffusion in solids: fundamentals, methods, materials, diffusion-controlled processes, 1st ed. Berlin: Springer Science & Business Media, 2007. 645 p.
  11. Valiev S.H., Pugacheva T.S., Jurabekova F.G., Lem S.A., Miyagawa Y. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1997. V. 127–128. P. 265. https://www.doi.org/10.1016/S0168-583X(96)00937-8
  12. Ho P.S. // Surf. Sci. 1978. V. 72. № 2. P. 253. https://www.doi.org/10.1016/0039-6028(78)90294-7.
  13. Miotello A., Mazzoldi P. // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. P. 4235. https://www.doi.org/10.1063/1.332527
  14. Eltoukhy A.H., Green J.E. // J. Appl. Phys. 1980. V. 51. № 8. P. 4444. https://www.doi.org/10.1063/1.328265
  15. Sizmann R. // J. Nucl. Mater. 1978. V. 69–70. P. 386. https://www.doi.org/10.1016/0022-3115(78)90256-8
  16. Patent 2787564 (US). Forming semiconductive devices by ionic bombardment. / Bell Telephone Laboratories Inc., New York. Shockley W. // 1957.
  17. Poate J.M., Foti G., Jacobson D.C. Surface Modification and Alloying by Laser, Ion, and Electron Beams, 1st ed. Berlin: Springer, 2013. 414 p.
  18. Ryabchikov A.I., Stepanov I.B., Dektjarev S.V., Sergeev O.V. // Rev. Sci. Instrum. 1998. V. 69. P. 810. https://www.doi.org/10.1063/1.1148585
  19. Nikolaev A.G., Oks E.M., Savkin K.P., Yushkov G.Yu., Brown I.G. // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. № 2. P. 501. https://www.doi.org/10.1063/1.3655529
  20. Anders A. Handbook of Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition, 1st ed. N.Y.: John Wiley & Sons, 2000. 760 p.
  21. Widner M., Alexeff I., Jones W.D., Lonngren K.E. // Phys. Fluids. 1970. V. 13. P. 2532. https://www.doi.org/10.1063/1.1692823
  22. Anders A. // Surf. Coat. Technol. 1997. V. 93. № 2–3. P. 158. https://www.doi.org/10.1016/S0257-8972(97)00037-6
  23. Wei R. // Surf. Coat. Technol. 1996. V. 83. P. 218. https://www.doi.org/10.1016/0257-8972(95)02828-5
  24. Anishchik V.M., Uglov V.V. Modification of Instrumental Materials by Ion and Plasma Beams. Minsk: Belorus. Gos. Univ., 2003. 177 p. [in Russian].
  25. Ryabchikov A.I. Ananin P.S., Dektyarev S.V., Sivin D.O., Shevelev A.E. // Vacuum. 2017. V. 143. P. 447. https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.03.011
  26. Ryabchikov A.I. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2021. V. 49. № 9. P. 2529. https://www.doi.org/10.1109/TPS.2021.3073942.
  27. SIMNRA Computer simulation of RBS, ERDA, NRA, MEIS and PIGE by Matej Mayer [Электронный ресурс]. https://mam.home.ipp.mpg.de/Download.html. Дата обращения: 14.11.2022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2024