Ионная имплантация: нанопористый германий

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Методом высокоразрешающей растровой электронной микроскопии экспериментально продемонстрировано формирование тонких поверхностных аморфных слоев нанопористого Ge различной морфологии во время низкоэнергетической высокодозовой имплантации ионами металлов различной массы 63Cu+, 108Ag+ и 209Bi+ монокристаллических подложек с-Ge. Анализ структуры, полученных слоев нанопористого Ge проводили методом дифракции обратно рассеянных электронов. Показано, что при облучении ионами с малой энергией 63Cu+ и 108Ag+ на поверхности c-Ge формируются игольчатые нанообразования, составляющие тонкий нанопористый слой Ge, тогда как при использовании 209Bi+ имплантированный слой состоит из плотно упакованных нанонитей. При высокой энергии ионов облучения морфология тонких поверхностных слоев нанопористого Ge с ростом массы внедряемого иона меняет свою форму последовательно от трехмерной сетчатой до губчатой, образованной отдельными разреженными переплетающимися нанонитями. Обсуждены общие возможные механизмы порообразования в Ge при низкоэнергетической высокодозовой ионной имплантации, такие как кластерно-вакансионный, локального термического микровзрыва и точечного нагрева, сопровождающегося плавлением с эффективным распылением облучаемой поверхности.

Об авторах

А. Л. Степанов

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: aanstep@gmail.com
Россия, Казань

В. И. Нуждин

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН

Email: aanstep@gmail.com
Россия, Казань

В. Ф. Валеев

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН

Email: aanstep@gmail.com
Россия, Казань

А. М. Рогов

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН

Email: aanstep@gmail.com
Россия, Казань

Д. А. Коновалов

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН

Email: aanstep@gmail.com
Россия, Казань

Список литературы

  1. Степанов А.Л., Нуждин В.И., Рогов А.М., Воробьев В.В. Формирование слоев пористого кремния и германия с металлическими наночастциами. Казань: ФИЦПРЕСС, 2019. 198 c.
  2. Rojas E.G., Hensen J., Carstensen J., Föll H., Brendel R. // RCS Transactions. 2011. V. 33. P. 95. https://www.doi.org/10.1149/1.3553351
  3. Nowak D., Turkiewicz M., Solnica N. // Coatings. 2019. V. 9. P. 120. https://www.doi.org/10.3390/coatings9020120
  4. Zhang Y.-Y., Shin S.-H., Kang H.-J., Jeon S., Hwang S.H., Zhou W., Jeong J.-H., Li X., Kim M. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 546. P. 149083. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149083
  5. Степанов А.Л., Нуждин В.И., Валеев В.Ф., Коновалов Д.А., Рогов А.М. // Письма ЖТФ. 2023. Т. 49. № 8. С. 10. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2023.08.55129.19446
  6. Uchida G., Nagai K., Habu Y., Hayashi J., Ikebe Y., Hiramatsu M., Narishige R., Itagaki N., Shiratani M., Setsuhara Y. // Sci. Rep. 2022. V. 12. P. 1742. https://www.doi.org/10.1038/s41598-022-05579-z
  7. Гаврилова Т.П., Хантимеров С.М., Нуждин В.И., Валеев В.Ф., Рогов А.М., Степанов А.Л. // Письма ЖТФ. 2022. Т. 48. № 8. С. 33. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2022.08.52364.19096
  8. Evtugin V.G., Rogov A.M., Nuzhdin V.I., Valeev V.F., Kavetsky T.S., Khalilov R.I., Stepanov A.L. // Vacuum. 2019. V. 165. P. 320. https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.04.044
  9. Koleva M.E., Dutta M., Fukata N. // Mater. Sci. Engineer. B. 2014. V. 187. P. 102. https://www.doi.org/10.1016/j.mseb.2014.05.008
  10. Zegadi R., Lorrain N., Bodiou L., Guendouz M., Ziet L., Charrier J. // J. Opt. 2021. V. 23. P. 35102. https://www.doi.org/10.1088/2040-8986-abdf69
  11. Donovan T.M., Heinemann K. // Phys. Rev. Lett. 1971. V. 27. № 26. P. 1794.
  12. Flamand G., Pooetmans J., Dessein K. // Phys. Stat. Sol. C. 2005. V. 2. № 9. P. 3243. https://www.doi.org/10.1002/pssc.200461130
  13. Shieh J., Chen H.L., Ko T.S., Cheng H.C., Chu T.C. // AdV. Mater. 2004. V. 16. № 13. P. 1121. https://www.doi.org/10.1002/adma.200306541
  14. Kartopu G., Bayliss S.C., Hummel R.E., Ekinci Y. // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. № 7. P. 3466. https://www.doi.org/10.1063/1.650919
  15. Foti G., Vitali G., Davies J.A. // Rad. Effects. 1977. V. 32. P. 187.
  16. Wilson I.H. // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. № 3. P. 1698.
  17. Rudawski N.G., Jones K.S. // J. Mater. Res. 2013. V. 28. № 13. P. 1633. https://www.doi.org/10.1151/jmr.2013.24
  18. Stepanov A.L., Nuzhdin V.I., Valeev V.F., Rogov A.M., Vorobev V.V. // Vacuum. 2018. V. 152. P. 200. https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.03.030
  19. Рогов А.М., Нуждин В.И., Валеев В.Ф., Романов И.А., Климович И.М., Степанов А.Л. // Российские нанотехнологии. 2018. Т. 13. № 9–10. С. 35.
  20. Rogov A.M., Nuzhdin V.I., Valeev V.F., Stepanov A.L. // Composites Commun. 2020. V. 19. P. 6. https://www.doi.org/10.1016/j.coco.2020.01.002
  21. А.П. Александров Документы и воспоминания. К 100-летию со дня рождения. / Ред. Хлопкин Н.С. М.: ИздАТ, 2003. 456 с.
  22. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. // Nucl. Instr. Meeth. Phys. Res. B. 2010. V. 268. P. 1818. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
  23. Nastasi M., Mayer J.W., Hirvonen J.K. Ion-solid interactions. Cambridge: Cambridge UniV. Press, 1996. 540 p.
  24. Darby B.L., Yates B.R., Rudawski N.G., Jones K.S., Elliman R.G. // Thin Solid Films. 2011. V. 519. P. 5962. https://www.doi.org/10.1016/j.tsf.2011.03.040
  25. Cawthorne C., Fulton E.J. // Nature. 1967. V. 216. № 11. P. 576.
  26. Romano L., Impellizzeri G., Tomasello M.V., Giannazzo F., Spinella C., Grimaldi M.G. // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. P. 84314.
  27. Ghaly M., Nordlund K., Averback R.S. // Philosoph. Magazin. 1999. V. 79. № 4. P. 795.
  28. Герасименко Н.Н., Пархоменко Ю.Н. Кремний — материал наноэлектроники. М.: Техносфера, 2007. 352 с.
  29. Kudriavtsev Y., Hernandez-Zanabria A., Salinas C., Asomoza R. // Vacuum. 2020. V. 177. P. 109393. https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109393
  30. Kudriavtsev Y., Asomoza R., Hernandez A., Kazantsev D.Y., Ber B.Y., Gorokhov A.N. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. № 5. P. 53203. https://www.doi.org/10.1116/6.0000262

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2024