Особенности структуры тонких пленок SiC, формируемых методом импульсного лазерного осаждения на подложках Si и Al2O3

• Автор: Рындя, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Фундаментальные физико-химические свойства карбида кремния

1.1.1 Кристаллическая структура и политипизм карбида кремния

1.1.2 Механические свойства карбида кремния

1.1.3 Диаграмма состояния двойной системы - С

1.1.4 Оптические и фотоэлектрические свойства карбида кремния

1.1.5 Полупроводниковые свойства БЮ

1.2 Методы получения тонких пленок карбида кремния

1.2.1 Метод химического осаждения из газовой фазы (СУП)

1.2.2 Физические методы осаждения БЮ
1.2.3 Метод импульсного лазерного осаждения
1.2.4 Схема типичной экспериментальной установки импульсного лазерного осаждения
1.3 Технологические условия синтеза и физико-химические
свойства тонких пленок БЮ
1.3.1 Параметры лазерного излучения
1.3.2 Материал мишени
1.3.3 Температура подложки
1.3.4 Материал подложки
Г лава 2 Оборудование для получения тонких пленок 8Ю и методы их исследования
2.1 Экспериментальный технологический комплекс для получения тонкопленочных структур методом импульсного лазерного осаждения
2.2 Основные методы исследования тонких пленок 81С
2.2.1 Растровая электронная микроскопия
2.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.3 Резерфордовское обратное рассеяние
2.2.4 Эллипсометрия

2.3 ИК-Фурье спектроскопия
2.4 Параметризация структуры поверхности в нанометровом диапазоне
по данным атомно-силовой микроскопии
Глава 3 Структура и свойства тонких пленок (З-БіС, формируемых методом импульсного лазерного осаждения на подложках Бі (100) и 8і(111)
3.1 Общая характеристика экспериментальных образцов
3.2 Исследование морфологии и структуры тонких пленок 8ІС на кремнии методами электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии
3.3 Исследование состава тонких пленок БіС на кремнии методом
ИК Фурье спектроскопии
3.4 Параметризация структуры поверхности пленок БіС
на 81(100) и Бі (111)
Г лава 4 Структура и свойства тонких пленок карбида кремния формируемых методом лазерной абляции на подложках А1203 (0001)
4.1 Влияние условий осаждения на структуру и свойства пленок 8іС/А1
4.2 Параметризация структуры поверхности пленок 8ІС на А1203 (0001)
Глава 5 Фото- и электролюминесцентные свойства тонких пленок
и слоев 8ІС
Заключение
Литература

Введение
Актуальность работы. Карбид кремния, благодаря ряду уникальных свойств: большой ширине запрещенной зоны (2,3 - 3,3 эВ для различных политипных форм), чрезвычайно высокому критическому полю лавинного пробоя (2-5 МВ/см), теплопроводности (3-5 Вт/(см-К)), превосходящей при комнатной температуре теплопроводность меди, химической и радиационной стойкости (за счет высокой энергии дефектообразования 25 -35 эВ) является перспективным материалом для применения в различных областях современной электроники. Структуры на его основе обладают стабильными временными характеристиками, широким диапазоном рабочих температур (вплоть до 900°С) и могут быть использованы при создании новых приборов микро-, СВЧ- , мощной и сильноточной электроники, полупроводниковых детекторов ядерных частиц [1] и фотоэлектропреобразователей УФ излучения [2]. Кроме того, важным направлением развития технологии микроэлектроники в настоящее время является совмещение широкозонных материалов (GaN, AIN) с кремниевой электроникой. Слои карбида кремния на кремниевых подложках используются для последующего роста нитрида галлия и нитрида алюминия [3,4]. Тонкие пленки карбида кремния, полученные методом импульсного лазерного осаждения могут быть использованы в качестве темплейтов для роста структур GaN/SiC/Si и AIN/SiC/Si.
Перспективным методом создания тонкопленочных структур на карбиде кремния является метод импульсного лазерного осаждения (ИЛО) в вакууме или атмосфере буферного газа (Ar, N2, 02). Лазерное излучение обеспечивает самую высокую плотность энергии на распыляемой поверхности (109 Вт/см2) [5,6], что делает данный метод практически безальтернативным при получении сложных систем, в состав которых входят элементы с различными коэффициентами распыления. Развитие методов получения тонкопленочных структур при импульсном лазерном осаждении в

12 ЮТ, А = 248 25 200 2 10 [69]
13 ЮТ, А. = 248 250 1,2 1 [70]
14 АгБ, А =193 17 150 - 200 2-4 3 [71]
15 ХеС1, А = 308, 25 190 2-4 10 [56]
16 АхБ, А =193 20 800 1044 Вт/см2 20 [72]
17 ЮТ, А = 248 25 150 - 250 2-6 - [73]
18 ЮТ, А = 248 25 150 - 250 3-6 - [74]
Из таблицы 1.5 видно, что для лазерной абляции карбида кремния используются лазеры с широким диапазоном значений параметров.
В экспериментальных данных по измерению количества вещества, испаренного лазерным импульсом, имеется значительный разброс. Это характерно даже для результатов, полученных при номинально тех же самых условиях опыта. При сравнении результатов, полученных разными авторами, становится ясно, что количество испаренного вещества в значительной мере зависит от детальных условий проведения эксперимента. Одна из самых значительных неопределенностей, возникающих при сравнении данных различных работ, связана с измерением площади лазерного пучка, а также с различной плотностью материала мишени.
1.3.2 Материал мишени
В большинстве работ в качестве материала мишени используется 6Н-
БЮ. В работах [59], [66], [67] применяют спеченную мишень 6Н-81С
чистотой 99,99%, плотность 3,20 г/см3, в [58], [64], [65], [70] - спеченную
мишень 6Н-8Ю, в [60], [61] - спеченная мишень БЮ содержит несколько
политипов, в [62] - стехиометрическая мишень 81С 99,5%, в [63] - спеченная
мишень 8Ю следующего состава 99,65% 81С, 0,088% Бе, 0,087% В, 0,062%
М§, 0,056% О2, 0,044% А1 и следовые количества 17 и №, в [69], [73], [74] -
поликристаллический 81С, [71], [72] - спеченный порошковый 8Ю, в [68] -