Новый метод твердофазной эпитаксии карбида кремния на кремнии: модель и эксперимент
Кукушкин С.А.1, Осипов А.В.1
1Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: ksa@phase.ipme.ru
Поступила в редакцию: 30 ноября 2007 г.
Выставление онлайн: 19 июня 2008 г.
Предложен теоретически и реализован экспериментально новый метод твердофазной эпитаксаии карбида кремния SiC на кремнии Si. Рост пленки SiC различных политипов на Si(111) осуществляется за счет химической реакции (при T=1100-1400oC) монокристаллического кремния с газообразным оксидом углерода CO (p=10-300 Pa). Часть атомов кремния превращается в газообразный оксид кремния SiO и покидает систему, что приводит к образованию вакансий и пор в кремнии на границе между кремнием и карбидом кремния. Эти поры обеспечивают существенную релаксацию упругих напряжений, вызванную несоответствием решеток Si и SiC. Рентгеноструктурные, электронографические и электронно-микроскопические исследования, а также люминесцентный анализ показали, что слои карбида кремния являются эпитаксиальными, однородными по толщине и могут содержать в зависимости от условий роста различные политипы, а также их смесь. Характерный размер пор - 1-5 mum при толщине пленки ~20-100 nm. Термодинамическая теория зародышеобразования обобщена на случай с химической реакцией. Построены кинетическая и термодинамическая теории данного механизма роста, вычислены зависимости от времени числа зародышей новой фазы, плотностей химических компонентов, толщины пленки. Предложена модель релаксации упругих напряжений в пленке за счет вакансий и пор в подложке. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты N 06-03-32467, 07-08-00542), ХК "Созвездие Водолея" (проект "Кристалл"), Санкт-Петербург, Санкт-Петербургского научного центра РАН, проекта НФМ-1/03, Фонда поддержки науки и образования, Санкт-Петербург. PACS: 61.46.-w, 68.18.Jk, 81.15.-z, 81.15.Aa
- Silicon carbide, A. review of fundamental questions and application to current device technology / Eds W.J. Choyke, H.M. Matsunami, G. Pensl. Akademie, Berlin (1998). V. I, II
- A. Fissel. Phys. Rep. 379, 149 (2003)
- S. Nishino, J.A. Powell, H.A. Will. Appl. Phys. Lett. 42, 460 (1983)
- C. Ricciardi, E. Aimo Boot, F. Gioegis, P. Mandracci, U. Meotto, G. Barucco. Appl. Surf. Sci. 238, 331 (2004)
- Y. Abe, J. Komiyama, S. Suzuki, H. Nakanishi. J. Cryst. Growth 283, 41 (2005)
- J. Tolle, R. Roucka, P.A. Crozier, A.V.G. Chizmeshya, I.S.T. Tsong, J. Kouvetakis. Appl. Phys. Lett. 81, 2181 (2002)
- Н.С. Савкина, В.В. Ратников, А.Ю. Рогачев, В.Б. Шуман, А.С. Трегубова, А.А. Волкова. ФТП 36, 812 (2002)
- A.R. Bushroa, C. Jacob, H. Saijo, S. Nishino, J. Cryst. Growth 271, 200 (2004)
- С.А. Кукушкин, А.В. Осипов, Н.А. Феоктистов. Способ получения изделия, содержащего кремниевую подложку с пленкой из карбида кремния на ее поверхности. Заявка на патент РФ N 2008102398 (приоритет 22.01.2008)
- C.J. Mogab, H.J. Leamy. J. Appl. Phys. 45, 1075 (1974)
- G. Dufour, F. Rouchet, F.C. Stedile, Ch. Poncey, M. De Crescenzi, R. Gunnella, M. Froment. Phys. Rev. B 56, 4266 (1997)
- V. Palermo, A. Parisini, D. Jones. Surf. Sci. 600, 1140 (2006)
- M. Di Ventra, S.T. Pantelides. Phys. Rev. Lett. 83, 1628 (1999)
- S. Wang, M. Di Ventra, S.G. Kim, S.T. Pantelides. Phys. Rev. Lett. 86, 5946 (2001)
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. В.П. Глушко. Наука, М. (1979). Т. 1, 2
- P. Patzner, A.V. Osipov, P. Hess. Appl. Phys. A 85, 145 (2006)
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика Т. 5. Статистическая физика. Наука, М. (1976). 584 с
- Т. де Донде, П. ван Риссельберг. Термодинамическая теория сродства (книга принципов). Металлургия, М. (1984). 134 с
- И. Пригожин, Р. Дефэй. Химичкская термодинамика. Наука, Новосибирск (1966). 502 с
- С.А. Кукушкин, А.В. Осипов. УФН 168, 1084 (1998)
- С.А. Кукушкин. Успехи механики 2, 2, 21 (2003)
- S.A. Kukushkin. J. Appl. Phys. 98, 033 503 (2005)
- Л.А. Жукова, М.А. Гуревич. Электронография поверхностных слоев и пленок полупроводниковых материалов. Металлургия, М. (1971). 173 с
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.