Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 8 » Статья стр. 1408
<<<>>>
Наноструктурирование поверхности эпитаксиальных пленок Bi2Te3 при ионно-плазменной обработке
Министерство образования и науки Российской Федерации, Государственное задание ЯФ ФТИАН им. К.А. Валиева РАН , FFNN-2022-0017
Министерство образования Республики Беларусь, ГПНИ "Материаловедение, новые материалы и технологии", 1.4.2
Зимин С.П. 1,2, Амиров И.И. 1, Наумов В.В. 1, Тиванов М.С. 3, Ляшенко Л.С. 3, Королик О.В. 3, Abramof E.4, Rappl P.H.O.4
1Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН, Ярославль, Россия
2Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль, Россия
3Белорусский государственный университет, Минск, Республика Беларусь
4Materials and plasma research and development group (GPDMP), National Institute for Space Research (INPE), Sao Jose dos Campos, Brazil
Email: zimin@uniyar.ac.ru, ildamirov@yandex.ru, vvnau@rambler.ru, michael.tivanov@gmail.com
Поступила в редакцию: 20 мая 2024 г.
В окончательной редакции: 6 июня 2024 г.
Принята к печати: 10 июня 2024 г.
Выставление онлайн: 5 августа 2024 г.
PDF версия
Исследовано влияние ионно-плазменной обработки на морфологию поверхности и оптические свойства эпитаксиальных пленок Bi2Te3. Пленки теллурида висмута выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках (111) BaF2 и имели толщину 290 nm. Ионно-плазменная обработка поверхности пленок осуществлялась в реакторе высокоплотной аргоновой плазмы высокочастотного индукционного разряда (13.56 MHz) низкого давления. Энергия ионов Ar+ задавалась в пределах 25-150 eV, продолжительность обработки находилась в интервале 10-120 s. Обнаружено эффективное наноструктурирование поверхности теллурида висмута, приводящее к появлению наноструктур различной формы и архитектуры с геометрическими размерами 13-40 nm. Из спектров оптического пропускания определена величина ширины запрещенной зоны Eg = 0.87-1.29 eV для наноструктурированных систем Bi2Te3. Полученные величины Eg в несколько раз превышают значения для объемного теллурида висмута (~ 0.16 eV), что может быть объяснено реализацией квантовых размерных эффектов. Ключевые слова: теллурид висмута, эпитаксиальные пленки, ионно-плазменная обработка, наноструктуры, комбинационное рассеяние света, спектры отражения и пропускания.
  1. Б.М. Гольцман, В.А. Кудинов, И.А. Смирнов. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3. Наука, М. (1972). 320 с
  2. T. Zhang, P. Cheng, X. Chen, J.-F. Jia, X.-C. Ma, K. He, L.L. Wang, H.-J. Zhang, X. Dai, Z. Fang, X.-C. Xie, Q.-K. Xue. Phys. Rev. Lett. 103, 266803 (2009)
  3. Y.L. Chen, J.G. Analytis, J.-H. Chu, Z.K. Liu, S.-K. Mo, X.L. Qi, H.J. Zhang, D.H. Lu, X. Dai, Z. Fang, S.C. Zhang, I.R. Fisher, Z. Hussain, Z.-X. She. Science 325, 178 (2009)
  4. D.-X. Qu, Y.S. Hor, J. Xiong, R.J. Cava, N.P. Ong. Science 329, 821 (2010)
  5. Y. Meng, H. Zhong, Z. Xu, T. He, J.S. Kim, S. Han, S. Kim, S. Park, Y. Shen, M. Gong, Q. Xiao, S.-H. Bae. Nanoscale Horiz. 8, 1345 (2023)
  6. J. Yao, K. Koski, W. Luo, J.J. Cha, L. Hu, D. Kong, V.K. Narasimhan, K. Huo, Y. Cui. Nature Commun. 5, 5670 (2014)
  7. J. Liu, W. Pan, H. Wang, Z. Zhang, S. Zhang, G. Yuan, C. Yuan, Y. Ren, W. Lei. Adv. Electron. Mater. 7, 2000851 (2021)
  8. Y. Min, G. Park, B. Kim, A. Giri, J. Zeng, J.W. Roh, S.Il. Kim, K.H. Lee, U. Jeong. ACS Nano 9, 7, 6843 (2015)
  9. Y.J. Lin, I. Khan, S. Saha, C.C. Wu, S.R. Barman, F.C. Kao, Z.H. Lin. Nature Commun. 12, 1, 180 (2021)
  10. M. Li, H.-W. Lu, S.-W. Wang, R.-P. Li, J.-Y. Chen, W.-S. Chuang, F.-S. Yang, Y.-F. Lin, C.-Y. Chen, Y.-C. Lai. Nature Commun. 13, 938 (2022)
  11. M. Tang, J.-Y. Zhang, S. Bi, Z.-L. Hou, X.-H. Shao, K.-T. Zhan, M.-S. Cao. ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 33285 (2019)
  12. H. Qiao, J. Yuan, Z. Xu, C. Chen, S. Lin, Y. Wang, J. Song, Y. Liu, Q. Khan, H.Y. Hoh, C.-X. Pan, S. Li, Q. Bao. ACS Nano 9, 2, 1886 (2015)
  13. E.K. Belonogov, V.A. Dybov, A.V. Kostyuchenko, S.B. Kushev, D.V. Serikov, S.A. Soldatenko, M.P. Sumets. Lett. Mater. 10, 2, 189 (2020)
  14. Z. Yue, Q. Chen, A. Sahu, X. Wang, M.Gu. Mater. Res. Express 4, 12, 126403 (2017)
  15. S. Kudo, S. Tanaka, K. Miyazaki, Y. Nishi, M. Takashiri. Mater. Trans. 58, 3, 513 (2017)
  16. Q.-X. Guo, Z.-X. Ren, Y.-Y. Huang, Z.-C. Zheng, X.-M. Wang, W. He, Z.-D. Zhu, J. Teng. Chin. Phys. B 30, 6, 067307 (2021)
  17. N.I. Fedotov, A.A. Maizlakh, V.V. Pavlovskiy, G.V. Rybalchenko, S.V. Zaitsev-Zotov. Surf. Interfaces 31, 102015 (2022)
  18. L.D. Zhaoa, B.-P. Zhang, W.S. Liu, H.L. Zhang, J.-F. Li. J. Alloys Compd. 467, 91 (2009)
  19. I. Levchenko, K. Ostrikov. J. Phys. D 40, 8, 2308 (2007)
  20. I. Childres, J. Tian, I. Miotkowski, Y. Chen. Phil. Mag. 93, 6, 681 (2013)
  21. M. Song, J.H. Chu, J. Zhou, S. Tongay, K. Liu, J. Suh, H. Chen, J.S. Kang, X. Zou, L. You. Nanotechnology 26, 26, 265301 (2015)
  22. J. Jadwiszczak, D.J. Kelly, J. Guo, Y. Zhou, H. Zhang. ACS Appl. Electron. Mater. 3, 4, 1505 (2021)
  23. Y. You, J. Park, J. Kimz. ECS J. Solid State Sci. Technol. 12, 075009 (2023)
  24. C.I. Fornari, P.H.O. Rappl, S.L. Morelhao, E. Abramof. J. Appl. Phys. 119, 165303 (2016)
  25. S.L. Morelhao, S. Kycia, S. Netzke, C.I. Fornari, P.H.O. Rappl, E. Abramof. Appl. Phys. Lett. 112, 10, 101903 (2018)
  26. P. Ngabonziza. Nanotechnology 33, 19, 192001 (2022)
  27. C.I. Fornari, E. Abramof, P.H.O. Rappl, S.W. Kycia, S.L. Morelhao. MRS Adv. 5, 1891 (2020)
  28. O. Caha, A. Dubroka, J. Humlcek, V. Holy, H. Steiner, M. Ul-Hassan, J. Sanchez-Barriga, O. Rader, T.N. Stanislavchuk, A.A. Sirenko, G. Bauer, G. Springholz. Crystal Growth \& Design 13, 8, 3365 (2013)
  29. H. Steiner, V. Volobuev, O. Caha, G. Bauer, G. Springholz, V. Holy. J. Appl. Cryst. 47, 1889 (2014)
  30. Y. Tanaka, Y. Krockenberger, Y. Kunihashi, H. Sanada, H. Omi, H. Gotoh, K. Oguri. Appl. Phys. Express 15, 6, 065502 (2022)
  31. Y. Nie, A.T. Barton, R. Addou,Y. Zheng, L.A. Walsh, S.M. Eichfeld, R. Yue, C. Cormier, C. Zhang, Q. Wang, C. Liang, J.A. Robinson, M. Kim, W. Vandenberghe, L. Colombo, P.-R. Cha,R.M. Wallace, C.L. Hinkle, K. Cho. Nanoscale 10, 31, 15023 (2018).
  32. S. Zimin, E. Gorlachev, I. Amirov. Inductively Coupled Plasma Sputtering: Structure of IV-VI Semiconductors. In: Encyclopedia of Plasma Technology. 1st ed. CRC Press, N.Y. (2017). P. 679-691. https://doi.org/10.1081/E-EPLT-120053966 https://www.routledgehandbooks.com/doi/10.1081/E-EPLT-120053966
  33. С.П. Зимин, И.И. Амиров, М.С. Тиванов, Н.Н. Колесников, О.В. Королик, Л.С. Ляшенко, Д.В. Жигулин, Л.А. Мазалецкий, С.В. Васильев, О.B. Савенко. ФТТ 65, 4, 692 (2023). [S.P. Zimin, I.I. Amirov, M.S. Tivanov, N.N. Kolesnikov, O.V. Korolik, L.S. Lyashenko, D.V. Zhyhulin, L.A. Mazaletskiy, S.V. Vasilev, O.V. Savenko. Phys. Solid State 65, 4, 671 (2023)]
  34. G. Hao, X. Qi, L. Yang, Y. Liu, J. Li, L. Ren, F. Sun, J. Zhong. AIP Adv. 2, 1, 012114 (2012)
  35. Y. Zhao, M. de la Mata, R.L.J. Qiu, J. Zhang, X. Wen, C. Magen, X.P.A. Gao, J. Arbiol, Q. Xiong. Nano Res. 7, 9, 1243 (2014)
  36. W. Lu, Y. Ding, Y. Chen, Z.L. Wang, J. Fang. J. Am. Chem. Soc. 127, 28, 10112 (2005)
  37. Y. Hosokawa, K. Tomita, M. Takashiri. Sci. Rep. 9, 10790 (2019)
  38. P. Sigmund. Elements of sputtering theory. In: Nanofabrication by Ion-Beam Sputtering / Eds T. Som, D. Kanjilal. Pan Stanford Publishing (2013). P. 1-40. https://doi.org/10.4032/9789814303767
  39. W. Richter, C.R. Becker. Phys. Status Solidi B 84, 619 (1977)
  40. W. Kullmann, J. Geurts, W. Richter, N. Lehner, H. Rauh, U. Steigenberger, G. Eichhorn, R. Geick. Phys. Status Solidi B 125, 131 (1984)
  41. V.V. Sobolev, S.D. Shutov, Y.V. Popov, S.N. Shestatskii. Phys. Status Solidi B 30, 349 (1968)
  42. D.L. Greenaway, G. Harbeke. J. Phys. Chem. Solids 26, 10, 1585 (1965)
  43. P. Pecheur, G. Toussaint. Phys. Lett. A 135, 3, 223 (1989)
  44. I.G. Austin. Proc. Phys. Soc. 72, 4, 545 (1958)
  45. Ал.Л. Эфрос, А.Л. Эфрос. ФТП 16, 7, 1209 (1982)
  46. И.Е. Тысченко, В.А. Володин. ФТП 46, 10, 1309 (2012)
  47. Y. Saberi, S.A. Sajjadi, H. Mansouri. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 31, 18988 (2020)
  48. P. Srivastava, K. Singh. J. Exp. Nanosci. 9, 10, 1064 (2014)
  49. J. Dheepa, R. Sathyamoorthy, S. Velumani. Mater. Charact. 58, 8-9, 782 (2007).

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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme