Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2024, выпуск 11 » Статья стр. 1922
<<<>>>
Влияние материала подложки на структуру, топологию, состав, оптические и механические свойства химически осажденных пленок PbS
Министерство науки и высшего образования РФ , Государственный контракт, FEUZ-2023-0021
Министерство науки и высшего образования РФ , Спин, 122021000036-3
Министерство науки и высшего образования РФ , Поток, 122021000031-8
Маскаева Л.Н. 1,2, Поздин А.В. 1, Марков B.Ф.1,2, Мостовщикова Е.В. 3, Воронин В.И. 3, Мушников П.Н. 4, Павлова А.Ю. 3
1Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
2Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России, Екатеринбург, Россия
3Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
4Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: larisamaskaeva@yandex.ru, andrej.pozdin@yandex.ru, mostovsikova@imp.uran.ru
Поступила в редакцию: 17 февраля 2024 г.
В окончательной редакции: 12 сентября 2024 г.
Принята к печати: 12 сентября 2024 г.
Выставление онлайн: 29 октября 2024 г.
PDF версия
Представлены результаты комплексных исследований методами рентгеновской дифракции, электронной и атомно-силовой микроскопии влияния материала подложки на структуру, состав, топологию и оптические свойства химически осажденных пленок сульфида свинца с оценкой механических напряжений, возникающих в объеме слоя и на границе "пленка-подложка". Установлено, что формирование пленок на подложках из плавленого кварца и синтетического сапфира происходит из кристаллитов с преимущественной кристаллографической ориентацией (111), а на подложках из фотостекла и предметного стекла - из кристаллитов как с ориентацией (111), так и (220). Обсуждено влияние предварительного травления подложек в HF на топологию поверхности и особенности зародышеобразования пленок PbS. Сделан вывод о том, что рельеф поверхности пленок сульфида свинца не повторяет рельеф подложек. С использованием фрактального формализма показано, что формирование пленок PbS на всех исследуемых подложках описывается моделью ассоциации частиц по типу кластер-частица в трехмерном пространстве. Выявлена корреляция между количеством наночастиц в слое PbS и шириной запрещенной зоны материала. Установлено увеличение величины сжимающих напряжений на интерфейсе "пленка-подложка" в пределах от -53.9 до -318.6 kN/m2 в ряду предметное стекло-фотостекло-сапфир-кварц. Ключевые слова: химическое осаждение, тонкие пленки, сульфид свинца, материал подложки, морфология, кристаллическая структура, механические напряжения.
  1. J. Singh. Electronic and optoelectronic properties of semiconductor structures (Cambridge University Press, 2007)
  2. M.Y.H. Thabit, N.M.S. Kaawash, D.I. Halge, P.M. Khanzode, V.N. Narwade, J.W. Dadge, S.S. Dahiwale, K.A. Bogle. Mater. Today: Process., 92, 876 (2023). DOI: 10.1016/j.matpr.2023.04.457
  3. E. Pentia, L. Pintilie, I. Matei, T. Botila, I. Pintilie. Infrared Phys. Technol., 44, 207 (2003). DOI: 10.1016/S1350-4495(02)00225-6
  4. Q. Lv, R. Li, L. Fan, Z. Huang, Z. Huan, M. Yu, H. Li, G. Liu. Sensors, 23, 8413 (2023). DOI: 10.3390/s23208413
  5. D.G. Moon, S. Rehan, D.H. Yeon, S.M. Lee, S.J. Park, S.J. Ahn. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 200, 109963 (2009). DOI: 10.1016/j.solmat.2019.109963
  6. B. Jiang, X. Liu, Q. Wang, J. Cui, B. Jia, Y. Zhu, J. Feng, Y. Qiu, M. Gu, Z. Ge, J. He. Energy Environ. Sci., 13 (2), 579 (2020). DOI: 10.1039/C9EE03410B
  7. P.M. Khanzode, D.I. Halge, V.N. Narwade, J.W. Dadge, K.A. Bogle. Optik, 226, 165933 (2021). DOI: 10.1016/j.ijleo.2020.165933
  8. В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева. ЖАХ, 56 (8), 846 (2001)
  9. Z. Mamiyev, N.O. Balayeva. Mater. Today Sustain., 21, 100305 (2003). DOI: 10.1016/j.mtsust.2022.100305
  10. N. Zhu, A. Zhang, Q. Wang, P. He, Y. Fang. Electr.: Int. J. Dev. Fundam. Practical Asp. Electr., 16, 577 (2004). DOI: 10.1002/elan.200302835
  11. A.El. Madani, R. Essajai, A. Qachaou, A. Raidou, M. Fahoume, M. Lharch. Adv. Mater. Process. Technol., 8, 3413 (2022). DOI: 10.1080/2374068X.2021.1970986
  12. V.F. Markov, L.N. Maskaeva, E.V. Mostovshchikova, V.I. Voronin, A.V. Pozdin, A.V. Beltseva, I.O. Selyanin, I.V. Baklanova. PCCP, 24, 16085 (2022). DOI: 10.1039/D2CP01815B
  13. В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева, П.Н. Иванов. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент (УрО РАН, Екатеринбург, 2006)
  14. U. Chalapathi, S.H. Park, W.J. Choi. Mater. Sci. Semicond. Process., 134, 106022 (2021). DOI: 10.1016/j.mssp.2021.106022
  15. A.P. Gaiduk, P.I. Gaiduk, A.N. Larsen. Thin Solid Films., 516, 3791 (2008). DOI: 10.1016/j.tsf.2007.06.122
  16. A. Sanchez-Martinez, O. Ceballos-Sanchez, D.E. Guzman-Caballero, J.A. Avila-Avendano, C.E. Perez-Garcia, M.A. Quevedo-Lopez, R. Ramirez. Ceram. Int., 47, 18898 (2021). DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.03.230
  17. Л.Н. Маскаева, А.В. Поздин, В.Ф. Марков, В.И. Воронин. ФТП, 54 (12), 1309 (2020). DOI: 10.21883/FTP.2020.12.50230.9506 [L.N. Maskaeva, A.V. Pozdin, V.F. Markov, V.I. Voronin. Semicond., 54 (12), 1309 (2020). DOI: 10.1134/S1063782620120209]
  18. B. Abdallah, R. Hussein, N. Al-Kafri, W. Zetoun. Iranian J. Sci. Technol. A, 43, 1371 (2019). DOI: 10.1007/s40995-019-00698-1
  19. J. Sahadevan, S.E. Muthu, K. Kulathuraan, S. Arumugam, I. Kim, G.B.S. Pratha, P. Sivaprakash. Mater. Today Proc., 64, 1849 (2022). DOI: 10.1016/j.matpr.2022.06.311
  20. D.M.M. Atwa, I.M. Azzouz, Y. Badr. Appl. Phys. B, 103, 161 (2011). DOI: 10.1007/s00340-010-4311-4
  21. A.S. Obaid, M.A. Mahdi, Z. Hassan. Optoelectron. Adv. Mater. Rapid Commun., 6, 422 (2012)
  22. Q. Lv, R. Li, L. Fan, Z. Huang, Z. Huan, M. Yu, H. Li, G. Liu. Sensors, 23, 8413 (2023). DOI: 10.3390/s23208413
  23. N.I. Fainer, M.L. Kosinova, Yu.M. Rumyantsev, E.G. Salman, F.A. Kuznetsov. Thin Solid Films, 280, 16 (1996). DOI: 10.1016/0040-6090(95)08188-7
  24. А.Е. Городецкий, А.В. Маркин, В.Л. Буховец, В.И. Золотаревский, Р.Х. Залавутдинов, Н.А. Бабинов, А.М. Дмитриев, А.Г. Раздобарин, Е.Е. Мухин. ЖТФ, 91 (2), 299 (2021). DOI: 10.21883/JTF.2021.02.50366.180-20 [A.E. Gorodetsky, A.V. Markin, V.L. Bukhovets, V.I. Zolotarevsky, R.H. Zalavutdinov, N.A. Babinov, A.M. Dmitriev, A.G. Razdobarin, E.E. Mukhin. Tech. Phys., 66 (2), 288 (2021). DOI: 10.1134/S1063784221020122]
  25. E.R. Dobrovinskaya, L.A. Lytvynov, V. Pishchik. Sapphire: material, manufacturing, applications (Springer, NY., 2009)
  26. Электронный ресурс. Режим доступа: http://zcq-quartz.ru/quartz-1.html
  27. Р. Величко. СВЧ-электроника, 1, 66 (2016)
  28. В.Г. Буткевич, В.Д. Бочков, Е.Р. Глобус. Прикладная физика, 6, 66 (2001)
  29. M.S. Mikhailenko, A.E. Pestov, M.V. Zorina, A.K. Chernyshev, N.I. Chkhalo, I.E. Shevchuk. J. Surf. Invest., 17, 1338 (2023). DOI: 10.1134/S102745102306037X
  30. G. Hodes. Chemical Solution Deposition Of Semiconductor Films (CRC Рress, 2002)
  31. H.M. Rietveld. J. Appl. Crystallogr., 2, 65 (1969). DOI: 10.1107/S0021889869006558
  32. B.H. Toby, R.B. Von Dreele. J. Appl. Crystallogr., 46, 544 (2013). DOI: 10.1107/S002188981300353
  33. А.Г. Хованский. Математическое просвещение, 17, 93 (2013)
  34. C.K. De, N.K. Misra. Indian J. Phys., A71, 535 (1997)
  35. M.J. Weber. Handbook Laser Science and Technology (CRC Press LLC, 2003)
  36. C. Douketis, Z. Wang, T.L. Haslett, M. Moskovits. Phys. Rev. B, 51, 11022 (1995). DOI: 10.1103/PhysRevB.51.11022
  37. W.W. Scanlon. J. Phys. Chem. Solids, 8, 423 (1959). DOI: 10.1016/0022-3697(59)90379-8
  38. Ф.Д. Касимов, А.Э. Лютфалибекова. Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 1, 1 (2002)
  39. G.K. Williamson, W.H. Hall. Acta Metall., 1, 22 (1953). DOI: 10.1016/0001-6160(53)90006-6
  40. N. Choudhury, B.K. Sarma. Bull. Mater. Sci., 32, 43 (2009). DOI: 10.1007/s12034-009-0007-y
  41. M. Mozafari, F. Moztarzadeh, D. Vashaee, L. Tayebi. Physica E, 44, 1429 (2012). DOI: 10.1016/j.physe.2012.03.006
  42. P. Patnaik. Handbook of inorganic chemicals (McGraw-Hill, NY., 2003)
  43. Л.А. Мануйлов, Г.И. Клюковский. Физическая химия и химия кремния (Высшая школа, М., 1962)
  44. З.Я. Хавин, В.А. Рабинович. Краткий химический справочник (Химия, ЛО, 1978)
  45. A. De Leon, M.C. Acosta-Enriquez, S.J. Castillo, A. Apolinar-Iribe. J. Sulfur Chem., 33, 391 (2012). DOI: 10.1080/17415993.2012.689481
  46. T. Tohidi, K. Jamshidi-Ghaleh, A. Namdar, R. Abdi-Ghaleh. Mater. Sci. Semicond. Process., 25, 197 (2014). DOI: 10.1016/j.mssp.2013.11.028
  47. E. Pentia, L. Pintilie, T. Botila, I. Pintilie, A. Chaparro, C. Maffiotte. Thin Solid Films, 434, 162 (2003). DOI: 10.1016/S0040-6090(03)00449-8
  48. В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева. Изв. АН. Сер. хим., 7, 1523 (2014). [V.F. Markov, L.N. Maskaeva. Russ. Chem. Bull., 62, 1523 (2014). DOI: 10.1007/s11172-014-0630-7]
  49. A. De Leon, M.C. Acosta-Enriquez, S.J. Castillo, A. Apolinar-Iribe. J. Sulfur Chem., 33, 391 (2012). DOI: 10.1080/17415993.2012.689481
  50. В.В. Подлипнов, В.А. Колпаков, Н.Л. Казанcкий. Компьютерная оптика, 40, 830 (2016). DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-830-836
  51. A. Keller, S. Facsko, W. Moller. J. Phys. Condens. Matter., 21, 495305 (2009). DOI: 10.1088/0953-8984/21/49/495305
  52. А.Х. Аюпова, Р.Р. Гарафутдинов, А.В. Чемерис, Р.Ф. Талипов. Вестник Башкирского ун-та, 17, 1677 (2012)
  53. B. Duan, J. Zhou, Y. Liu, M. Sun. J. Semicond., 35, 116001 (2014). DOI: 10.1088/1674-4926/35/11/116001
  54. M.Y. Mustafa, I. Hilmy, E.Y.T. Adesta. ARPN J. Eng. Appl. Sci., 10, 9736 (2015)
  55. М.С. Михайленко, А.Е. Пестов, М.В. Зорина, А.К. Чернышев, Н.И. Чхало, И.Э. Шевчук. Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед., 12, 25 (2023). DOI: 10.31857/S1028096023120154
  56. Д.С. Пашкевич. Хим. физ., 38 (11), 23 (2019). DOI: 10.1134/S0207401X19110086 [D.S. Pashkevich. Chem. Phys., 13, 993 (2019). DOI: 10.1134/S1990793119060083]
  57. В.А. Мошников, Ю.М. Таиров, Т.В. Хамова, О.А. Шилова. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов (Лань, СПб, 2013)
  58. Б.М. Смирнов Физика фрактальных кластеров (Наука, M., 1991)
  59. J. Feder. Fractals (Plenum Press, NY., 1988)
  60. Д.П. Власюк, А.И. Мамыкин, В.А. Мошников, Е.Н. Муратова. ФХС, 41 (5), 745 (2015)
  61. Y. Wang, A. Suna, W. Mahler, R. Kasowski. J. Chem. Phys., 87, 7315 (1987). DOI: 10.1063/1.453325
  62. А.Н. Вейс. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 213, 9 (2015)
  63. L.B. Freund, S. Suresh. Thin film materials: stress, defect formation and surface evolution (Cambridge university press, 2004)
  64. Л.Н. Маскаева, В.Ф. Марков, Е.А. Федорова, М.В. Кузнецов. ЖПХ, 91 (9), 1346 (2018). DOI: 10.1134/S004446181809013X [L.N. Maskaeva, V.F. Markov, E.A. Fedorova, M.V. Kuznetsov. Russ. J. Appl. Chem., 91 (9), 1528 (2018). DOI: 10.1134/S1070427218090161]
  65. А.Р. Шугуров, А.В. Панин. ЖТФ, 90 (12), 1971 (2020). DOI: 10.21883/JTF.2020.12.50112.38-20 [A.R. Shugurov, A.V. Panin. Technical Phys., 65 (12), 1881 (2020). DOI: 10.1134/S1063784220120257]
  66. Г.Е. Айвазян. Изв. НАН РА и ГИУА. Сер. ТН., 53 (1), 63 (2000)
  67. Н.А. Дюжев, А.А. Дедкова, Е.Э. Гусев, А.В. Новак. Изв. вуз. Электроника, 21 (4), 367 (2016).

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