Вышедшие номера
Модификация приповерхностных слоев альфа оксида галлия при облучении сверхбольшими дозами ионов
Российский научный фонд, 22-19-00166
Федоренко Е.Д. 1, Клевцов А.И. 1, Титов А.И. 1, Андреева В.Д. 1, Шахмин А.Л. 1, Карасев П.А. 1, Печников А.И. 2, Николаев В.И. 2
1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: lizasever69@mail.ru, klevtsovanton@rambler.ru, andrei.titov@rphf.spbstu.ru, avd2007@bk.ru, alshakhmin@yandex.ru, platon.karaseov@yandex.ru, alpechn@yandex.ru, nkvlad@inbox.ru
Поступила в редакцию: 3 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 29 октября 2024 г.
Принята к печати: 11 ноября 2024 г.
Выставление онлайн: 16 декабря 2024 г.

Проведено детальное исследование параметров, характеризующих эпитаксиальные слои α-Ga2O3, выращенные методом хлоридной газофазной эпитаксии, как до их облучения, так и после бомбардировки атомарными Р и Та и молекулярными ионами PF4 с дозами до 45 dpа. Использовался широкий набор взаимодополняющих методов анализа: дифракция рентгеновских лучей, атомно-силовая микроскопия, спектрометрия резерфордовского обратного рассеяния в сочетании с каналированием, и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Установлено, что накопление радиационных повреждений приводит к формированию полностью аморфного слоя от поверхности и вглубь. При больших дозах атомарные ионы Р и Та формируют более толстый аморфный слой, чем молекулярные ионы PF4, и вызывают небольшой свеллинг (распухание облучаемого материала). Среднеквадратичная шероховатость поверхности пленок α-Ga2O3 сохраняется примерно на одном уровне от 0.7 до 0.5 нм вплоть до дозы 45 dpа независимо от типа используемых ионов. Для мелкомасштабного рельефа, отражающего атомарные ступени на поверхности кристаллитов, заметно сглаживание и потеря деталей, вызванные аморфизацией приповерхностного слоя мишени при облучении. Крупномасштабный рельеф практически не изменяется. Бомбардировка ионами приводит к декомпозиции состава приповерхностного слоя мишени c потерей кислорода и частичным восстановлением галлия до состояний Ga0 и Ga+. Ключевые слова: оксид галлия, α-Ga2O3, ионная бомбардировка, высокодозное облучение, модификация приповерхностных слоев, радиационные эффекты, топография поверхности, структурные нарушения, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
  1. S.I. Stepanov, V.I. Nikolaev, V.E. Bougrov, A.E. Romanov. Rev. Adv. Mater. Sci., 44, 63 (2016)
  2. S.J. Pearton, F. Ren, M. Mastro. Gallium Oxide, Technology, Devices and Applications (Elsevier, 2019)
  3. S.J. Pearton, F. Ren, M. Tadjer, J. Kim. Appl. Phys., 9, 124 (2018)
  4. R. Roy, V.G. Hill, E.F. Osborn. J. Am. Chem. Soc., 74, 719 (1952)
  5. Feng Shi, Hengyang Qiao. Nano Select., 3, 348 (2022)
  6. K. Nordlund, M. Ghaly, R. S. Averback, M. Caturla, T. Diaz de la Rubia, J. Tarus. Phys. Rev. B, 57, 7556 (1998)
  7. A.Yu. Azarov, S.O. Kucheyev, A.I. Titov, P.A. Karaseov. J. Appl. Phys., 35, 102 (2007)
  8. A.I. Titov, P.A. Karaseov, V.S. Belyakov, K.V. Karabeshkin, A.V. Arkhipov, S.O. Kucheyev, A. Azarov. Vacuum, 315, 257 (2012)
  9. П.А. Карасев, К.В. Карабешкин, А.И. Стручков, А.И. Печников, В.И. Николаев, В.Д. Андреева, А.И. Титов. ФТП, 56, 882 (2022)
  10. A. Azarov, V. Venkatachalapathy, P. Karaseov, A. Titov, K. Karabeshkin, A. Struchkov, A. Kuznetsov. Sci. Rep., 12, 15366 (2022)
  11. A. Azarov, J.-H. Park, D.-W. Jeon, A. Kuznetsov. Appl. Phys. Lett., 122, 182104 (2023)
  12. A.I. Titov, K.V. Karabeshkin, A.I. Struchkov, V.I. Nikolaev, A. Azarov, D.S. Gogova, P.A. Karaseov. Vacuum, 200, 111005 (2022)
  13. A. Finzel, J.W. Gerlach, J. Lorbeer, F. Frost, B. Rauschenbach. Appl. Surf. Sci., 317, 811 (2014)
  14. S.O. Kucheyev, J.S. Williams, J. Zou, C. Jagadish, G. Li. Appl. Phys. Lett., 77, 3577 (2000)
  15. A.M. Spool, L. Finney. J. Vac. Sci. Technol. A, 42 (4), 043204 (2024)
  16. R. Huang, F. Li, T. Liu, Y. Zhao, Y. Zhu, Y. Shen, X. Lu, Z. Huang, J. Liu, L. Zhang, S. Zhang, Z. Li, A. Dingsun, H. Yang. Sci. Rep., 8, 8521 (2018)
  17. Z. Ding, Y.Tang, V. S.K.Chakravadhanula, Q. Ma, F. Tietz, Y. Dai, T. Scherer, C. Kubel. Microscopy, 72, 326 (2023)
  18. A. Nikolskaya, E. Okulich, D. Korolev, A. Stepanov, D. Nikolichev, A. Mikhaylov, D. Tetelbaum, A. Almaev, C.A. Bolzan, A. Buaczik, R. Giulian, P.L. Grande, A. Kumar, M. Kumar, D. Gogova. J. Vac. Sci. Technol. A, 39, 030802 (2021)
  19. А.И. Печников, С.И. Степанов, А.В. Чикиряка, М.В. Щеглов, М.А. Одноблюдов, В.И. Николаев. ФТП, 53, 789 (2019)
  20. П.А. Карасeв, А.Ю. Азаров, А.И. Титов, С.О. Кучеев. ФТП, 43, 721 (2009)
  21. J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark. The Stopping and Range of Ions in Solids (Pergamon Press, N. Y., 1985). SRIM-2013 software package available at http://www.srim.org
  22. M. Oda, R. Tokuda, H.Kambara, T. Tanikawa, T. Sasaki, T. Hitora. Appl. Phys. Express, 9, 021101 (2016)
  23. M. Lee, M. Yang, H.-Y. Lee, H. Uk Lee, H. Lee, H. Son, U.J. Kim. Mater. Sci. Semicond. Proc., 123, 105565 (2021)
  24. T.-Sh. Chou, A. Akhtar, S.B. Anooz, J. Rehm, O. Ernst, P. Seyidov, A. Fiedler, W. Miller, Z. Galazka, T. Remmele, M. Albrecht, A. Popp. Appl. Surf. Sci., 660, 159996 (2024)
  25. D. Tamba, O. Kubo, M. Oda, Sh. Osaka, K. Takahashi, H. Tabata, K. Kaneko, Sh. Fujita, M. Katayama. Appl. Surf. Lett., 108, 251602 (2016)
  26. Y. Xu, C. Zhang, Y. Cheng, Z.-L., Y. Cheng, Q. Feng, D. Chen, J. Zhang, Y. Hao. Materials, 12, 3670 (2019)
  27. J. Moulder, W. Stickle, W. Sobol, K.D. Bomben. Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy (Perkin-Elmer Corp., Physical Electronics Division, Eden Prairie, Minnesota, USA, 1992)
  28. A. Mahmoodinezhad, C. Janowitz, F. Naumann, P. Plate, H. Gargouri, K. Henkel, D. Schmeib ez, J. Flege. J. Vac. Sci. Technol. A, 38, 022404 (2020)
  29. J.E.N. Swallow, J.B. Varley, L.A.H. Jones, J.T. Gibbon, T.D. Vea. APL Materials, 7, 022528 (2019)
  30. C.L. Hinkle, M. Milojevic, A.M. Sonnet, H.C. Kim, J. Kim, E.M. Vogel, R.M. Wallace. ECS Transactions, 19, 387 (2009)
  31. S. Hufner. Photoelectron Spectroscopy, Photoelectron spectroscopy (Germany, Berlin, 1995).

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.