Рост атомарно-гладких слоев AlN на подложках Si(111) с предварительным формированием аморфного слоя SixNy методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота
Российский научный фонд, Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми ученым, 24-79-00104
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Гос. задание, FFUF-2024-0019
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Гос. задание, 122040800254-4
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, FSMG-2025-0005
Гридчин В.О.1,2,3, Даутов А.М.1,2, Шугабаев Т.1,2, Лендяшова В.В.1,2, Котляр К.П.1,2,3, Сотников Г.П.4, Козодаев Д.А.4, Пирогов Е.В.2, Резник Р.Р.1, Лобанов Д.Н.5, Кузнецов А.2,6, Большаков А.Д.2,6, Цырлин Г.Э.1,2,3
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
3Институт аналитического приборостроения Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
4ООО "НОВА СПБ", Санкт-Петербург, Россия
5Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
6Центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Московская обл., Россия
Email: gridchin@spbau.ru
Поступила в редакцию: 17 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 22 апреля 2025 г.
Принята к печати: 22 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 23 июня 2025 г.
Сформированы слои AlN на подложках Si(111) методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота. Приведены результаты исследования влияния температуры подложки на кристаллические свойства формируемых слоев AlN. Установлено, что предварительное формирование аморфного слоя SixNy на поверхности Si(111) с последующим нанесением ~2 монослоев Al позволяет получать гладкие слои AlN с шероховатостью поверхности 0.43 nm при толщине слоя 170 nm. Полученные результаты представляют интерес для монолитной интеграции III-N оптоэлектронных и радиоэлектронных устройств с кремниевой платформой. Ключевые слова: нитрид алюминия, молекулярно-пучковая эпитаксия, полупроводники, кремний, рентгенодифрактометрия, рамановская спектроскопия, атомно-силовая спектроскопия.
- K. Vyas, D.H.G. Espinosa, D. Hutama, S.K. Jain, R. Mahjoub, E. Mobini, K.M. Awan, J. Lundeen, K. Dolgaleva, Adv. Phys. X, 9 (1), 2097020 (2022). DOI: 10.1080/23746149.2022.2097020
- M. Feng, J. Liu, Q. Sun, H. Yang, Prog. Quantum Electron., 77, 100323 (2021). DOI: 10.1016/j.pquantelec.2021.100323
- V.G. Dubrovskii, G.E. Cirlin, D.A. Kirilenko, K.P. Kotlyar, I.S. Makhov, R.R. Reznik, V.O. Gridchin, Nanoscale Horiz., 9, 2360 (2024). DOI: 10.1039/D4NH00412D
- U. Kaiser, I.I. Khodos, J. Jinschek, W. Rechter, Microscopy, 48 (5), 545 (1999). DOI: 10.1093/oxfordjournals.jmicro.a023714
- J. Yang, J. Xiao, M. Tao, K. Tang, B. Zhang, H. Wang, M. He, J. Liu, J. Wang, M. Wang, IEEE Electron. Dev. Lett., 46 (2), 270 (2024). DOI: 10.1109/LED.2024.3516043
- D. Milakhin, T. Malin, V. Mansurov, Y. Maidebura, D. Bashkatov, I. Milekhin, S. Goryainov, V. Volodin, I. Loshkarev, V. Vdovin, A. Gutakovskii, S. Ponomarev, K. Zhuravlev, Surf. Interfaces, 51, 104817 (2024). DOI: 10.1016/j.surfin.2024.104817
- A. Le Louarn, S. Vezian, F. Semond, J. Massies, J. Cryst. Growth, 311 (12), 3278 (2009). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2009.04.001
- M. Warmuzek, Aluminum-silicon casting alloys: atlas of microstructures (ASM International, Detroit, 2016)
- S. Fan, Yu. Yin, R. Liu, H. Zhao, Z. Liu, Q. Sun, H. Yang, J. Appl. Phys., 136 (14), 145301 (2024). DOI: 10.1063/5.0219167
- W.H. Chen, Z.Y. Qin, X.Y. Tian, X.H. Zhong, Z.H. Sun, B.K. Li, R.S. Zheng, Y. Guo, H.L. Wu, Molecules, 24 (8), 1562 (2019). DOI: 10.3390/molecules24081562
- J. Gleize, M.A. Renucci, J. Frandon, E. Bellet-Amalric, B. Daudin, J. Appl. Phys., 93 (4), 2065 (2003). DOI: 10.1063/1.1539531
- X. Pan, M. Wei, C. Yang, H. Xiao, C. Wang, X. Wang, J. Cryst. Growth, 318 (1), 464 (2011). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.10.173