Трехэлектродная газоразрядная система --- плазмохимический микрореактор
Порцель Л.М.1, Астров Ю.А.1, Лодыгин А.Н.1, Берегулин Е.В.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

Email: leonid.portsel@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 18 декабря 2024 г.
В окончательной редакции: 18 марта 2025 г.
Принята к печати: 7 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 11 сентября 2025 г.
Изучена возможность использования трехэлектродной системы "полупроводник-газовый разряд" в качестве микрореактора для плазмохимической обработки поверхности полупроводниковых материалов. Система состоит из двух разрядных промежутков, разделенных металлической сеткой, которая является общим электродом. В первом промежутке формируется самостоятельный стационарный таунсендовский разряд. Заряженные частицы разряда проходят сквозь ячейки сетки и двигаются в электрическом поле второго промежутка. Обработка поверхности образца происходит во втором промежутке в результате взаимодействия потока заряженных частиц c полупроводником. Эксперименты проводились в трехэлектродной системе, заполненной аргоном. В качестве образца использовался GaAs. Изменения свойств поверхности определялось с помощью метода спектральной эллипсометрии. Показано, что облучение полупроводника ионами аргона Ar+ приводит к очистке поверхности от слоя окисла и образованию измененного приповерхностного слоя толщиной 5-20 nm. Состав слоя представляет собой смесь кристаллического и аморфного GaAs. Ключевые слова: газовый разряд, полупроводник GaAs, модификация свойств поверхности, эллипсометрия.
- C. Pignata, D. D'Angelo, E. Fea, G. Gilli. J. Appl. Microbiol., 122, 1438 (2017). DOI: 10.1111/jam.13412
- A. Dey, A. Chroneos, N.St.J. Braithwaite, R.P. Gandhiraman, S. Krishnamurthy. Appl. Phys. Rev., 3, 021301 (2016)
- Ю.А. Астров, В.В. Егоров, Ш.С. Касымов, В.М. Муругов, Л.Г. Парицкий, С.М. Рывкин, Ю.Н. Шереметьев. Квантовая электроника, 4 (8), 1681 (1977)
- V.M. Marchenko, H.-G. Purwins, L.M. Portsel, Yu.A. Astrov. Semiconductor-Gas-Discharge Device for Fast Imaging in the Infrared, Physics, Engineering and Applications (Shaker Verlag, Aachen, 2016)
- Z.Lj. Petrovic, A.V. Phelps. Phys. Rev. E, 27, 2806, 2825 (1993)
- Е.Л. Гуревич, Ю.П. Райзер, Х.-Г. Пурвинс. ЖТФ, 76 (2), 36 (2006)
- L.M. Portsel, A.N. Lodygin, Yu.A. Astrov. J. Phys. D: Appl. Phys., 42, 235208 (2009)
- E.L. Gurevich, S. Kittel, R. Hergenroder, Yu.A. Astrov, L.M. Portsel, A.N. Lodygin, V.A. Tolmachev, A.V. Ankudinov. J. Phys. D: Appl. Phys., 43, 275302 (2010). DOI: 10.1088/0022-3727/43/27/275302
- M.S. Aksenov, A.Yu. Kokhanovskii, P.A. Polovodov, S.F. Devyatova, V.A. Golyashov, A.S. Kozhukhov, I.P. Prosvirin, S.E. Khandarkhaeva, A.K. Gutakovskii, N.A. Valisheva, O.E. Tereshchenko. Appl. Phys. Lett., 107, 173501 (2015)
- M.S. Aksenov, A.K. Gutakovskii, I.P. Prosvirin, D.V. Dmitriev, A.A. Nedomolkina, N.A. Valisheva. Mater. Sci. Semicond. Process., 102, 104611 (2019)
- Yu.A. Astrov, A.N. Lodygin, L.M. Portsel, A.A. Sitnikova. J. Appl. Phys., 124, 103303 (2018). DOI: 10.1063/1.5042487
- Yu.A. Astrov, V. Zhelev, J. Malinowski, S.M. Ryvkin. Phys. Status Solidi (a), 61, K127 (1980)
- Х.Т. Йулдашев, З. Хайдаров, Ш.С. Касымов. Успехи прикладной физики, 4 (6), 580 (2016)
- F.H. Read, N.J. Bowring, P.D. Bullivant, R.R.A. Ward. Rev. Sci. Instrum., 69, 2000 (1998). DOI: 10.1063/1.1148888
- P.D. Goldan, F.L.J. Yadlowsky, E.C. Whipple Jr. J. Geophys. Res., 78, 2907 (1973)
- A.L. Ward. Phys. Rev., 112 (6), 1852 (1958)
- D.A.G. Bruggeman. Ann. Phys. (Leipzig), 24, 636 (1936)
- R.M.A. Azzam, N.M. Bashara. Ellipsometry and Polarized Light (Amsterdam, North-Holland, 1977)
- P. Lautenschlager, M. Garriga, S. Logothetidis, M. Cardona. Phys. Rev. B, 35, 9174 (1987)
- S. Ozaki, S. Adachi. J. Appl. Phys., 78, 3380 (1995)
- E. Schubert, N. Razek, F. Frost, A. Schindler, B. Rauschenbach. J. Appl. Phys., 97, 023511 (2005)
- M. Erman, J.B. Theeten, P. Chambon. J. Appl. Phys., 56, 2664 (1984)
- H.D. Hagstrum. Phys. Rev., 122, 83 (1961)