Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H

В работе исследовано влияние отрицательного потенциала смещения на подложке (UD) на структуру и механические свойства аморфного карбида кремния, полученного методом газофазового осаждения, усиленного высокочастотной плазмой (PECVD). Пленки охарактеризованы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ),...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Date:	2010
Main Authors:	Иващенко, В.И., Порада, О.К., Иващенко, Л.А., Дуб, С.Н., Тимофеева, И.И., Гришнова, Л.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2010
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72614
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H / В.И. Иващенко, О.К. Порада, Л.А. Иващенко, С.Н. Дуб, И.И. Тимофеева, Л.А. Гришнова // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 277-285. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860083220377239552
author	Иващенко, В.И. Порада, О.К. Иващенко, Л.А. Дуб, С.Н. Тимофеева, И.И. Гришнова, Л.А.
author_facet	Иващенко, В.И. Порада, О.К. Иващенко, Л.А. Дуб, С.Н. Тимофеева, И.И. Гришнова, Л.А.
citation_txt	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H / В.И. Иващенко, О.К. Порада, Л.А. Иващенко, С.Н. Дуб, И.И. Тимофеева, Л.А. Гришнова // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 277-285. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description	В работе исследовано влияние отрицательного потенциала смещения на подложке (UD) на структуру и механические свойства аморфного карбида кремния, полученного методом газофазового осаждения, усиленного высокочастотной плазмой (PECVD). Пленки охарактеризованы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), ИК-абсорбционной спектроскопии, рентгеновской дифракции и оже-спектроскопии. Нанотвердость, модуль упругости и износостойкость пленок достигают максимума для UD ∼ −200 В. Для объяснения механизма упрочнения пленок использовано моделирование осаждения пленок SiC на кремниевые подложки. Как следует из экспериментальных и теоретических исследований, наблюдаемое усиление механических характеристик, обусловленное ростом отрицательного потенциала смещения на подложке, является следствием улучшения аморфной структуры, уплотнения пленки и уменьшения шероховатости ее поверхности. У роботі досліджено вплив неґативного потенціялу зсуву на підложжі (UD) на структуру й механічні властивості аморфного карбіду кремнію, одержаного методою газофазового осадження, посиленого високочастотною плазмою (PECVD). Плівки охарактеризовано за допомогою атомовосилового мікроскопа (АСМ), ІЧ-абсорбційної спектроскопії, Рентґенової дифракції й Оже-спектроскопії. Нанотвердість, модуль пружности й зносостійкість плівок досягають максимуму для UD ∼ −200 В. Для пояснення механізму зміцнення плівок використано моделювання осадження плівок SiC на кремнійові підложжя. Як випливає з експериментальних і теоретичних досліджень, спостережуване посилення механічних характеристик, обумовлене ростом неґативного потенціялу зсуву на підложжі, є наслідком поліпшення аморфної структури, ущільнення плівки й зменшення шорсткости її поверхні. Plasma-enhanced chemical vapour deposition technique is used to prepare amorphous silicon carbide films to examine an effect of substrate negative bias (UD) on film properties. The films are characterized by an atomic force microscopy, infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, and Auger spectroscopy. The nanohardness, elastic modulus, and wear resistance of the films reach maximums for UD ∼ −200 V. To explain film-hardening mechanism, simulation of SiC films deposition on silicon substrates is carried out. Both experimental and theoretical investigations point out that the observed enhancement of the mechanical characteristics is a consequence of an improvement of the amorphous structure, film compactness, and decrease of surface roughness caused by increasing of negative substrate bias.
first_indexed	2025-12-07T17:18:31Z
format	Article
fulltext	277 PACS numbers: 62.20.Qp, 68.37.Ps, 71.15.Pd, 78.66.Jg, 81.15.Gh, 81.40.Pq, 82.80.Pv Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H В. И. Иващенко, О. К. Порада, Л. А. Иващенко, С. Н. Дуб, И. И. Тимофеева, Л. А. Гришнова Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина В работе исследовано влияние отрицательного потенциала смещения на подложке (UD) на структуру и механические свойства аморфного карбида кремния, полученного методом газофазового осаждения, усиленного вы- сокочастотной плазмой (PECVD). Пленки охарактеризованы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), ИК-абсорбционной спектроскопии, рентгеновской дифракции и оже-спектроскопии. Нанотвердость, модуль упругости и износостойкость пленок достигают максимума для UD ∼ −200 В. Для объяснения механизма упрочнения пленок использовано модели- рование осаждения пленок SiC на кремниевые подложки. Как следует из экспериментальных и теоретических исследований, наблюдаемое усиле- ние механических характеристик, обусловленное ростом отрицательного потенциала смещения на подложке, является следствием улучшения аморфной структуры, уплотнения пленки и уменьшения шероховатости ее поверхности. У роботі досліджено вплив неґативного потенціялу зсуву на підложжі (UD) на структуру й механічні властивості аморфного карбіду кремнію, одержаного методою газофазового осадження, посиленого високочастот- ною плазмою (PECVD). Плівки охарактеризовано за допомогою атомово- силового мікроскопа (АСМ), ІЧ-абсорбційної спектроскопії, Рентґенової дифракції й Оже-спектроскопії. Нанотвердість, модуль пружности й зно- состійкість плівок досягають максимуму для UD ∼ −200 В. Для пояснення механізму зміцнення плівок використано моделювання осадження плівок SiC на кремнійові підложжя. Як випливає з експериментальних і теоре- тичних досліджень, спостережуване посилення механічних характерис- тик, обумовлене ростом неґативного потенціялу зсуву на підложжі, є нас- лідком поліпшення аморфної структури, ущільнення плівки й зменшен- ня шорсткости її поверхні. Plasma-enhanced chemical vapour deposition technique is used to prepare Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2010, т. 8, № 2, сс. 277—285 © 2010 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 278 В. И. ИВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА, Л. А. ИВАЩЕНКО и др. amorphous silicon carbide films to examine an effect of substrate negative bias (UD) on film properties. The films are characterized by an atomic force microscopy, infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, and Auger spectroscopy. The nanohardness, elastic modulus, and wear resistance of the films reach maximums for UD ∼ −200 V. To explain film-hardening mecha- nism, simulation of SiC films deposition on silicon substrates is carried out. Both experimental and theoretical investigations point out that the observed enhancement of the mechanical characteristics is a consequence of an im- provement of the amorphous structure, film compactness, and decrease of surface roughness caused by increasing of negative substrate bias. Ключевые слова: a-SiC:H пленки, PECVD, метилтрихлорсилан, меха- нические свойства, моделирование методом молекулярной динамики. (Получено 15 апреля 2010 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Аморфные гидрогенизированные пленки карбида кремния (a-SiC:H) имеют уникальные механические и оптикоэлектронные свойства [1— 4]. Усиленный плазмой газофазовый метод осаждения (PECVD) наи- более часто используется для синтеза карбида кремния. Именно этот метод, позволяет осадить пленки SiC, которые демонстрируют хоро- шие механические и полупроводниковые свойства [1, 2]. Было пока- зано, что a-SiC:H пленки, осажденные из метилтрихлорсилана (MTXC, CH3SiCl3), являются перспективными износостойкими по- крытиями [3]. Несмотря на всесторонние исследования этих пленок, влияние потенциала смещения на подложке на свойства пленок еще не выяснены. Целью данной работы является восполнить этот пробел в иссле- довании a-SiC:H пленок, полученных методом PECVD из MTXC. В данной работе всесторонне исследованы нанотвердость, модуль уп- ругости, абразивная износостойкость, морфология поверхности и картина химических связей пленок, осажденных на различные подложки. Для выяснения влияния смещения на подложке на ки- нетику роста и свойства пленок были выполнено моделирование методом молекулярной динамики (МД) процесса осаждения пленок SiC на кремниевых подложках. 2. ПОДРОБНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА И РАСЧЕТЫ Пленки a-SiC:H были нанесены из метилтрихлорсилана (MTXC, CH3SiCl3), в качестве основного прекурсора. Значение потенциала смещения на подложке UD варьировались от 0 до −300 В. Темпера- тура подложки и мощность разряда были 300—350°C и 0,6 Вт/cм 2 соответственно. Отношение расхода газов H2:MTХC + H2 равнялось ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПЛЕНОК a-SiC:H 279 5. Давление газа в реакторе составляло 0,2 Торр. Тонкие покрытия толщиной ∼ 0,2 мкм осаждались в течение 45 мин. Перед каждым осаждением, система очищалась аргоновой плазмой. Подложками служили легированные бором пластины кристаллического крем- ния (100). После очистки в 10% водном растворе HF и промывке в деионизированной воде подложки сразу же помещались на нижний электрод PECVD системы. Кроме того, перед процессом осаждения, подложки травились в водородной плазме в течение 5 мин. Элементный состав пленок был исследован с помощью оже- спектрометра JAMP-10S (JEOL, Япония). Толщина пленок измеря- лась с помощью микропрофилометра Альфа-Step 200 (Tencor Instruments, USA) и прибора calowear (для предварительной оценки толщины пленки). Морфология поверхности изучалась с помощью атомно-силового микроскопа (AFM, Наноскоп IIIa). Инфракрасные спектры поглощения были измерены на спектрометре Specord-80. Структурный анализ проводили на рентгеновском дифрактометре ДРОН-2 (СССР). Наноиндентирование проводилось на наноинденто- ре Nano Indenter II TM (MTS Systems Inc., Oak Ridge, USA. Для оценки абразивной износостойкости тонких пленок был использован тестер calowear с вращающимся шариком из твердой стали в присутствии алмазной пасты (0,1 мкм), который контактировал с испытуемым плоским образцом с образованием на нем кратеров износа. Кратеры износа были проанализированы с помощью оптического микропро- филометра высокого разрешения «Микрон-Альфа» (Украина). Моделирование осаждения пленок проводили методом молеку- лярной динамики (МД) на основе эмпирического потенциала. Рас- сматривалась система, состоящая из 1344 атомов, т.е. 768 атомов кремния, принадлежащих подложке, и 576 атомов, принадлежащих парам SiC в прямоугольной ячейке 2,172×2,172×20,0 нм. Учтены пе- риодические граничные условия только в Х- и Y-направлениях. Конденсация пленки моделировалась с помощью МД метода в ус- ловиях постоянного числа частиц—объема—температуры (NVT-ан- самбль), основанного на Tersoff-потенциале [5]. Смоделированная ячейка содержит атомы (001) Si подложки с конфигурацией (4×4×6) a0 (a0 – параметр решетки c-Si) и верхний резервуар SiC, разбавлен- ного паром. Резервуар с паром термостатирован для поддержания не- обходимой температуры пара. Нормальные силы направлены на под- ложку и приложены к каждому атому в резервуаре. Система была не- подвижной благодаря зафиксированному нижнему слою подложки. Следующие шесть слоев подложки были термостатированы для кон- троля температуры подложки. Контролируемыми параметрами оса- ждения были: температура пара (TG), нормальная сила, приложенная к частице (FN), температура подложки (TS). Перед осаждением пар и подложка были уравновешены в течение 5 псек. Каждое осаждение проводилось при TG = 1000 К, TS = 600 К и FN = 0,08, 12 и 0,15 нН в те- чение 22 псек. Мы исследовали свежеосажденные пленки, то есть 280 В. И. ИВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА, Л. А. ИВАЩЕНКО и др. пленки, которые не были уравновешенными после осаждения, и ото- жженные образцы, которые были уравновешены при температуре равной TS в течение 50 псек., далее охлаждены до 300 К и уравнове- шены в течение 5 псек. Для оценки адгезии пленок мы вычислили разницу между потенциальными энергиями образцов до и после смещения всех атомов пленки в Z-направлении относительно под- ложки до 0,8 нм. Расстояния 0,8 нм было достаточно, так как атомы подложки и пленки на этом расстоянии не взаимодействуют. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Анализ рентгеновских дифракционных спектров пленок, нанесен- ных на подложку Si (100) показал, что пленки рентгеноаморфные. На рисунке 1 приведены АСМ-фотографии поверхности пленок, по- лученных при UD = 0 и −100 В. Анализ морфологии поверхности обо- их образцов, показывает, что поверхность пленки состоит из полу- сферических фрагментов. Применение отрицательного смещения на подложке приводит к диспергированию полусферических объектов. Инфракрасные спектры пленок показаны на рис. 2. Усиление ин- тенсивности спектра около 800 cм −1 представляет собой главным об- разом Si—C колебания, в то время как связи в области 1000 cм −1 отно- сятся к Si—(CH2)n—Si и Si—O колебаниям [2]. Зона, характеризующая связи в районе 800 cм −1, резко возрастает с увеличением отрицатель- ного потенциала UD ,что указывает на усиление Si—C колебаний. Увеличение потенциала смещения приводит к увеличению содержа- ния водорода [1], Мы предполагаем, что понижение спектральной кривой в районе 1000 cм −1 с увеличением UD является следствием ос- лабления Si—O колебаний. Кислород адсорбируется в основном из окружающего воздуха. При этом, чем плотнее пленка, тем меньше а б Рис. 1. АСМ-изображения а-SiC:H пленок приUD =0 (a) иUD = −100 В (б). ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПЛЕНОК a-SiC:H 281 адсорбированного кислорода. Из вышеизложенного следует, что увеличение отрицательного потенциала подложки приводит к по- вышению Si—C связей и уплотнению пленки. Здесь и далее термин «повышение UD» означает увеличение по абсолютной величине от- рицательного смещения на подложке. На рисунке 3 показано влияние потенциала смещения на подлож- ке на нанотвердость (H), модуль упругости (Е), соотношение H/E и абразивную износостойкость (k). H и E увеличиваются с увеличени- ем UD до −200 В, а затем уменьшается. Поскольку наноиндентирова- ние было проведено с одинаковой глубиной вдавливания индентора для всех пленок (до 70 нм), уменьшение Н и Е могут быть отнесены к меньшей толщине пленок, осажденных при UD = −300 В (180 нм), по сравнению с толщинами пленок при UD (около −200 нм). Соотноше- ние H/E достигает плато после UD = −200 В. Коэффициент износо- стойкости k увеличивается с потенциалом смещения на подложке, что может быть связано с уменьшением коэффициента трения из-за снижения шероховатости поверхности (см. рис. 1). Принимая во внимание предыдущие выводы, наблюдаемое увеличение механиче- ских характеристик при увеличении UD можно объяснить укрепле- нием Si—C связей и увеличением плотности a-SiC:H пленок. Для выяснения механизма формирования пленок, рассмотрим ре- зультаты МД моделирования. На рисунке 4 (слева) мы показываем атомные конфигурации только что осажденных а-SiC пленок. Серия образцов была смоделирована в зависимости от сил, действующих на частицы. В МД расчетах мы проводим аналогию между нормально приложенной силой к частице FN и отрицательным потенциалом на подложке в PECVD процессе. Принята следующая аббревиатура для пленок: TG(100)—FN(08)—TS(06), что означает, что пленка 12—10—06 была создана при TG = 1000 К, FN = 0,08 нН и TS = 600 К. Как видно из рис. 4, что с увеличением FN верхние слои подложки аморфизируют- Рис. 2. Инфракрасный спектр поглощения a-SiC:H пленок, осажденных при различных потенциалах смещения на подложке. 282 В. И. ИВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА, Л. А. ИВАЩЕНКО и др. ся. Кроме того, увеличение FN приводит к снижению шероховатости поверхности пленки в согласии с экспериментом. Плотности образцов как функции расстояния в Z направлении для только что осажденных и отожженных образцов, – N(Z), – представлены на рис. 4 (правая панель). Результаты указывают, что плотность только что осажденных пленок возрастает с увеличе- нием FN. Сравнение плотностей N(Z) только что осажденных и ото- жженных образцов показывает, что толщина подложки увеличива- ется после отжига, что приводит к уменьшению ее плотности. В ото- жженных образцах аморфная зона уже по сравнению с таковой в только что осажденных образцах. Из этих результатов мы можем заключить, что подложки во всех неотожженных образцах нахо- Рис. 3. Нанотвердость (Н), модуль упругости (Е), соотношение H/E и износостойкость относительно кремниевой подложки (k) как функции отрицательного потенциала на подложке UD. ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПЛЕНОК a-SiC:H 283 дятся под напряжением сжатия. Как видно из рис. 4, неотожжен- ные пленки также находятся под напряжением сжатия. Соответст- венно, отжиг приводит к уменьшению остаточного напряжения сжатия, как в пленках, так и в подложках. Средняя скорость роста (rD), энергии адгезии (ECoh) и число в че- тырехкоординированных (T4) атомах (n4) неотожженных и ото- жженных пленок показаны на рис. 5 как функции приложенной си- лы FN. Ниже мы проанализируем свойства a-SiC пленок в зависимо- сти от этого параметра. Теоретические расчеты прогнозируют увели- чение скорости роста пленки с FN. В PECVD процессе, средняя ско- рость роста а-SiC:H пленок увеличивается с UD до −200 В, а затем не- Рис. 4. Левая панель: проекции атомных конфигураций на x—z-плоскости только что осажденных a-SiC пленок. Обозначение образцов: TG(1000 К)— FN(0,08, 0,12 и 0,15 нН)—TS(600 К) (см. текст). Полые и заштрихованные кружки – атомы подложки и пленки, соответственно. Большие и малые кружки – атомы Si и С, соответственно. Показана только половина ато- мов подложки. Правая панель: плотности N(Z) только что осажденных (сплошная линия) и отожженных (пунктирная линия) образцов в зависи- мости от расстояния в Z-направлении (Z). 284 В. И. ИВАЩЕНКО, О. К. ПОРАДА, Л. А. ИВАЩЕНКО и др. сколько снижается. Соответственно, диапазон FN (0,04—0,15 нН) должен соответствовать диапазону изменения UD до −200 В. Кроме того, в пользу того говорит замедление роста пленок a-SiC при при- ближении к FN = 0,15 нН (см. рис. 5). Энергия адгезии только что осажденных и отожженных пленок к кремниевой подложке ECoh усиливается при росте FN. Значение ECOH всех пленок увеличивается при отжиге. Адгезия пленок увеличивается за счет расширения пе- реходной зоны подложка—пленка. Адгезия отожженных пленок при высоких FN к кремниевой подложке оказалась выше энергии сцеп- ления между слоями подложки. Мы не нашли прямого эксперимен- тального подтверждения наших результатов по изменению адгезии пленки в зависимости от потенциала смещения на подложке. Тем не менее, предварительные результаты скретч-тестирования (не пока- заны здесь) указывают, что адгезия пленок, полученных при высо- ких потенциалах смещения на подложке, сильнее по сравнению с адгезией пленок, осажденных при низких смещениях на подложке. Рис. 5. Средняя скорость роста (rD), энергия адгезии (ECOH) и среднее число четырехкоординированных атомов (n4) в неотожженных (сплошная ли- ния) и отожженных (пунктирная линия) пленках, как функции нормаль- ной силы (FN). Горизонтальная линия обозначает энергию когезии, необ- ходимой для разделения подложки на две равные части в Z-направлении. ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА СМЕЩЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПЛЕНОК a-SiC:H 285 И, наконец, отклонение аморфной решетки от идеальной тетраэд- рической структуры может быть оценено путем учета числа T4 ато- мов в a-SiC пленках. Чем выше число четырехкоординированных атомов n4 в а-SiC, тем ближе аморфная структура к идеальной тетра- эдрической [6]. Рисунок 5 показывает, что n4 увеличивается с FN. Это означает, что применение нормальной силы к каждому атому, на- правленной к подложке (прикладывание потенциала смещения к подложке по аналогии с PECVD-процессом) приводит к улучшению аморфной структуры пленки. Для PECVD а-SiC:H пленок это под- тверждается усилением S—C-колебаний около 800 см −1 в инфракрас- ных спектрах поглощения [1, 2] (см. рис. 2). 4. ВЫВОДЫ Мы осадили а-SiC:H пленки на кремниевые подложки при различ- ных потенциалах смещения на подложке. Пленки были исследованы с помощью экспериментальных и теоретических методов. Наблюдае- мое увеличение нанотвердости, модуля упругости и абразивной изно- состойкости при увеличении смещения на подложке объясняется: уплотнением пленки; улучшением ее аморфной структуры; умень- шением шероховатости поверхности пленки. Результаты исследова- ния показывают, что а-SiC:H пленки, осажденные при высоких по- тенциалах смещения на подложке перспективны в качестве износо- стойких покрытий. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. L. Calcagno, A. Hallen, R. Martins, and W. Skorupa, Amorphous and Micro- crystalline Silicon Carbide: Materials and Applications (Elsevier: Amsterdam: 2001), 508. 2. J. Bullot and M. P. Schmidt, Physica Status Solidi (b), 143: 345 (1987). 3. O. K. Porada, V. I. Ivashchenko, L. A. Ivashchenko, G. V. Rusakov, S. N. Dub, and A. I. Stegnij, Surf. Coat. Techn., 180—181: 122 (2004). 4. M. A. El. Khakani, M. Chaker, M. E. O’Hern, and W. C. Oliver, J. Appl. Phys., 82: 4310 (1997). 5. J. Tersoff, Phys. Rev. B, 39: 5566 (1989). 6. V. I. Ivashchenko, P. E. A. Turchi, V. I. Shevchenko, and J. A. Shramko, Phys. Rev. B, 70: 115201—12 (2004).
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-72614
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1816-5230
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:18:31Z
publishDate	2010
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format	dspace
spelling	Иващенко, В.И. Порада, О.К. Иващенко, Л.А. Дуб, С.Н. Тимофеева, И.И. Гришнова, Л.А. 2014-12-26T21:14:52Z 2014-12-26T21:14:52Z 2010 Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H / В.И. Иващенко, О.К. Порада, Л.А. Иващенко, С.Н. Дуб, И.И. Тимофеева, Л.А. Гришнова // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 277-285. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 62.20.Qp, 68.37.Ps, 71.15.Pd, 78.66.Jg, 81.15.Gh, 81.40.Pq, 82.80.Pv https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72614 В работе исследовано влияние отрицательного потенциала смещения на подложке (UD) на структуру и механические свойства аморфного карбида кремния, полученного методом газофазового осаждения, усиленного высокочастотной плазмой (PECVD). Пленки охарактеризованы с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), ИК-абсорбционной спектроскопии, рентгеновской дифракции и оже-спектроскопии. Нанотвердость, модуль упругости и износостойкость пленок достигают максимума для UD ∼ −200 В. Для объяснения механизма упрочнения пленок использовано моделирование осаждения пленок SiC на кремниевые подложки. Как следует из экспериментальных и теоретических исследований, наблюдаемое усиление механических характеристик, обусловленное ростом отрицательного потенциала смещения на подложке, является следствием улучшения аморфной структуры, уплотнения пленки и уменьшения шероховатости ее поверхности. У роботі досліджено вплив неґативного потенціялу зсуву на підложжі (UD) на структуру й механічні властивості аморфного карбіду кремнію, одержаного методою газофазового осадження, посиленого високочастотною плазмою (PECVD). Плівки охарактеризовано за допомогою атомовосилового мікроскопа (АСМ), ІЧ-абсорбційної спектроскопії, Рентґенової дифракції й Оже-спектроскопії. Нанотвердість, модуль пружности й зносостійкість плівок досягають максимуму для UD ∼ −200 В. Для пояснення механізму зміцнення плівок використано моделювання осадження плівок SiC на кремнійові підложжя. Як випливає з експериментальних і теоретичних досліджень, спостережуване посилення механічних характеристик, обумовлене ростом неґативного потенціялу зсуву на підложжі, є наслідком поліпшення аморфної структури, ущільнення плівки й зменшення шорсткости її поверхні. Plasma-enhanced chemical vapour deposition technique is used to prepare amorphous silicon carbide films to examine an effect of substrate negative bias (UD) on film properties. The films are characterized by an atomic force microscopy, infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction, and Auger spectroscopy. The nanohardness, elastic modulus, and wear resistance of the films reach maximums for UD ∼ −200 V. To explain film-hardening mechanism, simulation of SiC films deposition on silicon substrates is carried out. Both experimental and theoretical investigations point out that the observed enhancement of the mechanical characteristics is a consequence of an improvement of the amorphous structure, film compactness, and decrease of surface roughness caused by increasing of negative substrate bias. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H Article published earlier
spellingShingle	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H Иващенко, В.И. Порада, О.К. Иващенко, Л.А. Дуб, С.Н. Тимофеева, И.И. Гришнова, Л.А.
title	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H
title_full	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H
title_fullStr	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H
title_full_unstemmed	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H
title_short	Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H
title_sort	влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-sic:h
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72614
work_keys_str_mv	AT ivaŝenkovi vliâniepotencialasmeŝeniânapodložkenastrukturnyeimehaničeskiesvoistvaplenokasich AT poradaok vliâniepotencialasmeŝeniânapodložkenastrukturnyeimehaničeskiesvoistvaplenokasich AT ivaŝenkola vliâniepotencialasmeŝeniânapodložkenastrukturnyeimehaničeskiesvoistvaplenokasich AT dubsn vliâniepotencialasmeŝeniânapodložkenastrukturnyeimehaničeskiesvoistvaplenokasich AT timofeevaii vliâniepotencialasmeŝeniânapodložkenastrukturnyeimehaničeskiesvoistvaplenokasich AT grišnovala vliâniepotencialasmeŝeniânapodložkenastrukturnyeimehaničeskiesvoistvaplenokasich

Влияние потенциала смещения на подложке на структурные и механические свойства пленок a-SiC:H

Institution

Similar Items