Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова
We report the synthesis of ?-SiC/por-Si/mono-Si heterostructure by a hybrid method, consisting of the electrochemical etching of the single-crystal silicon surface with a subsequent carbidization by a thermal annealing in a methane atmosphere. This method has a number of advantages over the known on...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/648 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| id |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-648 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2022-12-22T07:59:25Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
карбід кремнію механізм Странського – Крастанова layer-plus-island модель росту електрохімічне травлення термічний відпал поруваті шари кристалічна ґратка |
| spellingShingle |
карбід кремнію механізм Странського – Крастанова layer-plus-island модель росту електрохімічне травлення термічний відпал поруваті шари кристалічна ґратка Suchikova, Y. O. Kovachov, S. S. Bardus, I. O. Lazarenko, A. S. Bohdanov, I. T. Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова |
| topic_facet |
silicon carbide Stranski-Krastanow mechanism layer-plus-island growth electrochemical etching thermal annealing porous layers crystal lattice карбід кремнію механізм Странського – Крастанова layer-plus-island модель росту електрохімічне травлення термічний відпал поруваті шари кристалічна ґратка |
| format |
Article |
| author |
Suchikova, Y. O. Kovachov, S. S. Bardus, I. O. Lazarenko, A. S. Bohdanov, I. T. |
| author_facet |
Suchikova, Y. O. Kovachov, S. S. Bardus, I. O. Lazarenko, A. S. Bohdanov, I. T. |
| author_sort |
Suchikova, Y. O. |
| title |
Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова |
| title_short |
Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова |
| title_full |
Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова |
| title_fullStr |
Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова |
| title_full_unstemmed |
Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова |
| title_sort |
формування ?-sic на поверхні por-si/mono-si за механізмом странського – крастанова |
| title_alt |
Formation of ?-SiC on por-Si/mono-Si surface according to stranski - krastanow mechanism |
| description |
We report the synthesis of ?-SiC/por-Si/mono-Si heterostructure by a hybrid method, consisting of the electrochemical etching of the single-crystal silicon surface with a subsequent carbidization by a thermal annealing in a methane atmosphere. This method has a number of advantages over the known ones, because it is cheap enough and allows one to form the silicon carbide layers of high- quality. The formed structure was studied by means of SEM, EDX and XRD methods. As a result, the dense ?-SiC layer, consisting of an array of the spherical islands with diameters of 2–6 ?m, coated with the small pores, was formed on the por-Si/mono-Si surface. The geometric dimensions of the islands were studied by calibrating the sample image in the ImageJ software package. The maximum value of the linear size (diameter) of the island dmax = 5.95 ?m and the minimum value dmin = 2.11 ?m were found in the studied area. In general, the average diameter of the islands is d = 3.72 ?m. The distribution has the left-sided asymmetry, that is, the smaller islets predominate. Roundness (the ratio of the area to the square of the larger axis) R = 0.86. According to the results of EDX analysis, it was found that the synthesized structure surface consists exclusively of the carbon and silicon atoms, indicating the high quality of the formed structures. It was found that the SiC film crystallizes in the cubic phase. The formation of the islands is explained by means of the layer-plus-island growth model according to Stranski-Krastanow mechanism, which is characterized by the formation of the dense wetting layer with the massive island complex on the surface. It should be also noted that the porous SiC layers of island type can, in turn, show the perspective as the buffers with the heteroepitaxy of the silicon substrate materials. |
| publisher |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/648 |
| work_keys_str_mv |
AT suchikovayo formationofsiconporsimonosisurfaceaccordingtostranskikrastanowmechanism AT kovachovss formationofsiconporsimonosisurfaceaccordingtostranskikrastanowmechanism AT bardusio formationofsiconporsimonosisurfaceaccordingtostranskikrastanowmechanism AT lazarenkoas formationofsiconporsimonosisurfaceaccordingtostranskikrastanowmechanism AT bohdanovit formationofsiconporsimonosisurfaceaccordingtostranskikrastanowmechanism AT suchikovayo formuvannâsicnapoverhníporsimonosizamehanízmomstransʹkogokrastanova AT kovachovss formuvannâsicnapoverhníporsimonosizamehanízmomstransʹkogokrastanova AT bardusio formuvannâsicnapoverhníporsimonosizamehanízmomstransʹkogokrastanova AT lazarenkoas formuvannâsicnapoverhníporsimonosizamehanízmomstransʹkogokrastanova AT bohdanovit formuvannâsicnapoverhníporsimonosizamehanízmomstransʹkogokrastanova |
| first_indexed |
2025-09-24T17:25:26Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:45:46Z |
| _version_ |
1844168303989227520 |
| spelling |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6482022-12-22T07:59:25Z Formation of ?-SiC on por-Si/mono-Si surface according to stranski - krastanow mechanism Формування ?-SiC на поверхні por-Si/mono-Si за механізмом Странського – Крастанова Suchikova, Y. O. Kovachov, S. S. Bardus, I. O. Lazarenko, A. S. Bohdanov, I. T. silicon carbide Stranski-Krastanow mechanism layer-plus-island growth electrochemical etching thermal annealing porous layers crystal lattice карбід кремнію механізм Странського – Крастанова layer-plus-island модель росту електрохімічне травлення термічний відпал поруваті шари кристалічна ґратка We report the synthesis of ?-SiC/por-Si/mono-Si heterostructure by a hybrid method, consisting of the electrochemical etching of the single-crystal silicon surface with a subsequent carbidization by a thermal annealing in a methane atmosphere. This method has a number of advantages over the known ones, because it is cheap enough and allows one to form the silicon carbide layers of high- quality. The formed structure was studied by means of SEM, EDX and XRD methods. As a result, the dense ?-SiC layer, consisting of an array of the spherical islands with diameters of 2–6 ?m, coated with the small pores, was formed on the por-Si/mono-Si surface. The geometric dimensions of the islands were studied by calibrating the sample image in the ImageJ software package. The maximum value of the linear size (diameter) of the island dmax = 5.95 ?m and the minimum value dmin = 2.11 ?m were found in the studied area. In general, the average diameter of the islands is d = 3.72 ?m. The distribution has the left-sided asymmetry, that is, the smaller islets predominate. Roundness (the ratio of the area to the square of the larger axis) R = 0.86. According to the results of EDX analysis, it was found that the synthesized structure surface consists exclusively of the carbon and silicon atoms, indicating the high quality of the formed structures. It was found that the SiC film crystallizes in the cubic phase. The formation of the islands is explained by means of the layer-plus-island growth model according to Stranski-Krastanow mechanism, which is characterized by the formation of the dense wetting layer with the massive island complex on the surface. It should be also noted that the porous SiC layers of island type can, in turn, show the perspective as the buffers with the heteroepitaxy of the silicon substrate materials. Ми повідомляємо про синтез гетероструктури ?-SiC/por-Si/mono-Si гібридним методом, який включає електрохімічне травлення поверхні монокристалічного кремнію з наступною карбідізацією термічним відпалом у атмосфері метану. Такий метод має низку переваг над відомими, оскільки є достатньо дешевим та дозволяє формувати шари карбіду кремнію високої якості. Сформовану структуру було досліджено за допомогою SEM, EDX та XRD методів. В результаті на поверхні por-Si/mono-Si утворився щільний шар ?-SiC, який складається з масиву сфероподібних острівців діаметрами 2–6 ?m, вкритих дрібними порами. Геометричні розміри острівців було досліджено за допомогою калібрування зображення зразка в ImageJ. Встановлено, що у досліджуваній області максимальне значення лінійного розміру (діаметр) острівка dmax = 5.95 ?m, мінімальне значення dmin = 2.11 ?m. Загалом, острівки мають середній діаметр d = 3.72 ?m. Розподіл має лівосторонню асиметрію, тобто переважають більш дрібні острівки. Округлість (відношення площі до квадрату більшої вісі) R = 0.86. За результатами EDX аналізу встановлено, що поверхня синтезованої структури складається винятково з атомів вуглецю та кремнію, що свідчить про високу якість сформованих структур. Встановлено, що плівка SiC кристалізується в кубічній сингапії. Утворення острівків пояснено за допомогою layer-plus-island моделі росту за механізмом Странського – Крастанова, який характеризується утворенням щільного змочувального шару з ансамблем масивних острівців на поверхні. Показано, що por-Si є надійним буферним шаром, який зменшує пружні напруження, що виникають на межі розділу SiC–Si, і дозволяє мінімізувати вплив невідповідності параметрів кристалічних ґраток на процеси карбідізації кремнію. Необхідно також зазначити, що поруваті шари SiC острівкового типу можуть, в свою чергу, показати перспективність як буфери при гетероепітаксії матеріалів на кремнієві підкладки. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2022-12-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/648 10.15407/hftp13.04.447 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 13 No. 4 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 447-454 Химия, физика и технология поверхности; Том 13 № 4 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 447-454 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 13 № 4 (2022): Хімія, фізика та технологія поверхні; 447-454 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp13.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/648/660 Copyright (c) 2022 Y. O. Suchikova, S. S. Kovachov, I. O. Bardus, A. S. Lazarenko, I. T. Bohdanov |