Физическое материаловедение

Исследование морфологии поверхности и химического состава кремния, имплантированного ионами меди

В. В. Воробьев^ab, А. И. Гумаров^ab, Л. Р. Тагиров^ab, А. М. Рогов^ab, В. И. Нуждин^b, В. Ф. Валеев^b, А. Л. Степанов<sup>b

a</sup> Институт физики Казанского (Приволжского) федерального университета
^b Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского – обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН

Аннотация: Представлены результаты исследований структуры и химического состава поверхности монокристаллических подложек кремния $c$-Si, имплантированных ионами Cu$^{+}$ с энергией 40 keV и дозами в диапазоне 3.1 $\cdot$ 10$^{15}$ – 1.25 $\cdot$10$^{17}$ ions/cm$^{2}$ при плотности тока в ионном пучке 8 $\mu$A/cm$^{2}$. Методами сканирующей электронной и зондовой микроскопии в сочетании с рентгеновской фотоэлектронной и оже-электронной спектроскопии установлено, что на начальной стадии облучения ионами Cu$^{+}$ до величины дозы 6.25 $\cdot$ 10$^{16}$ ions/cm$^{2}$, в приповерхностном слое Si формируются металлические наночастицы Cu со средним размером 10 nm. При дальнейшем росте дозы имплантации, начиная со значения 1.25 $\cdot$ 10$^{17}$ ions/cm$^{2}$ и выше, происходит зарождение $\eta$-фазы силицида меди – $\eta$-Cu$_{3}$Si. Данное обстоятельство обусловлено разогревом приповерхностного слоя подложки Si во время ее облучения до температуры, способствующей фазообразованию $\eta$-Cu$_{3}$Si.

Ключевые слова: высокодозовая ионная имплантация, наночастицы меди, силицид меди.

Поступила в редакцию: 24.01.2020
Исправленный вариант: 12.03.2020
Принята в печать: 31.03.2020

DOI: 10.21883/JTF.2020.10.49804.31-20

 Англоязычная версия: Technical Physics, 2020, 65:10, 1643–1651

Реферативные базы данных:

•