Формирование наноструктурированных силицидных слоев в системе титан-кремний при воздействии компрессионных плазменных потоков Р.С. Кудактин, В.В. Углов Белорусский государственный университет Кафедра физики твердого тела НИЛ «Физика ионно-плазменной модификации твердых тел»

1. Методы модификации приповерхностных слоев RTA – rapid thermal annealing thermal TA – thermal annealing PLA – pulsed laser annealing laser LA – laser annealing EBE – electron beam evaporation electrons CEB – concentrated electron beams IBM – ion beam mixing ions CPF – compression plasma flows 2

2 μm2 μm 500 nm20 μm 100 μm ions laserthermal plasma electrons 3

Двухжидкостная модель плазмы: Закон Ома: Морозов А.И. Введение в плазмодинамику. – М. ФИЗМАТЛИТ, – 576 с. Время воздействия 100 мкс 4 3. Компрессионные плазменные потоки

α Параметры: Угол между плоскостью образца и потоком: α (10 – 90 градусов) Напряжение на электродах: U (2, 2.5, 3 кВ) 3. Компрессионные плазменные потоки образец Держатель образца 5

~10 эВ10-30 Дж/см 2 ~50 К/мкм ~10 7 К/мкм 6 4. Физические принципы метода

2. Силицидные наноструктурированные слои выращивание нанотрубок солнечная энергетика покрытия микроэлектроника 7

Недостатки использования КПП Термические напряжения Воспроизводимость результатов Зависимость структурно- фазовых изменений от параметров воздействия Параметры воздействия 8 5. Недостатки метода

9 6. Фазовый состав

Ti (1940 К) - Si только силицид Ti 5 Si 3 силицид и металл только металл 2.5 kV 2 kV 3 kV α, град. U, кВ Фазовый состав

10 мкм 500 мкм Ti - Si Закономерности: однородность поверхности, образование силицида, образование дендритов, слабое потрескивание Микроструктура

50 мкм 10 мкм Ti - Si Закономерности: большое количество пор, слабое растрескивание, неоднородность поверхности Микроструктура

3 кВ 60 о 30 мкм мкм Ti - Si Режим: α = 90 град. U ~ 3 кВ Закономерности: однородность поверхности, однородность структуры, сильное растрескивание Микроструктура

500 нм Закономерности: формирование наноразмерной эвтектики в междендритном пространстве Микроструктура

2.5 кВ 30 о 2.5 кВ 70 о 2.5 кВ 50 о Элементное распределение

метал кремний α Элементное распределение

1.При воздействии компрессионных плазменных потоков (КПП) на систему «металл-кремний» образуются структурированные силицидные слои (Ti 5 Si 3, ZrSi 2 ), состоящие из кремниевых дендритов и наноструктурированной эвтектики силицида и кремния в междендритном пространстве. 2.Установлено, что при воздействии КПП на систему «металл- кремний» формируется 3 различных типа структуры: дендритный слой с диффузионным распределением металла, дендритный слой с конвективным распределением металла и пористый слой. 3.При использовании в качестве параметров воздействия рабочего напряжения на электродах и угла между потоком плазмы и плоскостью образца, а также специальной фокусирующей системы получаемые результаты характеризуются воспроизводимостью Выводы

Спасибо за внимание!