Структурні характеристики та оптичні властивості тонких плівок SiC, отриманих методом RF-PVD
Анотація
Проведено дослідження напівпровідникової сполуки карбіду кремнію, яка широко використовується як найбільш характерний матеріал для виготовлення напівпровідників. У радіочастотному (RF) режимі пристрою магнетронного розпилення тонкі плівки SiC товщиною 300-400 нм були сформовані в середовищі Ar у вигляді реакційноздатного газу у вакуумі 10-4 Торр. У радіочастотному режимі використовувалася потужність 240 Вт з частотою 100 кГц і D=70%. Максимальна швидкість розпилення магнетрона становила 50 Ǻ/с. Використовували круглу мішень з карбіду кремнію (SiC) діаметром 76,2 мм і вмістом сполуки (99,9%). Рентгенографічний аналіз отриманих плівок проводили на приладі XRD-6100 і визначали індекси Міллера. Крім того, були визначені оптичні параметри тонких плівок. Спектроскопічний аналіз FTIR показав відносне зниження спектра пропускання в дальній ІЧ-області з 13,1% до 8,9% зі збільшенням товщини плівки SiC в діапазоні 480‑400 см-1. Також були виявлені характерні піки, пов'язані з коливаннями Si-C і C≡C. Характерне поглинання при розтягуванні Si-C спостерігалося при хвильовому числі 780 см-1, де ІЧ-поглинання становило 88,7%. При хвильовому числі 2180 см-1 це відповідає потрійному ковалентному зв’язку C≡C. Результати показали, що оптичні та електричні властивості плівок SiC можна легко налаштувати, змінюючи концентрації Si та C у покритті для однакової товщини плівки.
Завантаження
Посилання
D. Shan, D. Sun, M. Wang, and Y. Cao, “Investigation of the Electronic Properties of Silicon Carbide Films with Varied Si/C Ratios Annealed at Different Temperatures,” Crystals, 14(1), 45 (2024). https://doi.org/10.3390/cryst14010045
Z.D. Sha, X.M. Wu, and L.J. Zhuge, “Structure and photoluminescence properties of SiC films synthesized by the RF-magnetron sputtering technique,” Vacuum, 79(3-4), 250-254 (2005). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2005.04.003
A. Valovič, J. Huran, M. Kučera, A.P. Kobzev, and Š. Gaži, “Properties study of silicon carbide thin films prepared by electron cyclotron resonance plasma technology,” European Physical Journal: Applied Physics, EDP Sciences, 56(2), 24013 (2011). https://doi.org/10.1051/epjap/2011110153
T. Tavsanoglu, E.O. Zayim, O. Agirseven, and S. Yildirim, “Optical, electrical and microstructural properties of SiC thin films deposited by reactive DC magnetron sputtering,” Thin Solid Films, 674, 1-6 (2019). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.01.047
M.Sh. Sardar, M.N. Husin, G. Mohyuddin, F. Ashraf, M. Cancan, M. Alaeiyan, and M.R. Farahan, “Computation of Sombor Indices for Some Classes of Silicon Carbides,” Mathematical Statistician and Engineering Applications, 71(3s3), 81-97 (2022). https://doi.org/10.17762/msea.v71i3s3.350
A. Qamar, A. Mahmood, T. Sarwar, and N. Ahmed, “Synthesis and characterization of porous crystalline SiC thin films prepared by radio frequency reactive magnetron sputtering technique,” Applied Surface Science, 257(15), 6923-6927 (2011). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.03.033
R. Gerhardt, Properties and Applications of Silicon Carbide, (InTech, 2011).
V. Sulyaeva, A. Kolodin, M. Khomyakov, A. Kozhevnikov, and M. Kosinova, “Enhanced Wettability, Hardness, and Tunable Optical Properties of SiCxNy Coatings Formed by Reactive Magnetron Sputtering,” Materials, 16(4), 1467 (2023). https://doi.org/10.3390/ma16041467
K.T. Dovranov, M.T. Normuradov, K.T. Davranov, and I.R. Bekpulatov, “Formation of Mn4Si7/Si(111), CrSi2/Si(111), and CoSi2/Si(111) thin films and evaluation of their optically direct and indirect band gaps,” Ukrainian Journal of Physics, 69(1), 20–25 (2024). https://doi.org/10.15407/ujpe69.1.20
I.R. Bekpulatov, G.T. Imanova, S.H. Jabarov, B.E. Umirzakov, K.T. Dovranov, V.V. Loboda, I.X. Turapov, et al., “The solid‑phase ion‑plasma method and thermoelectric properties of thin CrSi2 films,” J. Mater. Sci: Mater. Electron. 35, 1426 (2024). https://doi.org/10.1007/s10854-024-13163-6
M.T. Normuradov, Sh.T. Khozhiev, K.T. Dovranov, Kh.T. Davranov, M.A. Davlatov, and F.K. Khollokov, “Development of a technology for the production of nano-sized heterostructured films by ion-plasma deposition,” Structure of materials, Ukr. J. Phys. 68(3), 210-215 (2023). https://doi.org/10.15407/ujpe68.3.210
Kh.T. Davranov, M.T. Normuradov, M.A. Davlatov, K.T. Dovranov, T.U. Toshev, and N.A. Kurbonov, “Preparation of calcium titanate perovskite compound, optical and structural properties,” East Eur. J. Phys. (3), 350-354 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-40
T. Tavsanoglu, E. Baskurt, and O. Yucel, “Optical and Tribological Properties of Silicon Carbide Thin Films Grown by Reactive DC Magnetron Sputtering,” Key Engineering Materials, 484, 145-151 (2011). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.484.145
M. Fraga, M. Massi, and H. Masiel, “Nitrogen doping of SiC thin films deposited by RF magnetron sputtering,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 19(8-9), 835-840 (2008). https://doi.org/10.1007/s10854-007-9487-y
A. Taylor, and D.S. Laidler, “The Formation and Crystal Structure of Silicon Carbide,” British Journal of Applied Physics, 1(7), 174 (2002). https://doi.org/10.1088/0508-3443/1/7/303
K.M. Pitman, A.M. Hofmeister, A.B. Corman, and A.K. Speck, “Optical properties of silicon carbide for astrophysical applications,” Astronomy & Astrophysics, 483, 661–672 (2008). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20078468
Electrochimica Acta 48 (2002) 341
/347
P. Bruzzonia, R.M. Carranzaa, J.R. Collet Lacostea, and E.A. Crespo, “Kramers Kronig transforms calculation with a fast convolution algorithm,” Electrochimica Acta, 48, 341-347 (2002). https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00677-1
N.G. Marley, J.S. Gaffney, J.C. Baird, C.A. Blazer, P.J. Drayton, and J.E. Frederick, “An Empirical Method for the Determination of the Complex Refractive Index of Size-Fractionated Atmospheric Aerosols for Radiative Transfer Calculations,” Aerosol Science and Technology, 34, 535-549 (2001). https://doi.org/10.1080/027868201750296322
Авторське право (c) 2025 М.А. Давлатов, К.Т. Довранов, X.Т. Давранов, С.Н. Хусанов, А.Р. Кодіров, С. Xолікулова
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
