Особенности взаимодействия ускоренных ионов С60 с поверхностью ITO мишени
Abstract
В работе исследованы закономерности роста пленок и эрозии поверхности при облучении мишеней из оксида индия-олова (ITO, 90 % In2O3 + 10 % SnO2) пучком ускоренных ионов С60 с энергией в интервале 2,5–20 кэВ при температуре TS мишеней 373–673 K. Определена зависимость коэффициента распыления ITO от энергии бомбардирующих ионов. При энергии выше 3,75 кэВ TS = 373 K и происходит процесс травления поверхности мишени. Рост углеродных пленок на поверхности облучаемых мишеней из ITO наблюдается в интервале энергий ионов 2,5–3,75 кэВ. Обнаружена зависимость коэффициента распыления от температуры. При энергии ионов C60 5 кэВ до температуры 423 K происходит травление мишени, а выше температуры 448 K до 673 K рост пленки и уменьшение коэффициента распыления углеродной пленки с повышением температуры.
Downloads
Download data is not yet available.
References
1. Gordon R. G. Criteria for choosing transparent conductors // MRS bulletin. — 2000. — Vol. 25, No. 8. — P. 52–57.
2. Fortunato E., Barquinha P., Martins R. Oxide Se miconductor Thin–Film Transistors: A Review of Recent Advances // Advanced ma terials. — 2012. — Vol. 24, No. 22. — P. 2945– 2986.
3. Green M. A. Thin-film solar cells: review of materials, technologies and commercial status // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. — 2007. — Vol. 18, No. 1. — P. 15–19.
4. Bauer T. et al. Indium-tin-oxide-coated glass as dichroic mirror for far-infrared electromagnetic radiation // Journal of applied physics. — 2002. — Vol. 92, No. 4. — P. 2210–2212.
5. Kim Y. H. et al. Fabrication of multi-electrode array platforms for neuronal interfacing with bi-layer lift-off resist sputter deposition // Journal of Micromechanics and Microengineering. — 2013. — Vol. 23, No. 9. — 097001 p.
6. Leem J. W., Yu J. S. Indium tin oxide subwa velength nanostructures with surface antireflection and superhydrophilicity for high-efficiency Si-based thin film solar cells // Optics express. — 2012. — Vol. 20, No. 103. — P. A431–A440.
7. Kawasaki Y., Shibahara K. Effects of B18Hx + and B18Hx dimer ion implantations on crystallinity and retained B dose in silicon // Journal of Vacuum Science & Technology A. — 2012. — Vol. 30, No. 1. — 011601 p.
8. Toyoda N., Yamada I. Gas cluster ion beam equipment and applications for surfa ce processing //Plasma Science, IEEE Tran sa ctions on. — 2008. — Vol. 36, No. 4. — P. 1471–1488.
9. Popok V. N. et al. Cluster-surface interaction: From soft landing to implantation // Surface Science Reports. — 2011. — Vol. 66, No. 10. — P. 347–377.
10. Toyoda N. et al. Refilling and Planarization of Patterned Surface with Amorphous Carbon Films by Using Gas Cluster Ion Beam Assisted Deposition // Japanese Journal of Applied Physics. — 2010. — Vol. 49, No. 6S. — 06GH13 p.
11. Bourelle E. et al. Sidewall polishing with a gas cluster ion beam for photonic device applications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam In teractions with Materials and Atoms. — 2005. — Vol. 241, No. 1. — P. 622–625.
12. Seki T. Nano-processing with gas cluster ion beams // Surface and Coatings Technology. — 2009. — Vol. 203, No. 17. — P. 2446–2451.
13. MacCrimmon R. et al. Gas cluster ion beam infusion processing of semiconductors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Re search Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2006. — Vol. 242, No. 1. — P. 427–430.
14. Winograd N. The magic of cluster SIMS // Analytical Chemistry. — 2005. — Vol. 77, No. 7. — P. 142A–149A.
15. Winograd N. Molecular depth profiling // Surface and Interface Analysis. — 2013. — Vol. 45, No. 1. — P. 3–8.
16. Khadem M. et al. Ultra-thin nano-patterned wear-protective diamond-like carbon coatings deposited on glass using a C60 ion beam // Carbon. — 2014. — Vol. 80. — P. 534–543.
17. Chen Y. Y. et al. X-ray photoelectron spectrometry depth profiling of organic thin films using C60 sputtering //Analytical chemistry. — 2008. — Vol. 80, No. 2. — P. 501–505.
18. Pukha V. E. et al. Modification of Fullerene Nanocolumn Structure by Accelerated C60 Ions // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2012. — Vol. 12, No. 4. — P. 3091–3100.
19. Pukha V. E. et al. Nanocrystalline diamond thin films deposited from C60 monoenergetic fullerene ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2007. — Vol. 7, No. 4–5. — P. 1370–1376.
20. Pukha V. E. et al. Growth of nanocomposite films from accelerated C60 ions // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2012. — Vol. 45, No. 33. — P. 335302.
21. Pukha V. E. et al. Synthesis, structure and properties of superhard nanostructured films deposited by the C60 ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2012. — Vol. 12, № 6. — P. 4762–4768.
22. Penkov O. V. et al. Tribological properties of nanostructured DLC coatings deposited by C60 ion beam // Tribology International. — 2013. — Vol. 60. — P. 127–135.
23. Малеев М.В. и др. Закономерности распыления кремневых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C60 // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 1. — С. 181–104.
24. Малеев М. В. и др. Распыления SiO2 мишеней ускоренными ионами фуллерена C60 // Металлофизика новейшие технологии. В печати.
25. Ионов Н. И. Исследование газоразрядной и космической плазмы с помощью многоэлектродных зондов // Ж. техн. физ. — 1964. — Т. 34. — 769 с.
26. Бериш Р., Молчанов В. А. (ред.). Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физическое распыление одноэлементных твердых тел. — Мир, 1984. — Вып. 1. — 253 c.
27. Sigmund P. Recollections of fifty years with sputtering // Thin Solid Films. — 2012. — Vol. 520, No. 19. — P. 6031–6049.
28. Sigmund P., Szymonski M. Temperature-dependent sputtering of metals and insulators // Applied Physics A. — 1984. — Vol. 33, No. 3. — P. 141–152.
29. Морозов С. Н., Расулев У. Х. Эмиссия квазитепловых ионов при бомбардировке твердого тела кластерными ионами // Журнал технической физики. — 2009. — Т. 79. — № 7.
30. Sun S. Szakal, C., Winograd, N., & Wucher, A. Energetic Ion Bombardment of Ag Surfaces by C60 and Ga + Projectiles // Journal of the American Society for Mass Spectrometry. — 2005. — Vol. 16, No. 10. — P. 1677–1686.
31. Postawa Z. Czerwinski, B., Szewczyk, M., Smiley, E. J., Winograd, N., & Garrison, B. J. Microscopic insights into the sputtering of Ag {111} induced by C60 and Ga bombardment // The Journal of Physical Chemistry B. — 2004. — Vol. 108, No. 23. — P. 7831–7838.
32. Калиниченко А. И., Перепёлкин С. С., Стрельницкий В. Е. Структурная перестройка углеродной мишени в термоупругих пиках ионов 12C+ и 40Ar+ низких энергий // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. — 2005. — № 3. — С. 182–184.
33. Калиниченко А. И., Перепёлкин С. С., Стрельницкий В. Е. Эффект нелокального теплового пика низкоэнергетического иона и его влияние на кинетические процессы в твёрдом теле // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. — 2007. — № 2. — С. 215–219.
34. Ashida T. et al. Thermal transport properties of polycrystalline tin-doped indium oxide films // Journal of applied physics. — 2009. — Vol. 105, No. 7. — 073709 p.
35. Симеонов Г. В. и др. Физико-химические свойства окислов. Справочник. — М.: Ме¬таллургия, 1978. — 65 с.
36. Chang M. C., Ryong R., Jhon M. S. Thermo dynamic properties of liquid carbon // Carbon. — 1985. — Vol. 23, No. 5. — P. 481– 485.
37. Leider H. R., Krikorian O. H., Young D. A. Thermodynamic properties of carbon up to the critical point // Carbon. — 1973. — Vol. 11, No. 5. — P. 555–563.
38. Savvatimskiy A. I. Experimental electrical resistivity of liquid carbon in the temperature range from 4800 to ~20,000 K // Carbon. — 2009. — Vol. 47, No. 10. — P. 2322–2328.
39. Никольский Б. П. Справочник химика: «Химия», 1966. — Т. 1. — 1072 с.
2. Fortunato E., Barquinha P., Martins R. Oxide Se miconductor Thin–Film Transistors: A Review of Recent Advances // Advanced ma terials. — 2012. — Vol. 24, No. 22. — P. 2945– 2986.
3. Green M. A. Thin-film solar cells: review of materials, technologies and commercial status // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. — 2007. — Vol. 18, No. 1. — P. 15–19.
4. Bauer T. et al. Indium-tin-oxide-coated glass as dichroic mirror for far-infrared electromagnetic radiation // Journal of applied physics. — 2002. — Vol. 92, No. 4. — P. 2210–2212.
5. Kim Y. H. et al. Fabrication of multi-electrode array platforms for neuronal interfacing with bi-layer lift-off resist sputter deposition // Journal of Micromechanics and Microengineering. — 2013. — Vol. 23, No. 9. — 097001 p.
6. Leem J. W., Yu J. S. Indium tin oxide subwa velength nanostructures with surface antireflection and superhydrophilicity for high-efficiency Si-based thin film solar cells // Optics express. — 2012. — Vol. 20, No. 103. — P. A431–A440.
7. Kawasaki Y., Shibahara K. Effects of B18Hx + and B18Hx dimer ion implantations on crystallinity and retained B dose in silicon // Journal of Vacuum Science & Technology A. — 2012. — Vol. 30, No. 1. — 011601 p.
8. Toyoda N., Yamada I. Gas cluster ion beam equipment and applications for surfa ce processing //Plasma Science, IEEE Tran sa ctions on. — 2008. — Vol. 36, No. 4. — P. 1471–1488.
9. Popok V. N. et al. Cluster-surface interaction: From soft landing to implantation // Surface Science Reports. — 2011. — Vol. 66, No. 10. — P. 347–377.
10. Toyoda N. et al. Refilling and Planarization of Patterned Surface with Amorphous Carbon Films by Using Gas Cluster Ion Beam Assisted Deposition // Japanese Journal of Applied Physics. — 2010. — Vol. 49, No. 6S. — 06GH13 p.
11. Bourelle E. et al. Sidewall polishing with a gas cluster ion beam for photonic device applications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam In teractions with Materials and Atoms. — 2005. — Vol. 241, No. 1. — P. 622–625.
12. Seki T. Nano-processing with gas cluster ion beams // Surface and Coatings Technology. — 2009. — Vol. 203, No. 17. — P. 2446–2451.
13. MacCrimmon R. et al. Gas cluster ion beam infusion processing of semiconductors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Re search Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — 2006. — Vol. 242, No. 1. — P. 427–430.
14. Winograd N. The magic of cluster SIMS // Analytical Chemistry. — 2005. — Vol. 77, No. 7. — P. 142A–149A.
15. Winograd N. Molecular depth profiling // Surface and Interface Analysis. — 2013. — Vol. 45, No. 1. — P. 3–8.
16. Khadem M. et al. Ultra-thin nano-patterned wear-protective diamond-like carbon coatings deposited on glass using a C60 ion beam // Carbon. — 2014. — Vol. 80. — P. 534–543.
17. Chen Y. Y. et al. X-ray photoelectron spectrometry depth profiling of organic thin films using C60 sputtering //Analytical chemistry. — 2008. — Vol. 80, No. 2. — P. 501–505.
18. Pukha V. E. et al. Modification of Fullerene Nanocolumn Structure by Accelerated C60 Ions // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2012. — Vol. 12, No. 4. — P. 3091–3100.
19. Pukha V. E. et al. Nanocrystalline diamond thin films deposited from C60 monoenergetic fullerene ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2007. — Vol. 7, No. 4–5. — P. 1370–1376.
20. Pukha V. E. et al. Growth of nanocomposite films from accelerated C60 ions // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2012. — Vol. 45, No. 33. — P. 335302.
21. Pukha V. E. et al. Synthesis, structure and properties of superhard nanostructured films deposited by the C60 ion beam // Journal of nanoscience and nanotechnology. — 2012. — Vol. 12, № 6. — P. 4762–4768.
22. Penkov O. V. et al. Tribological properties of nanostructured DLC coatings deposited by C60 ion beam // Tribology International. — 2013. — Vol. 60. — P. 127–135.
23. Малеев М.В. и др. Закономерности распыления кремневых и углеродных мишеней ускоренными ионами фуллерена C60 // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 1. — С. 181–104.
24. Малеев М. В. и др. Распыления SiO2 мишеней ускоренными ионами фуллерена C60 // Металлофизика новейшие технологии. В печати.
25. Ионов Н. И. Исследование газоразрядной и космической плазмы с помощью многоэлектродных зондов // Ж. техн. физ. — 1964. — Т. 34. — 769 с.
26. Бериш Р., Молчанов В. А. (ред.). Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физическое распыление одноэлементных твердых тел. — Мир, 1984. — Вып. 1. — 253 c.
27. Sigmund P. Recollections of fifty years with sputtering // Thin Solid Films. — 2012. — Vol. 520, No. 19. — P. 6031–6049.
28. Sigmund P., Szymonski M. Temperature-dependent sputtering of metals and insulators // Applied Physics A. — 1984. — Vol. 33, No. 3. — P. 141–152.
29. Морозов С. Н., Расулев У. Х. Эмиссия квазитепловых ионов при бомбардировке твердого тела кластерными ионами // Журнал технической физики. — 2009. — Т. 79. — № 7.
30. Sun S. Szakal, C., Winograd, N., & Wucher, A. Energetic Ion Bombardment of Ag Surfaces by C60 and Ga + Projectiles // Journal of the American Society for Mass Spectrometry. — 2005. — Vol. 16, No. 10. — P. 1677–1686.
31. Postawa Z. Czerwinski, B., Szewczyk, M., Smiley, E. J., Winograd, N., & Garrison, B. J. Microscopic insights into the sputtering of Ag {111} induced by C60 and Ga bombardment // The Journal of Physical Chemistry B. — 2004. — Vol. 108, No. 23. — P. 7831–7838.
32. Калиниченко А. И., Перепёлкин С. С., Стрельницкий В. Е. Структурная перестройка углеродной мишени в термоупругих пиках ионов 12C+ и 40Ar+ низких энергий // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. — 2005. — № 3. — С. 182–184.
33. Калиниченко А. И., Перепёлкин С. С., Стрельницкий В. Е. Эффект нелокального теплового пика низкоэнергетического иона и его влияние на кинетические процессы в твёрдом теле // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. — 2007. — № 2. — С. 215–219.
34. Ashida T. et al. Thermal transport properties of polycrystalline tin-doped indium oxide films // Journal of applied physics. — 2009. — Vol. 105, No. 7. — 073709 p.
35. Симеонов Г. В. и др. Физико-химические свойства окислов. Справочник. — М.: Ме¬таллургия, 1978. — 65 с.
36. Chang M. C., Ryong R., Jhon M. S. Thermo dynamic properties of liquid carbon // Carbon. — 1985. — Vol. 23, No. 5. — P. 481– 485.
37. Leider H. R., Krikorian O. H., Young D. A. Thermodynamic properties of carbon up to the critical point // Carbon. — 1973. — Vol. 11, No. 5. — P. 555–563.
38. Savvatimskiy A. I. Experimental electrical resistivity of liquid carbon in the temperature range from 4800 to ~20,000 K // Carbon. — 2009. — Vol. 47, No. 10. — P. 2322–2328.
39. Никольский Б. П. Справочник химика: «Химия», 1966. — Т. 1. — 1072 с.
Published
2015-12-04
How to Cite
Малеев, М. В., Зубарев, Е. Н., Пуха, В. Е., Дроздов, А. Н., Вус, А. С., & Пеньков, А. В. (2015). Особенности взаимодействия ускоренных ионов С60 с поверхностью ITO мишени. Journal of Surface Physics and Engineering, 13(2), 184 -. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/4557
Section
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
