Водородная обработка поверхности кремния после облучения протонами

А. Г. Васильев$^{1}$, Т. А. Васильев$^{1}$, А. А. Вдовенков$^{1}$, О. Г. Кухаренко$^{1,2}$, Т. П. Дорошенко$^{3}$, Н. Г. Толмачев$^{2}$

$^{1}$Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская, 60, 01033 Киев, Украина
$^{2}$Центр коллективного использования «Киевский сканирующий ионный микрозонд» Киевского национального университета имени Тараса Шевченко и Компании ТММ-ТОВ, ул. Машиностроительная 50а, 03067 Киев, Украина
$^{3}$Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва НАН Украины, просп. Науки, 41, 03028 Киев, Украина

Получена: 28.02.2020; окончательный вариант - 18.08.2020. Скачать: PDF

В работе показано, что водородной обработкой можно разрушать и откалывать поверхность монокристаллического кремния. Водородную обработку проводили после облучения протонами поверхности кремния. Все действия с монокристаллом кремния выполняли при комнатной температуре. Поверхность кристалла облучали пучком протонов. Энергия протонов в пучке составляла 1,5 МэВ. Разброс энергий не превышал 150 эВ. Интегральная доза облучения протонами составила 2$\cdot10^{14}$ протон/см$^2$. Такой дозы облучения хватило для образования на глубине 30 мкм под поверхностью тонкого слоя с высокой плотностью радиационных дефектов. Образование такого слоя после химического проявления подтверждено наблюдениями на электронном микроскопе. После облучения через облученную поверхность проведено электролитическое насыщение образца кремния водородом. Во время электролиза облученная поверхность образца служила катодом, а графитовый электрод анодом. Для электролиза использовали раствор 10% H$_2$SO$_4$ и 2% KF в воде. Плотность электролитического тока была 57,15 мА/см$^2$. После 10 минут электролитического насыщения образца водородом произошёл скол образца. Откололась облучённая часть образца вдоль слоя с высокой плотностью радиационных дефектов.

Ключевые слова: облучение протонами, радиационные дефекты, водородная обработка, нанопористая поверхность кремния.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i10/1325.html

PACS: 61.72.uf, 68.35.bj, 81.40.Np, 81.40.Wx, 81.65.-b

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

V. A. Goltsov, A. G. Vasiljev, N. N. Vlasenko, and D. Fruchart, Int. J. Hydrogen Energy, 27, Iss. 7–8: 765 (2002). Crossref
A. G. Vasiljev, N. N. Vlasenko, V. A. Goltsov, and D. Fruchart, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 21, No. 11: 87 (1999).
A. G. Vasiljev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 33, No. 10: 1425 (2011).
A. G. Vasiljev, O. I. Kozonushchenko, T. A. Vasyliev, V. V. Zhuravel, and T. P. Doroshenko, J. Nano- and Electronic Physics, 11, No. 3: 03003 (2019). Crossref
V. V. Kozlovskii, V. A. Kozlov, and V. N. Lomasov, Semiconductors, 34: 123 (2000). Crossref
H. Föll, J. Carstensen, and S. Frey, Journal of Nanomaterials, 2006, No. 1: 91635 (2006). Crossref
Ş. Doğan, N. Akın, C. Başköse, T. Asar, T. Memmedli, and S. Özçelik, J. Mater. Sci. Eng. B, 3, No. 8: 518 (2013). Crossref
W. Li, Z. Liu, F. Fontana, Y. Ding, D. Liu, J. T. Hirvonen, and H. A. Santos, Adv. Mater., 30, 24: 1703740 (2018). Crossref
S. A. Lebed, O. G. Kukharenko, N. G. Tolmachov, and O. V. Tretiak, Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki, No. 5(81): 131 (2012).
J. F. Ziegler, J. P. Biersack, and U. Liimark, Treatise on Heavy-Ion Science, 1: 93 (Boston: Springer: 1985). Crossref
G. Alefeld and J. Völkl, Hydrogen in Metals II. Series Topics in Applied Physics (Berlin: Springer-Verlag: 1978). Crossref
J. H. Park, Q. Wang, K. Zhu, A. J. Frank, and J. Y. Kim, ACS Publications, 4, No. 22: 19772 (2019). Crossref
S. H. Lee, J. S. Kang, and D. Kim, Materials, 11, No. 12: 2557 (2018). Crossref