Воднева обробка поверхні кремнію після опромінення протонами

А. Г. Васильєв$^{1}$, Т. А. Васильєв$^{1}$, А. А. Вдовєнков$^{1}$, О. Г. Кухаренко$^{1,2}$, Т. П. Дорошенко$^{3}$, М. Г. Толмачов$^{2}$

$^{1}$Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна
$^{2}$Центр колективного використання «Київський скануючий іонний мікрозонд» Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Компанії ТММ-ТОВ, вул. Машиностроительная 50а, 03067 Київ, Україна
$^{3}$Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, просп. Науки, 41, 03028 Київ, Україна

Отримано: 28.02.2020; остаточний варіант - 18.08.2020. Завантажити: PDF

У роботі показано, що воднева обробка здатна руйнувати та відколювати поверхню монокристалічного кремнію. Водневу обробку проводили після опромінення протонами поверхні кремнію. Всі дії з монокристалом кремнію виконували за кімнатної температури. Поверхню кристалу опромінили пучком протонів. Енергія протонів у пучку становила 1,5 МеВ. Розкид енергій не перевищував 150 еВ. Інтегральна доза опромінення протонами склала 2$\cdot10^{14}$ протон/см$^2$. Такої дози опромінення вистачило для утворення на глибині 30 мкм під поверхнею тонкого шару з високою густиною радіаційних дефектів. Наявність такого шару після хімічного проявлення підтверджена спостереженнями на електронному мікроскопі. Після опромінення через опромінену поверхню проведено електролітичне насичення зразка кремнію Гідрогеном. Під час електролізу опромінена поверхня зразка слугувала катодом, а графітовий електрод анодом. Для електролізу використовували розчин 10% H$_2$SO$_4$ та 2% KF у воді. Густина електролітичного струму була 57,15 мА/см$^2$. Після 10 хвилин електролітичного насичення зразка Гідрогеном відбулося сколення зразка. Відкололася частина опроміненого зразка вздовж шару з високою густиною радіаційних дефектів.

Ключові слова: опромінення протонами, радіаційні дефекти, воднева обробка, нанопорувата поверхня кремнію.

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

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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

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