Энергии активации процессов роста субзерен и развития морфологии при синтезе пленок β-SiC на (111)Si в атмосфере метана

Abstract

Методами просвечивающей электронной микроскопии, дифракции быстрых электронов, атомно-силовой микроскопии и оже-электронной спектроскопии проведены исследования фазового состава, ориентации, субструктуры и морфологии пленок, образующихся при импульсной фотонной обработке излучением ксеноновых ламп пластин кремния (111) Si в атмосфере метана. Установлено, что в диапазоне плотности энергии излучения (EИ), поступающей на пластины толщиной 450 мкм за 3 с, от 267 до 284 Дж·см2 на обеих поверхностях как с облучаемой, так и с не облучаемой стороны образуются ориентированные нанокристаллические пленки b-SiC. При этом на облучаемой стороне синтез пленок осуществляется при участии фотонной активации процессов (ИФО) и на обратной стороне – только термической активацией (БТО). Показано, что с увеличением плотности энергии излучения в пленках b-SiC средний размер субзерна на облучаемой стороне возрастает с 4,2 нм (EИ = 269 Дж·см2) до 7,9 нм (EИ = 284 Дж) и на не облучаемой стороне – с 3,9 до 7,0 нм, соответственно. Шероховатость поверхности b-SiC с увеличением плотности энергии излучения принимает значения на облучаемой стороне с 19 нм (EИ = 269 Дж·см2) до 60 нм (EИ = 267 Дж·см2) и на не облучаемой стороне с 11 нм до 56 нм, соответственно. На основании температурных зависимостей среднего размера зерна и шероховатости оценены энергии активации процессов. Энергия активации роста субзерен b-SiC практически не зависит от способа активации и составляет 1,3 эВ. Энергия активации развития шероховатости составляет при ИФО 2,5 эВ и при БТО 3,5 эВ.