DIFFUSION OF HYDROGEN ATOMS FROM Si3N4 DIELECTRIC SUBSTRATES INTO AMORPHOUS AND POLYCRYSTALLINE Si AND Ge FILMS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of RHEED and FTIR investigation of polycrystalline and amorphous Si and Ge films deposited on dielectric Si3N4/SiO2/Si (001) substrates are presented. A decrease in the intensity of the IR absorption bands of N–H vibrations in the Si3N4 layers is observed, which is associated with the migration of H atoms from Si3N4 into the growing Si and Ge films. This transfer occurs at 30 ◦C and increases with increasing temperature (30–500 ◦C) and Si (Ge) film thickness (50–200 nm). We consider the experimental results within the framework of a model based on the assumption that the migration of hydrogen atoms from the dielectric Si3N4 into the growing Si and Ge films is controlled by the difference in chemical potentials of hydrogen atoms in the dielectric layer and the Si(Ge) film and is not related to thermal diffusion. This process occurs only during the growth of Si and Ge films and is interrupted with the cessation of growth and the alignment of chemical potential levels.

About the authors

L. V. Arapkina

A. M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arapkina@kapella.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Street, Moscow, 119991

K. V. Chizh

A. M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arapkina@kapella.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Street, Moscow, 119991

D. B. Stavrovskiy

A. M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arapkina@kapella.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Street, Moscow, 119991

V. P. Dubkov

A. M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arapkina@kapella.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Street, Moscow, 119991

M. S. Storozhevykh

A. M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arapkina@kapella.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Street, Moscow, 119991

V. A. Yur'ev

A. M. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: arapkina@kapella.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Street, Moscow, 119991

References

  1. B. J. Hallam, P. G. Hamer, A. M. C. Wenham, C. E. Chan, B. V. Stefani, and S. Wenham, Prog. Photovolt. Res. Appl. 1, 1217 (2020).
  2. W. Soppe, H. Rieffe, and A. Weeber, Prog. Photovolt. Res. Appl. 13, 551 (2005).
  3. R. S. Bonilla, B. Hoex, P. Hamer, and P. R. Wilshaw, Phys. Stat. Sol. (a) 214, 1700293 (2017).
  4. M. Z. Rahman, Renew. Sustain. Energy Rev. 30, 734 (2014).
  5. A. G. Aberle, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 65, 239 (2001).
  6. J. Z. Xie, S. P. Murarka, X. S. Guo, and W. A. Lanford, J. Vac. Sci. Technol. B 7, 150 (1989).
  7. P. S. Peercy, H. J. Stein, B. L. Doyle, and S. T. Picraux, J. Electron. Mater. 8, 11 (1979).
  8. C. Boehme and G. Lucovsky, J. Appl. Phys. 88, 6055 (2000).
  9. W. Beyer, Phys. Stat. Sol. (a) 213, 1661 (2016).
  10. W. Beyer, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 78, 235 (2003).
  11. C. G. V. D. Walle and R. A. Street, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 377, 389 (1995).
  12. J. Robertson, Phil. Mag. B 69, 307 (1994).
  13. R. A. Street, Phys. Rev. B 43, 2454 (1991).
  14. P. V. Santos, N. M. Johnson, R. A. Street, M. Hack, R. Thompson, and C. C. Tsai, Phys. Rev. B 47, 10244 (1993).
  15. W. B. Jackson and C. C. Tsai, Phys. Rev. B 45, 6564 (1992).
  16. S. C. Deane and M. J. Powell, J. Non-Cryst. Sol. 198200, 295 (1996).
  17. К. В. Чиж, Л. В. Арапкина, В. П. Дубков, Д. Б. Ставровский, В. А. Юрьев, М. С. Сторожевых, Автометрия 58, 79 (2022).
  18. P. Paduschek and P. Eichinger, Appl. Phys. Lett. 36, 62 (1980).
  19. H. J. Stein, J. Electron. Mater. 5, 161 (1976).
  20. K.V. Chizh, L.V. Arapkina, D.B. Stavrovsky, P. I. Gaiduk, and V. A. Yuryev, Mater. Sci. Semicond. Process. 99, 78 (2019).
  21. L. V. Arapkina, K. V. Chizh, D. B. Stavrovskii, V. P. Dubkov, E. P. Lazareva, and V. A. Yuryev, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 230, 111231 (2021).
  22. M. S. Storozhevykh, V. P. Dubkov, L. V. Arapkina, K. V. Chizh, S. A. Mironov, V. A. Chapnin, and V. A. Yuryev, Proc. SPIE 10248, 102480O (2017).
  23. D. Davazoglou and V. E. Vamvakas, J. Electrochem. Soc. 150, F90 (2003).
  24. E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 118, 1341 (1971).
  25. W. Beyer, J. Herion, H. Wagner, and U. Zastrow, Phil. Mag. B 63, 269 (1991).
  26. A. Van Wieringen and N. Warmoltz, Physica 22, 849 (1956).
  27. Y. L. Huang, Y. Ma, R. Job, and A. G. Ulyashin, J. Appl. Phys. 96, 7080 (2004).
  28. W. Beyer, J. Non-Cryst. Sol. 198-200, 40 (1996).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».