Study of SiO2 films implanted with 64Zn+ ions and oxidized at elevated temperatures

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The results of studying SiO2 films implanted with 64Zn ions with a dose of 5 × 1016 cm–2 at energies of 20 and 120 keV and isochronously oxidized for 1 h at temperatures from 400 to 800°C with a step of 100°C are presented. The profiles of Zn and its oxide were studied using Rutherford backscattering and time-of-flight secondary ion mass spectrometry. The chemical state of zinc and the phase composition of the film were determined by Auger electron spectroscopy and Raman scattering. It was found that after implantation, the zinc distribution had two maxima at depths of 20 and 85 nm, and after annealing at 700°C there was a broadened maximum at a depth of 45 nm. After implantation, a mixture of Zn and ZnO phases was formed in the sample. After annealing at 700°C, only the ZnO phase was formed in the sample, the distribution profile of which had a broadened peak at 45 nm.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Privezentsev

FSC “Scientific Research Institute for System Analysis RAS”

Author for correspondence.
Email: v.privezentsev@mail.ru
Russian Federation, 117218, Moscow

A. P. Sergeev

FSC “Scientific Research Institute for System Analysis RAS”

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russian Federation, 117218, Moscow

A. A. Firsov

FSC “Scientific Research Institute for System Analysis RAS”

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russian Federation, 117218, Moscow

V. S. Kulikauskas

Lomonosov Moscow State University

Email: v.privezentsev@mail.ru

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Russian Federation, 119991, Moscow

V. V. Zatekin

Lomonosov Moscow State University

Email: v.privezentsev@mail.ru

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Russian Federation, 119991, Moscow

E. P. Kirilenko

Institute of Nanotechnology Microelectronics RAS

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

A. V. Goryachev

Institute of Nanotechnology Microelectronics RAS

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

V. A. Kovalskiy

Institute of Microelectronics Technology RAS

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russian Federation, 142432, Chernogolovka

References

  1. Yang J.J., Strukov D.B., Stewart D.R. // Nature Nanotechnol. 2013. V. 8. P. 14. https://www.doi.org/10.1038/nnano.2012.240
  2. Tripathi S.K., Kaur R., Rani M. // Solid State Phenom. 2015. V. 222. P. 67. https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.222.67
  3. Advances in Memristors, Memristive Devices and Systems. Series “Studies in Computational Intelligence”. Vol. 701. / Ed. Vaidyanathan S., Volos C. Springer, 2017. 511 p. https://www.doi.org/10.1007/978-3-319-51724-7
  4. Chang T.-C., Chang K.-C., Tsai T.-M., Chu T.-J., Sze S.M. // Mater. Today. 2016. V. 19. Iss. 5. P. 254. https://www.doi.org/10.1016/j.mattod.2015.11.009
  5. Mehonic C.C., Shluger A.L., Gao D., Valov I., Miranda E., Ielmini D., Bricalli A., Ambrosi E., Li C., Yang J.J., Xia Q., Kenyon A.J. // Adv. Mater. 2018. V. 30. Iss. 43. P. 1801187. https://www.doi.org/10.1002/adma.201801187
  6. Ilyas N., Li C., Wang J., Jiang X., Fu H., Liu F., Gu D., Jiang Y., Li J. // Phys. Chem. Lett. 2022. V. 13. № 3. P. 884. https://www.doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03912
  7. Litton С.W., Collins T.C., Reynolds D.S. Zinc Oxide Material for Electronic and Optoelectronic Device Application. Chichester: Wiley, 2011. 363 p. https://www.doi.org/10.1002/9781119991038
  8. Chu S., Olmedo M., Yang Zh., Kong J., Liu J. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. P. 181106. https://www.doi.org/10.1063/1.3012579
  9. Jiang C.Y., Sun X.W., Lo G.Q., Kwong D.L., Wang J.X. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 263501. https://www.doi.org/10.1063/1.2751588
  10. Huang J.S., Yen W.C., Lin S.M., Lee C.Y., Wu J., Wang Z.M., Chin T.S., Chueh Y.L. // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2. P. 4401. https://www.doi.org/10.1039/C3TC32166E
  11. Tsai T.M., Chang K.C., Chang T.C., Syu Y.E., Liao K.H., Tseng B.H., Sze S.M. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. Iss. 11. P. 112906. https://www.doi.org/10.1063/1.4750235
  12. Chang K.C., Tsai T.M., Chang T.C., Wu H.H., Chen J.H., Syu Y.E., Chang G., Chu T.J., Liu G.R., Su Y.T., Chen M.C., Pan J.H., Chen J.Y., Tung C.W., Huang H.C., Tai Y.H., Gan D.S., Sze S.M. // IEEE Elecron. Dev. Lett. 2013. V. 34. № 3. P. 399. https://www.doi.org/10.1109/LED.2013.2241725
  13. Chang K.C., Tsai T.M., Chang T.C., Wu H.H., Chen K.H., Chen J.H., Young T.F., Chu T.J., Chen J.Y., Pan C.H., Chen J.Y., Tung C.W., Huang H.C., Tai Y.H., Gan D.S., Sze S.M. // IEEE Electron. Dev. Lett. 2013. V. 34. № 4. P. 511. https://www.doi.org/10.1109/LED.2013.2248075
  14. Zhang R., Tsai T.M., Chang T.C., Chang K.C., Chen K.H., Lou J.C., Young T.F., Chen J.H., Huang S.Y., Chen M.C., Shih C.C., Chen H.L., Pan J.H., Tung C.W., Syu Y.E., Sze S.M. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 234501. http://dx.doi.org/10.1063/1.4843695
  15. Ziegler J.F., Biersack J.P. SRIM 2008 (http://www.srim.org).
  16. Hofmann S. Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Material Science. Berlin–Heidelberg: Springer–Verlag, 2013. 528 p. https://www.doi.org/10.1007/978-3-642-27381-0
  17. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Ред. Бриггс Д., Сих М.П. М.: Мир, 1987. 598 c.
  18. Монахова Ю.Б., Муштакова С.П. // Журн. аналитической химии. 2012. Т. 67. № 12. C. 1044.
  19. Huang Y., Liu M., Li Z., Zeng Y., Liu S. // Mater. Sci. Engin. B. 2003. V. 97. Iss. 2. P. 111. https://www.doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00396-3
  20. Garcia-Sotelo A., Avila-Meza M., Melendez-Lira M.A., Fernandez-Muñoz J.L., Zelaya-Ange O. // Mater. Res. 2019. V. 22. Iss. 4. P. e201901059. https://www.doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2019-0105
  21. Torchynska T., El Filali B., Polupan G., Shcherbyna L. // MRS Adv. 2019. V. 2. P. 1. https://www.doi.org/10.1557/adv.2017.344
  22. Chen S.J., Liu Y.C., Lu Y.M., Zhang J.Y., Shen D.Z., Fan X.W. // J. Cryst. Growth. 2006. V. 289. P. 55. https://www.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2005.10.137

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental RBS spectra after Zn implantation (1) and after annealing at 700°C (2).

Download (65KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Distributions of Zn+ (1) and ZnO– (2) ions by depth after implantation (a) and after annealing at 700°C (b), obtained using time-of-flight SIMS.

Download (118KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Deconvolution of the experimental differential Auger peak of Zn (1) by the reference spectra of Zn (metallic) (2) and ZnO (3) for the implanted sample (a) and after annealing at 700°C (b).

Download (136KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Raman spectra of a silicon oxide film implanted with Zn: a – after implantation (1) and annealing at 400 (2), 600 (3) and 800°C (4); b – decomposition of spectrum 4 into components.

Download (122KB)
Indexing metadata

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».