Изучение механизмов формирования структур железа на поверхности кремния при различных технологических условиях методом атомно-силовой микроскопии

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

УДК 539.211

А. С. Паршин, Г. А. Александрова, О. П. Вайтузин, Е. П. Березицкая, С. Н. Варнаков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУР ЖЕЛЕЗА НА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ МЕТОДОМ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ*

Представлены результаты исследования топологии поверхности железокремниевых структур, полученных при разных температурных условиях методом атомно-силовой микроскопии.

В настоящее время проявляется повышенный интерес к слоистым структурам типа «полупроводник - магнитный материал», сочетающим в себе магнитные и полупроводниковые свойства. Такие материалы используются в микроэлектронике и являются перспективными для спинтроники. Развитие электроники играет важную роль и в аэрокосмической отрасли. При этом качество электронных устройств во многом зависит от состояния поверхности используемых материалов.

Значительный прогресс в технологии низкоразмерных систем был достигнут с развитием и широким применением методов сканирующей зондовой микроскопии [1]. Одним из них является атомно-силовая микроскопия (АСМ), которая позволяет анализировать рельеф поверхности с высоким (вплоть до атомного) разрешением.

В ходе работы была исследована поверхность образцов, представляющих собой монокристаллическую кремниевую подложку (100) с напыленным на нее верхним слоем железа. Данные структуры были получены методом термического испарения. Перед напылением железа кремниевые подложки проходили химическую очистку по методу Шираки и очистку от окисла в потоке кремния [2]. Далее в течение 10 мин проводилось

напыление железа со скоростью примерно 2 Â/мин. Таким образом, была получена серия образцов, отличающихся температурой нагрева подложки в процессе роста железа.

Исследования образцов проведены на сканирующей зондовой нанолаборатории NTEGRA AURA методом АСМ в полуконтактном режиме. Установлено, что в процессе роста на подложке формируются структуры размером до нескольких сотен нанометров и высотой от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров. Для каждого образца были определены значения шероховатости поверхности, эффективная толщина слоя железа на кремнии, степень заполнения поверхности наноструктурами, установлено влияние температуры подложки на эти характеристики.

Библиографический список

1. Миронов, В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии / В. Л. Миронов. М. : Техносфера, 2005.

2. Численное моделирование физико-химических процессов при восстановлении кремния / Ц. В. Ранжуров и др. // Сб. тез. докл. I конф. по фундаментальным и прикладным проблемам физики. Улан-Удэ. 1999.

A. S. Parshin, G. A. Alexandrova, O. P. Vaituzin, E. P. Berezitskaya, S. N. Varnakov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE RESEARCH OF IRON STRUCTURES FORMATION ON SILICON SURFACE FOR DIFFERENT TECHNOLOGY CONDITIONS BY MEANS OF ATOMIC FORCE MICROSCOPY

This work is about a research of topology of the iron/ silicon structures surface by means of atomic force microscopy. The temperature conditions of obtaining for these samples are different.

© Паршин А. С., Александрова Г. А., Вайтузин О. П., Березицкая Е. П., Варнаков С. Н., 2009

Работа выполнена в рамках проекта АВЦП РНП ВШ 2.1.1/ 3656, интеграционного проекта СО РАН - ДВО РАН № 22, программы ОФН РАН «Спинтроника», при поддержке РФФИ (грант № 07-03-00320), ФЦП «Научные и науч -но-педагогические кадры инновационной России на 2009- 2013 годы» НК 179.