Přejít k obsahu


Structural analysis of silicon nanostructures obtained from thermal annealing of PVD deposited SRO/SiO2 multilayers

Citace:
PRUŠÁKOVÁ, L., ŠUTTA, P., MEDLÍN, R., VINCZE, A. Structural analysis of silicon nanostructures obtained from thermal annealing of PVD deposited SRO/SiO2 multilayers. Vacuum, 2019, roč. 166, č. August 2019, s. 32-36. ISSN: 0042-207X
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Structural analysis of silicon nanostructures obtained from thermal annealing of PVD deposited SRO/SiO2 multilayers
Rok vydání: 2019
Autoři: Ing. Lucie Prušáková Ph.D. , doc. RNDr. Pavol Šutta Ph.D. , Ing. Rostislav Medlín Ph.D. , Andrej Vincze
Abstrakt CZ: Předkládáme syntézu a charakterizaci nanostruktur křemíku získaných teplotním žíháním multivrstev křemíkem obohaceného oxidu a dioxidu křemíku (SRO/SiO2) deponovaných pomocí magnetronového naprašování v atmosféře argonu a kyslíku. Hlavní motivace pro studii křemíku vychází z jeho úspěchu a dominance v oblasti mikroelektroniky. Mnoho světelných zdrojů, modulátorů, vlnovodů předkládáme jako příklady mikroelektronických materiálů aplikovaných v různých fotonických zařízeních vyvynutých na bázi křemíkových nanokrystalů. SRO/SiO2 multivrstvy byly deponovány pomocí vysokofrekvenčního (13.56 MHz) magnetronového naprašování. Vrstvy v původním i žíhaném stavu byly zkoumány pomocí in-situ rentgenové difrakce (XRD), transmisní elektronové mikroskopie (TEM), a hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů (SIMS). Multivrstvy vytvořené skládáním SRO a SiO2 vrstev byly zkrystalizovány pomocí teplotního žíhání ve vakuu. Jednotlivé fáze strukturních změn od nukleace k úplné krystalizaci byly sledovány pomocí in-situ XRD. XRD spolu s TEM potvrdily přítomnost křemíkových nanočástic v žíhaných vrstvách. Výpočty byl stanoven objem krystalické fáze 17 - 25% s hustotou částic 2-2.8x1018cm-3. Průměrná velikost nanočástic je 3.5 - 5 nm.
Abstrakt EN: We report the synthesis and characterization of silicon nanostructures obtained by thermal annealing of silicon-rich oxide/silicon dioxide (SRO/SiO2) multilayers deposited by magnetron sputtering in an argon and oxygen atmosphere. The main motivation to study silicon comes from its success and dominance in microelectronics. Light sources, modulators, waveguides, and logical gates are a few examples of microelectronic materials applications in the various photonic devices which have been developed based on silicon nanocrystals. SRO/SiO2 multilayers were deposited by 13.56 MHz radio-frequency magnetron sputtering. The as-deposited multilayers and the crystallized films were investigated using in-situ X-ray diffractometry (XRD), High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and Secondary ion mass spectrometry (SIMS). Multilayers composed of alternating stacks of amorphous SRO and SiO2 layers were crystallized by thermal annealing in vacuum. The different stages from nucleation until full crystallization were investigated by in situ X-ray diffractometry. XRD in agreement with HRTEM confirmed the presence of silicon crystalline fraction in annealed films. It is calculated that there is 17-25% of crystalline volume fraction in the multilayers after the annealing procedure with density of particles of 2-2.8x1018cm-3. The crystalline fraction obtained consists of nanoparticles, whose average size is 3.5 – 5 nm.
Klíčová slova

Zpět

Patička