Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 77 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Из рис. 6 видно, что глубина впадины на поверхности образ- ца составляет ~50 нм, что экви- валентно толщине пленки. Это означает, что данная впадина мо- жет уходить на всю глубину слоя фторида кальция до кремниевой подложки. Разброс высот микро- неровностей рельефа поверхно- сти составляет порядка ~100 нм с наиболее вероятным размером микронеровностей ~50 нм. Для всех образцов снимались C-V-характеристики. Для этого на образцы напылялись алюми- ниевые контакты и далее измерялись электриче- ские параметры: пробивное напряжение диэлек- трика, токи утечки. Известно, что напряженность поля пробоя CaF 2 равна E пр ~ 10 6 В/cм [3]. Резуль- таты измерений электрических параметров пред- ставлены в таблице. На пластинах второй группынаблюдаются поля пробоя, согласующиеся с литературными данны- ми [4], на пластинах первой группы при измере- нии напряжения пробоя наблюдались утечки. Поле пробоя считалось из среднего напряжения пробоя. Токи утечки на образцах первой группы имеют очень большое различие между минимальным и максимальным значениями по пластине. Это мож- но объяснить неоднородностью структуры пленки и наличием пор в CaF 2 . Минимальные токи утеч- ки 10 нА/см 2 наблюдались на пластинах из второй группы (измерения значений тока менее 10 нА/см 2 ограничиваются погрешностью прибора). Следует отметить, что ток утечки на этих образцах равно- мерен по всей пластине. Токи утечки образцов третьей и четвертой группы сходны по порядку с токами утечки образцов из первой группы. Выводы 1. Слои фторида кальция образцов первой группы, выращенные при низких температурах (~500 °C), представляют собой набор монокри- сталла и поликристалла. Из анализа эксперимен- тальных данных видно, что подобный режим не позволяет получать образцы с хорошим покры- тием поверхности и, как следствие, с хорошими электрофизическими свойствами. Это подтверж- дается приведенными выше электрофизически- ми показателями данных образцов. Электрические параметры структур CaF 2 /Si Номер группы пластины Параметры роста Напряжение пробоя, U с (В) Поле пробоя, Е ср , В/см, 10 6 Токи утечки (при U = 1 В), I ср , нА/см 2 1 2 часа рост при Т = 530 °С 45 4,4 13 * 10 3 2 2 ТФЭ + 2 часа рост при Т = 530 °С 150 8,9 24 3 2 часа рост при Т = 700 °С >300 8 * 10 3 4 2ТФЭ + 2 часа рост при Т = 700 °С >300 5* 10 3 2. Высокотемпературное выращивании об- разцов третьей и четвертой группы (~700 °C) не позволяет получать образцы с хорошей степе- нью покрытия. На поверхности данных образ- цов имеются незакрытые участки подложечного кремния. Образцы обладают неприемлемыми электрофизическими качествами. 3. При выращивании образцов с применени- ем ТФЭ на начальной и конечной стадиях роста (вторая группа) при температурах ~530 °C полу- чаются образцы с хорошим покрытием поверх- ности и приемлемыми электрофизическими па- раметрами с токами утечки ~10 нА. Список литературы 1. Мордкович В.Н. Структуры «кремний на изо- ляторе» – перспективный материал микроэлектро- ники // Материалы электронной техники. – 1998. – № 2. – С. 4–7. 2. Вялых Д.В. Исследование микротопографии поверхностей SiO 2 и Si межфазной границы Si/ SiO2 в структурах SIMOX методом сканирующей туннельной микроскопии / Д.В. Вялых, С.И. Федо- сеенко // Физика тонких пленок. – 1999. – Т. 33. – Вып. 6. – С. 708–711. 3. Fathauer R.W. Surfacemorphology of epitaxial CaF2 films on Si substrates / R.W. Fathauer, L.J. Schowalter // Appl. Phys. Lett. – 1984. – Vol. 45, № 5. – P. 519–521. 4. Electroluminescence from silicon nanocrystals in Si/ CaF2 superlattices / V. Ioannou – Sougleridis, A.G. Nassio- poulou, T. Ouisse F. Bassani, F. Arnaud d , Avitaya // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79, № 13. – P. 2076–2078. 5 . Кацюба А.В. , Крупин А.Ю. Измерение морфоло- гии пленок CaF 2 под действием электронного пучка в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии // 3-я Всерос. молодежная конф. с элементами научной школы «Функ- циональные наноматериалы и высокочистые веще- ства». – М.: РХТУ, 2012. – С 47–49.