Статья

Название статьи ФОРМИРОВАНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ ЛОКАЛЬНЫМ АНОДНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ И ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ ТРАВЛЕНИЕМ
Автор В. С. Климин
Рубрика РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ
Месяц, год 02, 2018
Индекс УДК 389.159
DOI 10.23683/2311-3103-2018-2-68-75
Аннотация Основной целью работы являлось исследование режимов обработки и профилирования структур на основе арсенида галлия комбинацией методов локального анодного окисления и методом комбинированного плазмохимического травления с учетом напряжения формирования оксидного маскирующего слоя и времени травления. В данной работе для обработки приповерхностных структур на основе арсенида галлия использовалась комбинация методов локального анодного окисления и плазмохимического травления. Локальное анодное окисление проводилось посредством сканирующей зондовой микроскопии с применением кремниевого зонда. Плазмохимическая обработка осуществлялась в разряде комбинированной плазме с использованием двух типов разряда емкостного и индуктивно-связанного. Данная технология позволяет объединить достоинства двух типов разрядов. Высокая концентрация электронов и ионов обеспечивают высокую скорость травления, а емкостной разряд позволяет направлять полученные ионы по полю и направлять их перпендикулярно к обрабатываемой подложке, позволяет снизить затраты энергии на производство, а также повысить выход годных изделий, что приводит к уменьшению себестоимости приборов, основанных на данной технологии. Избавляясь от операций, связанных с жидкостной литографией снижается относительная токсичность процессов нанопрофилирования. Локальное анодное окисление было использовано для получения оксидного слоя толщиной 6,6 ± 0,2 нм, который служит в качестве маскирующего покрытия для последующего плазмохимического травления. Шероховатость поверхности после удаления оксидного слоя составила 0,51 ± 0,09 нм. Рассмотрено применение для наноразмерного профилирования комбинированного плазменного разряда с использованием двух типов разряда - емкостного и индуктивно-связанного, что позволяет объединить достоинства обоих типов разрядов. Высокая концентрация электронов и ионов обеспечивают высокую скорость травления, а емкостной разряд позволяет ориентировать полученные ионы по полю и направлять их перпендикулярно к обрабатываемой поверхности. Проведены исследования влияния режимов травления на морфологию поверхности и параметры наноразмерных структур. Получены зависимости высоты оксидных структур от напряжения формирования и толщины оксидного слоя.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нанотехнологии; атомно-силовая микроскопия; арсенид галлия; наноструктуры; локальное анодное окисление; плазмохимическое травление; наноматериалы; планарные технологии, низкотемпературная плазма.
Библиографический список 1. Агеев О.А., Федотов А.А., Ильин О.И., Климин В.С. Получение наноразмерных структур и материалов на основе нотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2008. – № 1 (78). – С. 203.
2. Агеев О.А., Сюрик Ю.В., Климин В.С., Федотов А.А. Получение нанокомпозитных полимерных материалов, модифицированных углеродными наноструктурами, на основе НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2009. – № 1 (90) – С. 135-142.
3. Агеев О.А., Ильин О.И., Климин В.С., Коломийцев А.С., Федотов А.А. Исследование режимов формирования и модификации ориентированных массивов углеродных нанотрубок методом PECVD на нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 69-77.
4. Агеев О.А., Алябьева Н.И., Ильин О.И., Климин В.С., Федотов А.А., Поляков В.В. Исследование режимов формирования каталитических центров для выращивания ориентированных массивов углеродных нанотрубок // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2009. – С. 159.
5. Агеев О.А., Золотарев Д.В., Климин В.С., Чередниченко Д.И. Изучение закономерностей роста углеродных нанотрубок при плазменно-химическом осаждении из газовой фазы // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 61-68.
6. Климин В.С., Агеев О.А., Ильин О.И., Федотов А.А. Исследование режимов получения каталитических структур из пленки Ni для выращивания углеродных нанотрубок // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 222-225.
7. Агеев О.А., Коломийцев А.С., Михайличенко А.В., Смирнов В.А., Пташник В.В., Солодовник М.С., Федотов А.А., Замбург Е.Г., Климин В.С., Ильин О.И., Громов А.Л., Рукомойкин А.В. Получениe наноразмерных структур на основе нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 1 (114).
– С. 109-116.
8. Агеев О.А., Ильин О.И., Климин В.С., Коноплев Б.Г., Федотов А.А. Исследование режимов формирования каталитических центров для выращивания ориентированных массивов углеродных нанотрубок методом PECVD // Химическая физика и мезоскопия.
– 2011. – Т. 13, № 2. – С. 226-231.
9. Lim W.T., Baek I.G., Jung P.G., et al. Investigation of GaAs dry etching in a planar inductively coupled BCl3 plasma // J Electrochem Soc. – 2004; 151:G163-G166.
10. Смирнов В.А. Зондовые нанотехнологии элементов резистивной памяти на основе мемристорных структур // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2017. – № 4 (189). – С. 158-169.
11. Pearton SJ., Abernathy CR., Ren F., et al. Dry and wet etching characteristics of InN, AlN and GaN deposited by ECR metalorganic MBE // J Vac Sci Technol A. – 1993; 11: 1772-5.
12. Braga N., Mickevicius R., Gaska R., et al. Simulation of gate lag and current collapse in GaN FET // Appl Phys Lett. – 2004; 85: 4780-2.
13. Климин В.С., Еськов А.В., Петров Н.Н. Исследование влияния режимов плазмохимического травления поверхности арсенида галлия в плазме BCl3\Ar\SF6 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 9 (170). – С. 6-14.
14. Ageev O.A., Klimin V.S., Solodovnik M.S., Eskov A.V., Krasnoborodko S.Y. The study of influence of the gas flow rate to etched layer thickness, and roughness of the anisotropy field of gallium arsenide is etched in the plasma chemical etching process // Journal of Physics: Conference Series. – 2016. – Vol. 741, No. 1. – P. 012178.
15. Klimin V.S., Solodovnik M.S., Smirnov V.A., Eskov A.V., Tominov R.V., Ageev O.A. A study of the vertical walls and the surface roughness GaAs after the operation in the combined plasma etching // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering Ser. "International Conference on Micro- and Nano-Electronics 2016" 2016. – P. 102241Z.
16. Климин В.С. Исследование влияния режимов профилирования поверхности структур на основе арсенида галлия методом плазмохимического травления с учетом потока хлорсодержащего газа // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2017. – № 4 (189). – С. 169-178.
17. Tominov R.V., Bespoludin V.V., Klimin V.S., Smirnov V. A. and Ageev O.A. Profiling of nanostructures by scratching probe nanolithography and plasma chemical etching // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 256. – P. 012023.
18. Klimin V.S., Tominov R.V., Eskov A.V., Krasnoborodko S.Y. and Ageev O.A. The influence of the chemical and physical component of the plasma etching of the surface of gallium arsenide on the etching rate in the chloride plasma of the combined discharge // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 917. – P. 092005.
19. Агеев О.А. Солодовник М.С., Смирнов В.А. и др. Исследование режимов формирования оксидных наноразмерных структур арсенида галлия методом локального анодного окисления // Известия вузов. Электроника. – 2012. – № 2 (94). – C. 43-50.
20. Ageev O.A., Solodovnik M.S., et al. Effect of GaAs native oxide upon the surface morphology during GaAs MBE growth // Journal of Physics: Conference Series. – 2016. – Vol. 741, No. 1. – P. 012012.

Comments are closed.