XPS исследования физико-химического состояния поверхности тонких эпитаксиальных и магнетронных слоев олова

Abstract

Тонкие слои системы олово-кислород нанометровых толщин и структуры на их основе являются актуальными объектами разработок для применения в современных устройствах, например, в микроэлектронике. Миниатюризация электронных устройств, в целом, достижение эффективности энергопотребления при функционировании таких устройств, оптимальные режимы их работы определяют стратегии применения структур системы олово-кислород. В первую очередь обоснование способа формирования нанослоев системы олово-кислород. Существенной является зависимость свойств формируемых нанослоев от состояния их поверхности. Статья содержит результаты прямых экспериментальных исследований состава и физико-химического состояния поверхности тонких нанослоев системы олово-кислород. Для формирования изученных структур были использованы востребованные и популярные методы магнетронного распыления и молекулярно-лучевой эпитаксии. Применялся метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с использованием синхротронного излучения, которое обладает высокой интенсивностью и возможностью оптимального выбора энергии возбуждения спектра, что важно для малого количества изучаемого материала. После формирования объекты исследования хранились в лабораторных условиях несколько недель перед синхротронными исследованиями. Показаны различия в составе и физико-химическом состоянии поверхности тонких слоев олова, сформированных магнетронным распылением или эпитаксиально, а затем окисленные естественным путем. Пять монослоев олова, сформированные методом молекулярно-лучевой эпитаксии, делают возможной диффузию кислорода атмосферы, который окисляет находящийся под нанослоем Sn буферный слой Si на подложке кремния. В то же время поверхность пленки олова, полученной магнетронным распылением, по своему физико-химическому состоянию близка естественному оксиду SnO2-x. Результаты работы могут быть полезны для определения оптимальных подходов к формированию и последующей модификации тонких и сверхтонких слоев оксидов олова для задач создания активных слоев современных электронных устройств

Keywords

• олово и его оксиды
• физико-химическое состояние
• состав
• эпитаксиальные нанослои
• магнетронные нанослои
• рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
• синхротронные исследования