zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-5-614-620zhps-1125Research ArticleСтатьиСПЕКТРЫ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК СПЛАВА КРЕМНИЙ/ГЕРМАНИЙ НА ОСНОВЕ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯRAMAN SPECTRА OF SILICON/GERMANIUM ALLOY THIN FILMS BASED ON POROUS SILICONЧубенкоЕ. Б.ChubenkoE. B.

Минск

Minsk

eugene.chubenko@gmail.comГревцовН. Л.GrevtsovN. L.

Минск

Minsk

БондаренкоВ. П.BondarenkoV. P.

Минск

Minsk

ГаврилинИ. М.GavrilinI. M.

Москва

Moscow

ПавликовА. В.PavlikovA. V.

Москва

Moscow

ДроновА. А.DronovA. A.

Москва

Moscow

ВолковаЛ. С.VolkovaL. S.

Москва

Moscow

ГавриловС. А.GavrilovS. A.

Москва

Moscow

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsНациональный исследовательский университет “МИЭТ”National Research University of Electronic Technology – MIETИнститут нанотехнологий микроэлектроники Российской АНInstitute of Nanotechnology of Microelectronics of the Russian Academy of Sciences202223092022895614620Copyright © Чубенко Е.Б., Гревцов Н.Л., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Павликов А.В., Дронов А.А., Волкова Л.С., Гаврилов С.А., 20222022Чубенко Е.Б., Гревцов Н.Л., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Павликов А.В., Дронов А.А., Волкова Л.С., Гаврилов С.А.Chubenko E.B., Grevtsov N.L., Bondarenko V.P., Gavrilin I.M., Pavlikov A.V., Dronov A.A., Volkova L.S., Gavrilov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1125

Исследованы закономерности изменения состава тонких пленок сплава кремний/германий, сформированного на подложке монокристаллического кремния методом электрохимического осаждения германия в матрицу пористого кремния с последующим быстрым термическим отжигом (БТО) при температуре 750—950 °С. Анализ образцов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света показал, что увеличение температуры БТО приводит к уменьшению концентрации германия в формируемом слое. Уменьшение продолжительности БТО при заданной температуре позволяет получить пленки с большей концентрацией германия и контролировать состав формируемых тонких пленок сплава кремний/германий путем изменения температуры и продолжительности БТО. Полученные результаты по управлению составом пленок сплава кремний-германий могут быть использованы при создании устройств функциональной электроники, термоэлектрических преобразователей энергии и оптоэлектронных приборов.

The regularities of composition changes of silicon/germanium alloy thin films formed on a monocrystalline silicon substrate by electrochemical deposition of germanium into a porous silicon matrix with subsequent rapid thermal annealing (RTA) at a temperature of 750–950°C are studied. An analysis of the samples by Raman spectroscopy showed that an increase of RTA temperature leads to a decrease in the germanium concentration in the formed film. A decrease of the RTA duration at a given temperature makes it possible to obtain films with a higher concentration of germanium and to control the composition of thin silicon/germanium alloy films formed by changing the temperature and duration of RTA. The obtained results on controlling the composition of silicon/germanium alloy films can be used to create functional electronic devices, thermoelectric power converters, and optoelectronic devices.

пористый кремнийгерманийкремний-германийэлектрохимическое осаждениеспектроскопия комбинационного рассеяния светаporous silicongermaniumsilicon/germaniumelectrochemical depositionRaman spectroscopyРабота выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 20-19-00720).ReferencesY. Shiraki, N. Usami. Silicon–Germanium (SiGe) Nanostructures: Production, Properties and Applications in Electronics, Cambridge, Woodhead Publishing (2011) 3—25Y. Shiraki, N. Usami. Silicon–Germanium (SiGe) Nanostructures: Production, Properties and Applications in Electronics, Cambridge, Woodhead Publishing (2011) 3—25L. Vegard. Z. Physik, 5 (1920) 17—26L. Vegard. Z. Physik, 5 (1920) 17—26J. P. Dismukes, L. Ekstrom, R. J. Pfaff. J. Phys. Chem., 68 (1964) 3021—3027J. P. Dismukes, L. Ekstrom, R. J. Pfaff. J. Phys. Chem., 68 (1964) 3021—3027N. M. Ravindra, B. Jariwala, A. Bañobre, A. Maske. Thermoelectrics: Fundamentals, Materials Selection, Properties, and Performance, Cham, Springer (2019) 49—67N. M. Ravindra, B. Jariwala, A. Bañobre, A. Maske. Thermoelectrics: Fundamentals, Materials Selection, Properties, and Performance, Cham, Springer (2019) 49—67V. I. Talanin. New Research on Silicon — Structure, Properties, Technology, London, IntechOpen (2017) 84—101V. I. Talanin. New Research on Silicon — Structure, Properties, Technology, London, IntechOpen (2017) 84—101D. Benedikovic, L. Virot, G. Aubin, J.-M. Hartmann, F. Amar, X. Le Roux, C. Alonso-Ramos, E. Cassan, D. Marris-Morini, J.-M. Fédéli, F. Boeuf, B. Szelag, L. Vivien. Nanophotonics, 10 (2021) 1059—1079D. Benedikovic, L. Virot, G. Aubin, J.-M. Hartmann, F. Amar, X. Le Roux, C. Alonso-Ramos, E. Cassan, D. Marris-Morini, J.-M. Fédéli, F. Boeuf, B. Szelag, L. Vivien. Nanophotonics, 10 (2021) 1059—1079X. Zhang, L.-D. Zhao. J. Materiomics, 1 (2015) 92—105X. Zhang, L.-D. Zhao. J. Materiomics, 1 (2015) 92—105I. M. Gavrilin, N. L. Grevtsov, A. V. Pavlikov, A. A. Dronov, E. B. Chubenko, V. P. Bondarenko, S. A. Gavrilov. Mater. Lett., 313 (2022) 131802I. M. Gavrilin, N. L. Grevtsov, A. V. Pavlikov, A. A. Dronov, E. B. Chubenko, V. P. Bondarenko, S. A. Gavrilov. Mater. Lett., 313 (2022) 131802E. Fahrenkrug, J. Biehl, S. Maldonado. Chem. Mater., 27 (2015) 3389—3396E. Fahrenkrug, J. Biehl, S. Maldonado. Chem. Mater., 27 (2015) 3389—3396I. M. Gavrilin, D. G. Gromov, A. A. Dronov, S. V. Dubkov, R. L. Volkov, A. Yu. Trifonov, N. I. Borgardt, S. A. Gavrilov. Semicond., 51 (2017) 1067—1071I. M. Gavrilin, D. G. Gromov, A. A. Dronov, S. V. Dubkov, R. L. Volkov, A. Yu. Trifonov, N. I. Borgardt, S. A. Gavrilov. Semicond., 51 (2017) 1067—1071S. Acharya, L. Ma, S. Maldonado. ACS Appl. Nano Mater., 1 (2018) 5553—5561S. Acharya, L. Ma, S. Maldonado. ACS Appl. Nano Mater., 1 (2018) 5553—5561Q. Cheek, E. Fahrenkrug, S. Hlynchuk, D. H. Alsem, N. J. Salmon, S. Maldonado. ACS Nano, 14 (2020) 2869—2879Q. Cheek, E. Fahrenkrug, S. Hlynchuk, D. H. Alsem, N. J. Salmon, S. Maldonado. ACS Nano, 14 (2020) 2869—2879R. Schwarz, F. Heinrich, E. Hollstein. Z. Anorg. Allgem. Chem., 229 (1936) 146R. Schwarz, F. Heinrich, E. Hollstein. Z. Anorg. Allgem. Chem., 229 (1936) 146C. G. Fink, V. M. Dokras. J. Electrochem. Soc., 95 (1949) 80—97C. G. Fink, V. M. Dokras. J. Electrochem. Soc., 95 (1949) 80—97N. Brinda-Konopik, G. Schade. Electrochim. Acta, 25 (1980) 697—701N. Brinda-Konopik, G. Schade. Electrochim. Acta, 25 (1980) 697—701R. K. Pandey, S. N. Sahu, S. Chandra. Handbook of Semiconductor Deposition, New York, Marcel Dekker Inc. (1996) 201—203R. K. Pandey, S. N. Sahu, S. Chandra. Handbook of Semiconductor Deposition, New York, Marcel Dekker Inc. (1996) 201—203N. Chandrasekharan, S. C. Sevov. J. Electrochem. Soc., 157 (2010) C140—C145N. Chandrasekharan, S. C. Sevov. J. Electrochem. Soc., 157 (2010) C140—C145L. K. van Vugt, A. F. van Driel, R. W. Tjerkstra, L. Bechger, W. L. Vos, D. Vanmaekelbergh, J. J. Kelly. Chem. Commun., 2002 (2002) 2054—2055L. K. van Vugt, A. F. van Driel, R. W. Tjerkstra, L. Bechger, W. L. Vos, D. Vanmaekelbergh, J. J. Kelly. Chem. Commun., 2002 (2002) 2054—2055E. B. Chubenko, S. V. Redko, A. I. Sherstnyov, V. A. Petrovich, D. A. Kotov, V. P. Bondarenko. Semicond., 50 (2016) 372—376E. B. Chubenko, S. V. Redko, A. I. Sherstnyov, V. A. Petrovich, D. A. Kotov, V. P. Bondarenko. Semicond., 50 (2016) 372—376K.-H. Li, C. Tsai, S. Shih, T. Hsu, D. L. Kwong, J. C. Campbell. J. Appl. Phys., 72 (1992) 3816—3817K.-H. Li, C. Tsai, S. Shih, T. Hsu, D. L. Kwong, J. C. Campbell. J. Appl. Phys., 72 (1992) 3816—3817I. P. Herman. Optical Diagnostics for Thin Film Processing, San Diego, Academic Press (1996) 559—590I. P. Herman. Optical Diagnostics for Thin Film Processing, San Diego, Academic Press (1996) 559—590J. H. Parker, D. W. Feldman, M. Ashkin. Phys. Rev., 155 (1967) 712—714J. H. Parker, D. W. Feldman, M. Ashkin. Phys. Rev., 155 (1967) 712—714A. Shklyaev, V. A. Volodin, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. J. Appl. Phys., 123 (2018) 015304A. Shklyaev, V. A. Volodin, M. Stoffel, H. Rinnert, M. Vergnat. J. Appl. Phys., 123 (2018) 015304M. I. Alonso, K. Winer. Phys. Rev. B, 39 (1989) 10056—10062M. I. Alonso, K. Winer. Phys. Rev. B, 39 (1989) 10056—10062P. M. Mooney, F. H. Dacol, J. C. Tsang, J. O. Chu. Appl. Phys. Lett., 62 (1993) 2069—2071P. M. Mooney, F. H. Dacol, J. C. Tsang, J. O. Chu. Appl. Phys. Lett., 62 (1993) 2069—2071F. Pezzoli, E. Bonera, E. Grilli, M. Guzzi, S. Sanguinetti, D. Chrastina, G. Isella, H. von Känel, E. Wintersberger, J. Stangl, G. Bauer. Mater. Sci. Semicond. Proc., 11 (2008) 279—284F. Pezzoli, E. Bonera, E. Grilli, M. Guzzi, S. Sanguinetti, D. Chrastina, G. Isella, H. von Känel, E. Wintersberger, J. Stangl, G. Bauer. Mater. Sci. Semicond. Proc., 11 (2008) 279—284V. I. Korepanov, D. M. Sedlovets. Analyst., 143 (2018) 2674—2679V. I. Korepanov, D. M. Sedlovets. Analyst., 143 (2018) 2674—2679Y. Gao, P. Yin. Sci. Rep., 7 (2017) 43602Y. Gao, P. Yin. Sci. Rep., 7 (2017) 43602S. A. Mala, L. Tsybeskov, D. J. Lockwood, X. Wu, J.-M. Baribeau. J. Appl. Phys., 116 (2014) 014305S. A. Mala, L. Tsybeskov, D. J. Lockwood, X. Wu, J.-M. Baribeau. J. Appl. Phys., 116 (2014) 014305

The authors declare that there are no conflicts of interest present.