Формирование нанокристаллических форм углерода в кремнии воздействием высокоинтенсивными короткоимпульсными ионными пучками : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель М. В. Асташинская

Abstract

Объектами исследования являлись образцы монокристаллического кремния с преимущественной кристаллографической ориентацией (111), в который осуществлялась высокоинтенсивная короткоимпульсная ионная имплантация с помощью мощных ионных пучков. Целью данной работы являлось установление морфологических особенностей поверхностного слоя кремния, а также структурного состояния углерода, обусловленных воздействием мощных ионных пучков. В работе применялись следующие методы исследования – растровая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, Оже-электронная спектроскопия, вторично-ионная масс-спектроскопия, резерфордовское обратное рассеяние, комбинационное рассеяние света, рентгеноструктурный анализ, электронный парамагнитный резонанс, измерении электрических свойств четырехзондовым методом, измерение микротвердости по методике Виккерса, измерение коэффициента трения. В результате исследований структурного состояния имплантированного углерода, проведенных с помощью комбинационного рассеяние света, установлено, что короткоимпульсная имплантация ионов углерода в решетку кремния приводит к формированию наноразмерных частиц, причем особенности спектров комбинационного рассеяния света и результаты рентгеноструктурного анализа указывают на формирование нанокристаллических алмазов. Показано, что максимальное содержание наноалмазов в поверхностном слое формируется при ионном воздействии с небольшим количеством импульсов (до 10) и высокими плотностями ионного тока (80 – 120 А/см2). Увеличение числа импульсов обуславливает формирование аморфного гидрогенизированного углеродного слоя в результате накопления водорода.