Influence of Low-Energy Ion Bombardment on the Texture and Microstructure of Pt Films

R. V. Selyukov; Селюков Р. В.; V. V. Naumov; Наумов В. В.; M. O. Izyumov; Изюмов М. О.; S. V. Vasilev; Васильев С. В.; L. A. Mazaletskiy; Мазалецкий Л. А.

doi:10.31857/S1028096023020097

Influence of Low-Energy Ion Bombardment on the Texture and Microstructure of Pt Films

Авторлар: Selyukov R.V.¹, Naumov V.V.¹, Izyumov M.O.¹, Vasilev S.V.¹, Mazaletskiy L.A.²
Мекемелер:
1. Valiev Institute of Physics and Technology RAS, Yaroslavl Branch
2. P.G. Demidov Yaroslavl State University
Шығарылым: № 2 (2023)
Беттер: 9-16
Бөлім: Articles
URL: https://freezetech.ru/1028-0960/article/view/664605
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023020097
EDN: https://elibrary.ru/DSNSPK
ID: 664605

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат
Рұқсат жабық

Рұқсат берілді
Рұқсат жабық

Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The influence of low-energy ion bombardment on the texture and microstructure of an 80-nm-thick Pt film deposited at room temperature was investigated. The treatment was carried out in inductively coupled Ar plasma with a negative bias of 45–125 V applied to the specimens and an ion current density of 3.3 mA/cm². As a result of a series of treatments at each bias, the film was thinned; after each treatment, its structural parameters were determined using X-ray diffraction and compared with those of Pt films 20–60 nm thick deposited under the same conditions. Treatment at 75–125 V led to a decrease in the average size of coherent scattering regions by 10–25%; in the 45 V mode, such a decrease was not observed. These results were explained by the formation and accumulation of radiation defects, the rate of their generation was lower at bias of 45 V. Film sputtering in all modes did not worsen the sharpness of the film texture.

Негізгі сөздер

thin films, platinum, magnetron sputtering, ion bombardment, inductively-coupled plasma, coherent scattering region, crystal texture, crystal phase, X-ray diffraction, rocking curve.

Әдебиет тізімі

Van Wyk G.N. // Rad. Eff. Lett. 1981. V. 57. № 6. P. 187. http://doi.org./10.1080/01422448108226518
Popovic N., Milic M., Bogdanov Z., Petrovic R. // Vacuum. 1990. V. 40. № 1–2. P. 149. http://doi.org./10.1016/0042-207X(90)90142-L
Dobrev D. // Thin Solid Films. 1982. V. 92. № 1–2. P. 41. http://doi.org./10.1016/0040-6090(82)90186-9
Marinov M., Dobrev D. // Thin Solid Films. 1977. V. 42. № 3. P. 265. http://doi.org./10.1016/0040-6090(77)90361-3
Fu E.G., Wang Y.Q., Zou G.F., Xiong J., Zhuo M.J., Wei Q.M., Baldwin J.K., Jia Q.X., Shao L., Misra A., Nastasi M. // Appl. Phys. A. 2012. V. 108. № 1. P. 121. http://doi.org./10.1007/s00339-012-6865-y
Fu E.G., Wang Y.Q., Nastasi M. // J. Phys. D. 2012. V. 45. № 49. P. 495303. http://doi.org./10.1088/0022-3727/45/49/495303
Olliges S., Gruber P., Bardill A., Ehrler D., Carstanjen H.D., Spolenak R. // Acta Mater. 2006. V. 54. № 20. P. 5393. http://doi.org./10.1016/j.actamat.2006.07.005
Li J., Liu J.C., Mayer J.W. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1989. V. 36. № 3. P. 306. http://doi.org./10.1016/0168-583X(89)90672-1
Liu J.C., Li J., Mayer J.W. // J. Appl. Phys. 1990. V. 67. № 5. P. 2354. http://doi.org./10.1063/1.345530
Liu J.C., Nastasi M., Mayer J.W. // J. Appl. Phys. 1987. V. 62. № 2. P. 423. http://doi.org./10.1063/1.339815
Kaoumi D., Motta A.T., Birtcher R.C. // J. ASTM Int. 2007. V. 4. № 8. P. JAI100743. http://doi.org./10.1520/JAI100743
Blazhevich S., Kamyshanchenko N., Martynov I., Neklyudov I. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2002. V. 193. № 1–4. P. 312. http://doi.org./10.1016/S0168-583X(02)00797-8
Atwater H.A., Thompson C.V., Smith H.I. // J. Appl. Phys. 1988. V. 64. № 5. P. 2337. http://doi.org./10.1063/1.341665
Lilienfeld D.A., Borgesen P., Meyer P. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1991. V. 235. P. 571. http://doi.org./10.1557/PROC-235-571
Hasegawa Y., Fujimoto Y., Okuyama F. // Surf. Sci. Lett. 1985. V. 163. № 2–3. P. L781. http://doi.org./10.1016/0167-2584(85)90883-7
Naeem M.D., Rossnagel S.M., Rajan K. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1994. V. 343. P. 113. http://doi.org./10.1557/PROC-343-113
Naeem M.D., Leary H.J., Rajan K. // J. Electron. Mater. 1992. V. 21. № 12. P. 1087. http://doi.org./10.1007/BF02667598
Chan W.-L., Zhao K., Vo N., Ashkenazy Y., Cahill D.G., Averback R.S. // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. № 20. P. 205405. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.77.205405
Mayr S.G., Averback R.S. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. № 21. P. 214105. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.68.214105
Misra A., Fayeulle S., Kung H., Mitchell T.E., Nastasi M. // J. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1999. V. 148. № 1–4. P. 211. http://doi.org./10.1016/S0168-583X(98)00780-0
Наумов В.В., Бочкарев В.Ф., Трушин О.С., Горячев А.А., Хасанов Э.Г., Лебедев А.А., Куницын А.С. // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 8. С. 92.
Бабушкин А.С., Уваров И.В., Амиров И.И. // ЖТФ. 2018. Т. 88. № 12. С. 1845. http://doi.org./10.21883/JTF.2018.12.46786.37-18
Babushkin A., Selyukov R., Amirov I. // Proc. SPIE. 2019. V. 11022. P. 1102223. http://doi.org./10.1117/12.2521617
Silva J.P.B., Sekhar K.C., Almeida A., Agostinho Moreira J., Martin-Sanchez J., Pereira M., Khodorov A., Gomes J.M. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. № 4. P. 044105. http://doi.org./10.1063/1.4748288
Воротилов К.А., Жигалина О.М., Васильев В.А., Сигов А.С. // ФТТ. 2009. Т. 51. № 7. С. 1268.
Mirica E., Kowach G., Evans P., Du H. // Cryst. Growth Des. 2004. V. 4. № 1. P. 147. http://doi.org./10.1021/cg025595j
Амиров И.И., Изюмов М.О., Наумов В.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2016. № 8. С. 82. http://doi.org./10.7868/S0207352816080047
Kuru Y., Welzel U., Mittemeijer E.J. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. № 22. P. 221902. http://doi.org./10.1063/1.4902940
Abbas K., Alaie S., Ghasemi-Baboly M., Elahi M.M.M., Anjum D.H., Chaieb S., Leseman Z.C. // J. Micromech. Microeng. 2016. V. 26. P. 015007. http://doi.org./10.1088/0960-1317/26/1/015007
Thompson C.V. // Annu. Rev. Mater. Sci. 2000. V. 30. P. 159. http://doi.org./10.1146/annurev.matsci.30.1.159
Sweeney Jr.W.E., Seebold R.E., Birks L.S. // J. Appl. Phys. 1960. V. 31. № 6. P. 1061. http://doi.org./10.1063/1.1735746
Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. // Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. С. 351.
Селюков Р.В., Наумов В.В., Васильев С.В. // ЖТФ. 2018. Т. 88. № 6. С. 926. http://doi.org./10.21883/JTF.2018.06.46027.2526 4
Palumbo G., Thorne S.J., Aust K.T. // Scr. Metall. Mater. 1990. V. 24. № 7. P. 1347. http://doi.org./10.1016/0956-716X(90)90354-J
Yamasaki T. // Scr. Mater. 2001. V. 44. № 8–9. P. 1497. http://doi.org./10.1016/S1359-6462(01)00720-5
Roebben G., Sarbu C., Lubec T., Van der Biest O. // Mat. Sci. Eng. A. 2004. V. 370. № 1–2. P. 453. http://doi.org./10.1016/j.msea.2003.05.004
Cullity B.D. // Elements of X-ray Diffraction. Addison–Wesley Publishing Company, Inc., 1956. P. 388.
Malek M.F., Mamat M.H., Khusaimi Z., Sahdan M.Z., Musa M.Z., Zainun A.R., Suriani A.B., Md Sin N.D., Abd Hamid S.B., Rusop M. // J. Alloys Compd. 2014. V. 582. № 5. P. 12. http://doi.org./10.1016/j.jallcom.2013.07.202
Ho M.-Y., Gong H., Wilk G.D., Busch B.W., Green M.L., Voyles P.M., Muller D.A., Bude M., Lin W.H., See A., Loomans M.E., Lahiri S.K., Raisanen P.I. // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. № 3. P. 1477. http://doi.org./10.1063/1.1534381
Heiroth S., Frison R., Rupp J.L.M., Lippert T., Meier E.J.B., Gubler E.M., Dobeli M., Conder K., Wokaun A., Gauckler L.J. // Solid State Ionics. 2011. V. 191. № 1. P. 12. http://doi.org./10.1016/j.ssi.2011.04.002
Труды ФТИАН. Т. 28: Квантовые компьютеры, микро- и наноэлектроника: физика, технология, диагностика и моделирование / Ред. Махвиладзе Т.М. М.: Наука, 2019. С. 131.
Jeffries J.H., Zuo J.-K., Craig M.M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. № 26. P. 4931. http://doi.org./10.1103/PhysRevLett.76.4931
Ogilvie G.J. // J. Phys. Chem. Solids. 1959. V. 10. № 2–3. P. 222. http://doi.org./10.1016/0022-3697(59)90079-4
Ogilvie G.J., Thompson A.A. // J. Phys. Chem. Solids. 1961. V. 17. № 3–4. P. 203. http://doi.org./10.1016/0022-3697(61)90184-6
Balaji S., Satyam P.V., Lakshminarayanan V., Mohan S. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2004. V. 217. № 3. P. 423. http://doi.org./10.1016/j.nimb.2003.11.080