Казахского государственного женского педагогического университета



Pdf көрінісі
бет120/423
Дата07.01.2022
өлшемі6,41 Mb.
#20043
1   ...   116   117   118   119   120   121   122   123   ...   423
Байланысты:
6-5-PB

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы № 1 (77), 2019 
 
83 
 
поверхность  покрывается  пирамидальными  выступами  большого  количества  и  высоты.  Если 
время  предварительного  термоотжига  образца  увеличить  до  60  минут,  дальнейшее  лазерное 
воздействие  приводит  к  постепенному  сглаживанию  выступов,  уменьшению  термоокисленных 
участков  поверхности,  и  постепенно  остаются  только  небольшие  островки  пирамидальных 
выступов (рис. 3). 
  Если при малом времени предварительного термоотжига лазерное воздействие убыстряет 
процесс термоокисления с образованием на поверхности диоксида кремния, то при 60-минутном 
термоотжиге лазерное облучение приводит к началу плавления оксидной пленки и ее испарению, 
что также влияет на изменение структуры образца. Ведь лазерный отжиг поверхностных слоев – 
один из наиболее результативных способов активации тонких материалов [10]. Этот вид отжига 
связан также с локальным расплавлением активируемого обьема или поверхности образца, при 
котором  происходит  кристаллизация  с  возрастанием  коэффициента  диффузии  основных 
примесей, приводящих к их высокой активизации и получению бездефектных слоев. 
  Поскольку  центрами  адсорбции  газов  на  реальной  поверхности  кремния  являются,  как 
правило,  дефекты,  то  их  увеличение  после  термообработки  и  последующего  лазерного 
воздействия должно приводить к увеличению чувствительности структур поверхностного слоя к 
кислороду, природа появления которого разнообразна. 
  Изменение  слоев  окисла,  его  рост  и  уменьшение  показывает,  что  рост  толщины  слоев 
2
SiO
с  увеличением  времени  предварительного  термоотжига  и  последующего  действия 
лазерного  луча  является  следствием  увеличения  скорости  окисления,  а  уменьшение  толщины 
оксидного покроя разложением 
2
SiO
 и последующим испарением. 
  На  рисунке  2  представлены  также  АСМ  изображение  образцов  кремния  после 
термоотжига 
С
0
600
.  В  начальный  момент  отжига  (10  минут)  поверхность  образцов  имеет 
однородную  структуру  с  наибольшими  пирамидальными  выступами  по  всей  поверхности 
исследуемого  образца.  При  увеличении  времени  термоотжига  (30  минут)  поверхность 
транформируется  в  более  мелкие  образования  по  фазовому  составу.  Низкая  величина 
среднеквадратичной  шероховатости  и  отсутствие  кристаллических  образований  указывают  на 
аморфизацию  поверхности  кремния  в  процессе  термоокисления.  При  увеличении 
продолжительности термобработки (60 минут) размеры пирамидальных выступов сглаживаются, 
а в некоторых местах поверхности обнаруживаются объединения этих образований. 
  Таким  образом,  можно  предположить,  что  по  мере  увеличения  времени  термоотжига 
образца, увеличивается образование 
2
SiO
 на поверхности кремния и соответственно увеличение 
диффундирующих  к  поверхности  атомов  кислорода,  которые  активно  вступают  с  Si в 
химическую реакцию. С другой стороны, нагрев и высокая концентрация дефектов приводят к 
деформации  и  образованию  объединенных  пирамидальных  выступов  по  всей  поверхности 
(рисунок 2). 
  Рассматривая  окислительный  процесс  поверхности,  мы  видим,  что  поверхность  Si
представляет сложную структуру не только
2
SiO
Si

[11], но и то, что инжектированный заряд в 
слое  диэлектрика  [12],  роль  которого  играет  адсорбат,  может  существенно  повлиять  на 
туннелирование  носителей  через  окисный  слой,  когда  поверхность  работает  в  режиме 
обогащения. 
  В  процессе  предварительного  термоотжига  при 
С
0
600
  и  различном  времени 
термообработки  образца,  последующее  лазерное  воздействие  приводит  к  появлению  на 
поверхности  образца  однородной  структуры  с  небольшими  островками  и  пирамидальными 
выступами.  В  последующем  поверхность  начинает  трансформироваться  по  форме  в 
неоднородные,  по  фазовому  составу,  образования.  Оксидные  островки  и  пирамидальные 
выступы  и  местами  появившиеся  иглы  неоднородны,  по  размерам  и  расположению  по 
поверхности (рис. 3). 
 


Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы № 1 (77), 2019 
 
84 
 
 
Рис. 3 - АСМ изображение поверхности кремния после термоотжига (
С
0
600
) и воздействия 
лазерного излучения (
60

t
минут) 
 
 
По  мере  увеличения  продолжительности  термообработки  и  последующего  лазерного 
воздействия  их  число  и  размеры  увеличиваются.  Эти  образования  являются  островками 
.
2
SiO
 
При изотермической обработке поверхность определяется дислокациями, появление и движение 
которых  обусловлено  наличием  термических  напряжений  в  кремнии.  После  непрырывного 
лазерного  воздействия  в  течение  60  минут  морфология  образцов,  термообработанных 
предварительно  при  температуре 
С
0
600
  в  зависимости  от  продолжительности  обработки, 
меняется.  Степень  шероховатости  постепенно  увеличивается,  при  этом  увеличиваются  в 
размерах по высоте и по площади пирамидальные выступы. Если рассмотреть появление и рост 
слоев окисла, то, как показывают результаты наших исследований [13], наряду с образованием 
2
SiO
появляется  оксид  кремния 
).
(SiO Причем,  их  появление  замечено  только  на 
предварительно  термоотожженном  образце,  начиная  с  30  до  120  минут,  тогда  как 
2
SiO
присутствует  постоянно.  Можно  полагать,  что  появление  и  небольшой  рост  SiO в  этом 
интервале времени отжига и последующего лазерного воздействия связаны с разложением 
2
SiO
на  SiO и далее на  Si и  ,
 которые затем экстрагируются в окружающую среду. 
   


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   116   117   118   119   120   121   122   123   ...   423




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет