И Е Проценко, Л В Однодворец, В Г Шамони - Электрофизические свойства многослойных пленок на основе переходных металлов - страница 1

Страницы:
1  2 

2.Dimmicb R. Electrical Conductance and Temperature Coefficient of resistivity of Double-Layer films //Thin Solid FUms.l»88.-v.l68fNl.--p. 13-24.

3.Дехтярук Л.В., Колесвиченко Ю.А. Влияние взаимной диффузии на электропроводность двухслойных металлических пластин // 4>MM.1993.-t.75,N 5.-с. 21-30.

4.Lucas MJS.P. Electrical Conductivity of Thin Metallic Films With Unlike Surfaces//J. App].Phys.l»e6.-v.36,N5.~p. 1632-1635.

6. Dimmicb K., Warkus F. The Electrical Conductance of Continuons Thin Metallic Double -Layer Films //Thin Solid Films.l983.-v.l09,N2.-p. 103-114.1.

6.Dimmicb R. Electronic Transport Properties of metallic Multi - Layer Films //J. Phys. F: Met.Phys.1988. v.15, N 12.- p. 2477 - 2487.

7.Дехтярук Л.В., Колесничеяко Ю.А. Размерные кинетические эффекты в двухслойных пластинах // ФНТ. 1993.- т.19, N 9.- - с. 1013 - 1020.

8.Mayadaa A.F., Shatzkes М. Electrical-Resistivity Model for Polycrystalline Films: the Case of Arbitrary Reflection at External Surfase //Phys, Rev. B. 1970.V.1, N 4. - p. 1382 - 1389.

9.Кузьменко A.I., Процеако І.Ю., Чорноус A.M., Апрбація теоретичної моделі Дімміха для електропровідності двошарових металевих плівок. В зб. "Наукові праці Сумського педагогічного інституту. Серія: Фізика твердого тіла" (Під ред. І.Ю. Проценка).- Суми: СДШ, 1993 -с. 29-34.

10.       БокштеВн Б.С., Петелин А.Л. Влияние напряжений на диффузионную проницаемость
тонких пленок//Поверхность. 1993.N 5. - с. 31 - 34.

Надійшла до редколегії 11 лютого 1994 р.

УДК 535. 24. 2

ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БАГАТОШАРОВИХ ПЛІВОК НА ОСНОВІ ПЕРЕХІДНИХ МЕТАЛІВ

Проценко І.Ю., Однодворець Л.В., Шамоня В.Г.

Сумський державний педагогічний Інститут.

ВСТУП

Створення елементів мікроелектроніки на основі багатошарових мета­левих плівок потребує детального вивчення не тільки електрофізичних властивостей, але і фізико-хімічних процесів, які протікають на границі розділу окремих шарів. Для вивчення вказаних процесів застосовуються сучасні методи ожеспектроскопії, рентгенофотоелектронної спектроскопії, вторинноіонної масспектрометрії (ВІМС) та ін.

В даній роботі приведені експериментальні результати дослідження електрофізичних властивостей та процесів взаємної дифузії в багатошарових плівках на основі хрому і кобальту та хрому і германію. Ставилася задача вияснити, при яких умовах термічний коефіцієнт опору буде мати мінімальне, а коефіцієнт стабільності - постійне значення.

1. МЕТОДИКА ТА ТЕХНІКА ЕКСПЕРИМЕНТУ

Тонкі зразки на основі плівок хрому і кобальту та хрому і германію
одержувались в технологічному вакуумі (установка ВУП
- 5) і мали
загальну товщину від
150 до 3000 нм. Температурна залежність опору
вивчалася в інтервалі від
300 до 700К. Досліджувалися як
термостабілізовані плівкові системи (тобто кожний шар оброблювався
протягом    трьох    циклів    "нагрівання     охолодження"),    так і

нетермостабілізовані системи (всі шари конденсувалися при Т=300 К, а потім також відпалювалися протягом трьох циклів).

Термічний коефіцієнт опору (ТКО) Р/ та коефіцієнт стабільності S визначалися по загальноприйнятим співвідношенням:по кривій охолодження в третьому циклі.

Товщина як окремих шарів, так і загальна вимірювалася за допомогою інтерферометра Лінника.

Масспектрометричні дослідження процесів взаємної дифузії в трьохшарових плівках проводились методом ВІМС (прилад МС 7201 М). Концентрація розраховувалася з використанням мас-спектрів вторинних іонів, одержаних від полірованих пластин хрому, кобальту і германію.

2. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

На рис. 1 і 2 представлені типові залежності опору, ТКО та коефіцієнта стабільності від температури для трьох циклів "нагрівання -охолодження". Всі експериментальні та розрахункові результати зведені в таблицю 1.

Із цих даних витікають такі висновки. По-перше, звертає на себе увагу осцилюючий характер залежності ТКО від загальної товщини. Такий характер залежності витікає також з теоретичних роз- рахунків, і пов'язаний він з помітною відміною термічних коефіцієнтів опору плівок (або масивних зразків) хрому та кобальту. Період і висота осциляцій тим більші, чим більше значення має товщина окремих шарів. Поряд з ним, якщо взяти товщину шарів порядка 5 - 10 нм (так звана періодична структура, або надрешітка), то багатошарова плівка буде мати приблизно постійне значення ТКО (~W~*JFl), яке буде відповідати середньому арифметичному для ТКО плівок хрому і кобальту товщиною 5-10 нм. З цієї причини осцилююча залежність ТКО від загальної товщини монотонно знижується до величини (4 + 8)-10~* К~х . Підкреслимо, що для одношарових зразків залежність p/fl) зростає по мірі збільшення товщини, асимптотично наближаючись до величини Р/ ( Р/ - пе величина ТКО при г/—> оо). Це витікає не лише із загально-теоретичних уявлень [1], але підтверджується і експериментально (див., наприклад, [2D-

По-друге, ТКО і коефіцієнт стабільності по мірі зростання кількості шарів все в меньшій мірі залежать від температури. Це особливо проявляється в п'яти та семишарових зразках на основі кобальту і хрому (табл. 1).

По-третє, якщо один із шарів взяти із напівпровідника, то це призводить до зміни знаку ТКО і S, а також зменшення їх абсолютної величини. Очевидно, таку особливість слід використовувати при розробці плівкових терморезисторів. Проведені нами мас-спектрометричні дослідження вказують (рис. 3,4) на значні процеси взаємної дифузії елементів.

Це, безумовно, спричиняє зниження величини ТКО порівняно з плівковою системою, в якій відсутні дифузійні процеси. Можливо, що взаємна дифузія в плівках є причиною поганої відповідності теоретичних і експериментальних значень ТКО, що спостерігалося нами раніше [8].

ВИСНОВОК

Проведені дослідження електрофізичних властивостей багатошарових плівок на основі хрому, кобальту і германію вказують на те, що розмірний ефект в електропровідності багатошарових систем має суттєві відмінності порівняно з одношаровими. Якщо в останньому випадку має місце монотонне збільшення ТКО з товщиною, то в багатошарових плівках спостерігається поступове зниження осцилюючої залежності по мірі збільшення загальної товщини. Певну роль в цьому відіграють і процеси взаємної дифузії елементів, але кількісної оцінки даного ефекту «робити не вдається.

SUMMARY

Under high vacuum conditions electrical properties of multi-layer film* Cr/Ge/Cr/S and _ Cr/Cd/Cr/Co/S (S-substrate) are investigated. Тле value* of temperature coefficient of resistlv-Щ (TCR) and coefficient of senslvtty for different temperature (300, 400, 500, 600 K) are re­ceived. Nature of oscillation dependence of TCR in process of increasing of common films thickness is under discussion.


Jff 1---- 1---- '----- '---- '-----

ж   ж   ж   ж   ш їм


Рисі. Залежність електричного опору, ТКО та коефіцієнта етабільностівід температури для плівки Со(10)/Сг(150)/Со(10)/Сг(80)/Со(10)П.


1

... т

'         .

 

 

 

 

в-Сг

 

/1

 

 

 

 

 

Puc.4. Дифузійні профілі вторинних іонів для плівки.

Cr(65)/Ge(10)/Cr(65)/IJ в невід паленому (а) та відпаленому (б) стані. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

L. Чопра К.Л. Электрические явления в тонких пленках.- Москва: Мир, 1972.-434 с.

X- Проценко И.Е. Расчет параметров электропереноса тонких поликристаллических пленок

металлов // Изв.вузов. Физика. 1988.N 6.     -с.42-47. Ж. Одаюдворець Л.В., Проценко І.Ю. , Чорноус A.M. , Шамоня В.Г. Залежність від

температури опору багатошарових металевих плівок. В зб. "Наукові праці Сумського

■идвгогічного інституту. Серія: Фізики твердого тіла" (Під ред. І.Ю. Проженка). Суми:

СДШ, 1993.-е.35-43.

Надійшла до редколегії 16 лютого 1994 р.

УДК 621. 382: 537. 311. З

ПОСЕКЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ГЛУБОКИХ ЖЖУШЕЧНЫХ ЦЕНТРОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТОНКИХ ПЛЕНКАХ

Амшиюк А.С., Чекалов А.П.

Метод исследования глубоких ловушек в полупроводниковых ■шавряалах, основанный на обработке вольтамперных характеристик в режиме токов, ограниченных пространственным зарядом ), в настоящее время используется довольно широко [1-2]. При ашвш информацию о глубине залегания, концентрации и характере удрщределения ловушечных уровней по энергиям в запрещенной зоне fBQ материала получают путем сравнения экспериментальных ВАХ с щркчштаняыми теоретически для дискретного [3], равномерного [4], «вхаовенциального [5], двойного экспоненциального [6], гауссового [7-8] % Мнх видов распределений. Вместе с тем, традиционные способы варявотки ВАХ, использующие модельные представления о характере явшргетического спектра ловушек, обладают рядом существенных ■вмрстатков: а) для расчета теоретических кривых, обычно, применяются Заращенные аналитические выражения, дающие асимптотические ■ранимі тения; б) выбор модели производится априорно, хотя при •«вторых сочетаниях энергетического и концентрационного параметров глубоких  центров ВАХ,  рассчитанные для  различных ловушечных

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

И Е Проценко, Л В Однодворец, В Г Шамони - Электрофизические свойства многослойных пленок на основе переходных металлов