МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ И РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАССИВОВ СТОЛБИКОВ НИКЕЛЯ В МАТРИЦЕ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-1-50-58

Полный текст:


Аннотация

Методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) и спектроскопии ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения (X−ray absorption near edge structure — XANES) проведена диагностика массивов столбиков никеля, распределенных в матрице SiO2 на подложке кремния. Столбики Ni получены методом электрохимического осаждения металла в поры матрицы диоксида кремния, сформированные трековым методом. Латентные треки получены путем облучения слоя SiO2 тяжелыми ионами золота на ускорителе Института Хан−Майтнер (Берлин, Германия). Методом РЭМ установлены особенности заполнения пор металлом, показана специфика образования столбиков Ni, их морфология (поверхность и сколы). Электронно−энергетическое строение массивов столбиков Ni исследовано методом XANES с помощью высокоинтенсивного синхротронного излучения ультрамягкого рентгеновского диапазона накопительного кольца BESSY II Гельмгольц−центра г. Берлина. Путем анализа локального окружения атомов кремния, никеля и кислорода по данным синхротронного метода XANES изучена специфика фазового состава поверхностных слоев, включая границу раздела столбик−матрица. Возможное образование фазы силицида никеля показано лишь при определенных режимах формирования массивов столбиков: в случае частичного разрушения матрицы диоксида кремния и при контакте металла с подложкой Si. Изучена специфика естественного окисления поверхности гетероструктуры «столбик никеля — диоксид кремния».

Об авторах

С. Ю. Турищев
Воронежский государственный университет.
Россия
Турищев Сергей Юрьевич — канд. физ.−мат. наук, старший научный сотрудник. Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394006.


Е. В. Паринова
Воронежский государственный университет.
Россия
Паринова Елена Владимировна — аспирант. Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394006.


Д. А. Коюда
Воронежский государственный университет.
Россия

Коюда Дмитрий Анатольевич1 — аспирант.

Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394006.



Д. Е. Спирин
Воронежский государственный университет.
Россия

 Спирин Дмитрий Евгеньевич1 — аспирант.

Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394006.



Д. Н. Нестеров
Воронежский государственный университет.
Россия

Нестеров Дмитрий Николаевич1 — аспирант. 

Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394006.



Р. В. Романцов
Воронежский государственный университет.
Россия
Романцов Роман Вячеславович — студент.  Университетская пл., д. 1, Воронеж, 394006.


Ю. А. Федотова
Белорусский государственный университет.
Беларусь
Федотова Юлия Александровна — доктор физ.−мат. наук, зав. лабораторией, Национальный Центр физики частиц и высоких энергий. просп. Независимости, д. 4, Минск, 220030.


Е. А. Стрельцов
Белорусский государственный университет.
Беларусь
Стрельцов Евгений Анатольевич2 — доктор хим. наук, профессор, зав. кафедрой электрохимии. просп. Независимости, д. 4, Минск, 220030.


Н. В. Малащенок
Белорусский государственный университет.
Беларусь

Малащенок Николай Валерьевич — стажер младшего научного сотрудника. 

просп. Независимости, д. 4, Минск, 220030.



А. К. Федотов
Белорусский государственный университет.
Беларусь

Федотов Александр Кириллович2 — доктор физ.−мат. наук, профессор, зав. кафедрой энергофизики. 

просп. Независимости, д. 4, Минск, 220030.



Список литературы

1. Herino, R. Nanocomposite materials from porous silicon / R. Herino // Mater. Sci. Eng. B. − 2000. − V. 69−70. − P. 70—76.

2. Sasano, J. Re−dissolution of copper deposited onto porous silicon in immersion plating / J. Sasano, R. Murota, Y. Yamauchi, T. Sakka, Y. H. Ogata // J. Electroanal. Chem. − 2003. − V. 559. − P. 125—130.

3. Rumpf, K. Structural and magnetic characterization of Ni− filled porous silicon / K. Rumpf, P. Granitzer, P. Pölt, A. Reichmann, H. Krenn // Thin Solid Films. − 2006. − V. 515. − P. 716—720.

4. Granitzer, P. Micromagnetics of Ni−nanowires filled in nanochannels of porous silicon / P. Granitzer, K. Rumpf, H. Krenn // Thin Solid Films. − 2006. − V. 515. − P. 735—738.

5. Fink, D. High energy ion beam irradiation of polymers for electronic applications / D. Fink, P. S. Alegaonkar, A. V. Petrov, M. Wilhelm, P. Szimkowiak, M. Behar, D. Sinha, W. R. Fahrner, K. Hoppe, L. T. Chadderton // Nucl. Instr. Meth B. − 2005. − V. 236. − P. 11—20.

6. Ivanou, D. K. Electrochemical deposition of PbSe and CdTe nanoparticles onto p−Si (100) wafers or into nanopores in SiO2|Si (100) structure / D. K. Ivanou, Е. A. Streltsov, A. K. Fedotov, A. V. Mazanik, D. Fink, A. Petrov // Thin Solid Films. − 2005. − V. 490. − P. 154—160.

7. Ivanova, Yu. A. Electrochemical deposition of Ni and Cu onto monocrystalline n−Si(100) wafers and into nanopores in Si/SiO2 template / Yu. A. Ivanova, D. K. Ivanou, A. K. Fedotov, Е. A. Streltsov, S. E. Demyanov, A. V. Petrov, E. Yu. Kaniukov, D. Fink // J. Materials Science. − 2007. − V. 42. − P. 9163—9165.

8. Ragoisha, G. A. Multiparametric characterisation of metal− chalcogen atomic multilayer assembly by potentiodynamic electrochemical impedance spectroscopy / G. A. Ragoisha, A. S. Bondarenko, N. P. Osipovich, S. M. Rabchynski, E. A. Streltsov // Electrochimica Acta. − 2008. V. 53. − P. 3879—3888.

9. Turishchev, S. Yu. Investigations of the electron energy structure and phase composition of porous silicon with different porosity / S. Yu. Turishchev, V. A. Terekhov, V. M. Kashkarov, E. P. Domashevskaya, S. L. Molodtsov, D. V. Vyalykh // J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena. − 2007. − V. 156—158. − P. 445—451.

10. Terekhov, V. A. Silicon nanocrystals in SiO2 matrix obtained by ion implantation under cyclic dose accumulation / V. A. Terekhov, S. Yu. Turishchev, V. M. Kashkarov, E. P. Domashevskaya, A. N. Mikhailov, D. I. Tetel’baum // Physica E: Low−dimensional Systems and Nanostructures − 2007. − V. 38, iss. 1–2. − P. 16—20. DOI: 10.1016/j.physe.2006.12.030

11. Домашевская, Э. П. XANES− и USXES−исследов ания межатомных взаимодействий в нанокомпозитах (Co41Fe39B20)1−x(SiO2)x / Э. П. Домашевская, С. А. Сторожилов, С. Ю. Турищев, В. М. Кашкаров, В. А. Терехов, О. В. Стогней, Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников, С. Л. Молодцов // ФТТ. − 2008. − T. 50. − С. 135.

12. Turishchev, S. Yu. Surface modification and oxidation of Si wafers after low energy plasma treatment in hydrogen, helium and argon / S. Yu. Turishchev, V. A. Terekhov, E. V. Parinova, O. V. Korolik, A. V. Mazanik, A. K. Fedotov // Materials Science in Semiconductor Processing. − 2013. − V. 16, Iss. 6. − P. 1377—1381. DOI: 10.1016/j.mssp.2013.04.020

13. Fedotova, J. Gigantic magnetoresistive effect in n−Si/SiO2/ Ni nanostructures fabricated by the template−assisted electrochemical deposition / J. Fedotova, A. Saad, D. Ivanou, Yu. Ivanova, A. Fedotov, A. Mazanik, I. Svito, E. Streltsov, S. Tyutyunnikov, T. N. Koltunowicz // Electrical Rev. − 2012. − V. 88. − P. 305—308.

14. Зимкина, Т. М. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия / Т. М. Зимкина, В. А. Фомичев. − Ленинград : Изд−во ЛГУ, 1971. − 132 c.

15. Румш, М. А. К вопросу о применении вторичных электронных умножителей для исследования спектров мягкого рентгеновского излучения / М. А. Румш, А. П. Лукирский, В. Н. Щемелев // Изв. АН СССР. Сер. Физ. − 1961. − Т. 25 (8). − С. 1060—1065.

16. Stohr, J. NEXAFS spectroscopy / J. Stohr − Berlin : Springer, 1996 − P. 403.

17. Kasrai, M. Sampling depth of total electron and fluorescence measurements in Si L− and K−edge absorption spectroscopy / M. Kasrai, W. N. Lennard, R. W. Brunner, G. M. Bancroft, J. A. Bardwell, K. H. Tan // App. Surf. Sci. − 1996. − V. 99. − P. 303—302.

18. Alfa Aesar. http://www.alfa.com

19. Poe, B. T. Raman and XANES spectroscopy of permanently densified vitreous silica / B. T. Poe, C. Romano, G. Henderson // J. Non−Crystalline Solids. − 2004. − V. 341. − P. 162—169.

20. Henderson, G. S. An O K−edge XANES study of glasses and crystals in the CaO−Al2O3−SiO2 (CAS) system / G. S. Henderson, D. R. Neuville, L. Cormier // Chemical Geology. − 2009. − V. 259. − P. 54—62.

21. Yoshigoe, A. A grating monochromator of BL23SU at SPring−8 covering silicon and oxygen K−edges / A. Yoshigoe, A. Agui, T. Nakatani, T. Matsusita, Y. Saitoh, A. Yokoya // J. Synchrotron Radiation. − 2001. − V. 8. − P. 502—504.

22. Garvie, L. A. J. Bonding in alpha−quartz (SiO2): A view of the unoccupied states / L. A. J. Garvie, P. Rez, J. R. Alvarez, P. R. Buseck, A. J. Craven, R. Brydson // American Mineralogist. − 2000. − V. 85. − P. 732—738.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Турищев С.Ю., Паринова Е.В., Коюда Д.А., Спирин Д.Е., Нестеров Д.Н., Романцов Р.В., Федотова Ю.А., Стрельцов Е.А., Малащенок Н.В., Федотов А.К. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ И РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАССИВОВ СТОЛБИКОВ НИКЕЛЯ В МАТРИЦЕ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2016;19(1):50-58. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-1-50-58

For citation: Turishchev S.Y., Parinova E.V., Koyuda D.A., Spirin D.E., Nesterov D.N., Romantsov R.V., Fedotovа J.A., Streltsov E.A., Malashchonak M.V., Fedotov A.K. MICROSCOPIC AND X–RAY SPECTROSCOPIC STUDY OF NI ROD MASSIVES IN SILICON DIOXIDE MATRIX. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2016;19(1):50-58. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-1-50-58

Просмотров: 175

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)