Struktura warstw a-SiC:N otrzymanych metodą RFCVD

• Autorzy: Kluska, S. , Jonas, S. , Moryc, U. , Moryc, U.

Warianty tytułu

EN

Structure of amorphous silicon carbonitride layers (a-SiCN:H) obtained by RFCVD method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu mocy generatora RF na strukturę warstw a-SiCN:H. W ostatnich latach wzrastajacym zainteresowaniem cieszą się warstwy SiCN ze względu na ich ciekawe chemiczne i fizyczne właściwości. Krystaliczne warstwy c-SiCN charakteryzują się wysoką twardością (do 30 GPa), odpornością na utlenianie (do 1600 stopni C), szerokim pasmem wzbronionym (2,8 - 3,8 eV). Amorficzne warstwy a-SiCN:H otrzymano przy użyciu metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmy generowanej przez fale o częstotliwości radiowej (13,56 MHz)- metoda EFCVD z reaktywnych mieszanin gazowych: SiH4, Ch4,N2,H2. Warstwy te osadzono na podłożach krzemowych Si(001) w temperaturze 400 stopni C przy różnych mocach generatora RF. W badaniach szczególną uwagę zwrócono na strukturę warstw otrzymywanych przy różnych mocach generatora RF. Badania przeprowadzono przy użyciu spektroskopii w podczerwieni. W badaniach FTIR wyróżniono ugrupowania Si-C, Si-N, CH3, CH2, C=N, C= N. Przeprowadzono również obliczenia teoretcznych widm spektroskopowych struktur zbudowanych z atomów Si-C-N przy zastosowaniu programu chemicznego Gaussian 98 z wykorzystaniem metody B3LYP/6-31G +(d, p).

EN

The present work contains results of investigations of the influence of the power of RF generator on the film structure ( a-SICN:H) during deposition. Silicon carbon nitride layers have attracted much attention in recent years because of their many excellent physical and chemical properties. Silicon carbonitride layers with highly desirable properties like high hardness (to 30 GPa for SiCN crystals) and chemical resistance are promising materials for high temperature applications. Cristalline-SiCN layers characterized high oxidation reistance (to 1600 degree Celsius), wide band gap (2.8 - 3.8 eV) and high termal conductivity. Amorphous hydrogenated silicon carbon nitride thin films were deposited on Si(001) substrates by radio frequency chemical vapour deposition (RFCVD) method using gas mixture of SiH4, Ch4, N2, H2. Amorphous SiCn:H films were obtained at temperature 400 degree celsius at various power of RF generator. The main attention of investigators was devoted to problem of the SiCN synthesis using different power of RF genarator and the study of structure layers obtained by RFCVD. The structure and composition of layers were characterized with Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. FTIR analysis indicates that S-C, Si-N, CH2, CH3, C-N and C=N bondes are presented in a-SiCN:H. The theoretical vibrational spectra of the Si-C-N-H structures have been calculated. All computations have been carried out with Gaussian 98 program package using B3LYP method and 6-31G+ (d, p) basis set.

Słowa kluczowe

PL

metoda RFCVD; wpływ mocy generatora RF; struktura warstw a-SiCN:H; spektroskopia w podczerwieni; metoda EFCVD; metoda chemicznego osadzania

EN

Structure of amorphous silicon carbonitride layers; RF CVD method; influence of the power of RF generator

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 1
• Strony: 14-18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys. tab.

Twórcy

autor

Kluska, S.

autor

Jonas, S.

autor

Moryc, U.

autor

Moryc, U.

• Kluska, S. - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutniczo w Krakowie,

Bibliografia

• [1] Wu X. C., Cai R. Q., Yan P. X., Liu W. M., Tian J.: SiCN thin film prepared At room temperaturę by r.f. reactive sputtering. Appl. Surf. Sci. 185 (2002) 262-266
• [2] Kleps J., Angelescu A.: Correlations between properties and applications of the CVD amorphous silicon Carbide films. Appl. Surf. Sei. 184 (2001) 107-112
• [3] Xie E., Ma Z., Liu H.: Preparation and charakterization of SiCN films, Opt. Mater. 23 (2003) 151-156
• [4] Chen L. C., Chen K. H., Wei S. L.: Crystalline SiCN: ahard materiał rivals to cubic BN, Thin Solid Films 355-356 (1999) 112-116
• [5] Chang H. L., Kuo Ch. T.: Characteristics of Si-C-N films deposited by microwave plasma CVD on Si wafers with various buffer layer materials. Diam. Rei. Mater. 10 (2001) 1910-1915
• [6] Chan L. C., Chen C. K., Wei S. L., Bhusari D. M., Chen K. H., Chen Y. F.: Crystalline silicon carbon nitride: A wide band gap semiconductor. Appl. Phys. Lett. 72 (1998) 2463-2465
• [7] Chattopadhyay S., Chen L. C., Wu C. T., Chen K. H., Wu J. S., Chen Y. F.: Thermal diffusivity in amorphous silicon carbon nitride thin films by the traveling wave technique. Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 332-334
• [8] Fernandez-Ramos C., Sanchez-Lopez J. C., Belin M., Donnet C., Pascaretti F., Fernandez A.: Tribological and mechanical properties of CNX and SiCNs-TiN/Ti multilayered systems grown onto steel. Yacuum 67 (2002) 551-558
• [9] Fainer N. L, Maximovski E. A., Rumyantsey Y. M., Kosinova M. L., Kuznetsoy F. A.: Study of structure and phase composition of nanocrystal silicon carbonitride films. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 470 (2001) 193-197
• [10] Chen K. H., Wu J. J., Wen C. Y.: Wide band gap silicon carbon nitride films deposited by electron cyclotron resonance plasma Chemical vapor deposition. Thin Solid Films 355-356 (1999) 205-209
• [11] Chen L. C., Yang C. Y., Bhusari D. M., Chen K. H.: Formation of Crystalline silicon carbon nitride films by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition. Diam. Relat. Mater. 5 (1996) 514-518
• [12] Jonas S., Łagosz L, Paluszkiewicz C., Ptak W. S.: Low temperaturę IR spektra of a-C:N:H layers. Journal of Molecular Structure 596 (2001) 101-108
• [13] Frisch M. J. et al., Gaussian' 98, Revision A.7. Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 1998
• [14] Becke A.D.: Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. J. Chem. Phys. 98 (1993) 5648
• [15] Lee C., Yang W., Parr R.G.: Development of the Colle-Salvetti correlationenergy formuła into a functional of the electron density. Phys. Rev. B 37 (1988) 785
• [16] Frisch A., Nielsen A. B., Holder A. J.: Gaussview Users Manuał. Gaussian Inc., Pittsburgh, 2000