Influence of Aluminium on the Structure and Electrical Properties of Amorphous Diamond-Like Silicon-Carbon Films

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This article studies the influence of aluminium, a weak-carbide-forming metal, on phase composition, structure, and electro physical properties of amorphous diamond-like silicon-carbon films. The results of this study are compared with the influence on the same characteristics of strong-carbide-forming transition metals – titanium and hafnium. It is shown that the effects of aluminium and transition metals on the structure and properties of silicon-carbon films are fundamentally different. The addition of aluminium in a wide range of concentrations, in contrast to transition metals, does not lead to formation of a nano-crystalline phase in the films. The dependence of electrical conductivity on the aluminium concentration is smooth and monotonic, but in the case of transition metals, it has a pronounced percolation form. In addition, the absolute values of changes in electrical conductivity differ by orders of magnitude. The performed studies allowed us to conclude that the reasons for these differences are due to the interaction of metals with different chemical elements of the film. Transition metal atoms interact mainly with carbon atoms to form nanocrystals of highly conductive carbides. In contrast, aluminium atoms mainly interact with oxygen atoms and form an amorphous phase of aluminium oxide.

About the authors

A. I. Popov

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”; Institute of Nanotechnology of Microelectronics RAS

Author for correspondence.
Email: popovai2009@gmail.com
Russia, 111250, Moscow; Russia, 119991, Moscow

M. Yu. Presnyakov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 123182, Moscow

E. P. Domashevskaya

Voronezh State University

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 394006, Voronezh

V. A. Terekhov

Voronezh State University

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 394006, Voronezh

M. A. Semenov-Shefov

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 111250, Moscow

V. P. Afanas’ev

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 111250, Moscow

T. S. Chukanova

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 111250, Moscow

D. A. Zezin

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”; Institute of Nanotechnology of Microelectronics RAS

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 111250, Moscow; Russia, 119991, Moscow

V. M. Yemets

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 111250, Moscow

A. D. Barinov

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”; Institute of Nanotechnology of Microelectronics RAS

Author for correspondence.
Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 111250, Moscow; Russia, 119991, Moscow

M. A. Shapetina

Moscow State Pedagogical University

Email: barinovad@mpei.ru
Russia, 119991, Moscow

References

  1. Meškinis Š., Tamulevičien’e A. // Mater. Sci. 2011. V. 17. № 4. P. 358. https://doi.org/10.5755/j01.ms.17.4.770
  2. Vencatraman C., Goel A., Lei R., Kester D., Outten C. // Thin Solid Films. 1997. V. 308–309. P. 173. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(97)00384-2
  3. Mangolini F., Krick B.A., Jacobs T.D.B., Khanal S.R., Streller F., McClimon J.B., Hilbert J., Prasad S.V., Scharf T.W., Ohlhausen J.A., Lukes J.R., Sawyer W.G., Carpick R.W. // Carbon. 2018. V. 130. P. 127. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.12.096
  4. Zavedeev E.V., Zilova O.S., Shupegin M.L., Barinov A.D., Arutyunyan N.R., Roch T., Pimenov S.M. // Appl. Phys. A. 2016. V. 122. P. 961. https://doi.org/10.1007/s00339-016-0508-7
  5. Bociaga D., Sobczyk-Guzenda A., Szymanski W., Jedrzejczak A., Jastrzebska A., Olejnik A., Swiatek L., Jastrzebski K. // Vacuum. 2017. V. 143. P. 395. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.06.027
  6. Величко М.А., Гладких Ю.П. // Науч. ведомости Белгородского НИУ: Сер. Математика. Физика. 2016. № 6 (227). Вып. 42. С. 115.
  7. Barinov A.D., Popov A.I., Presnyakov M.Yu. // Inorg. Mater. 2017. V. 53. № 7. P. 690. https://doi.org/10.1134/S0020168517070019
  8. Popov A.I., Barinov A.D., Presniakov M.Y. // J. Nanoelectronics Optoelectronics. 2015. V. 9. № 6. P. 787. https://doi.org/10.1166/jno.2014.1678
  9. Frolov V.D., Pimenov S.M., Zavedeev E.V., Konov V.I., Lubnin E.N., Kirpienko G.G. // J. Surf. Invest. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2007. V. 1. № 3. P. 3203. https://doi.org/10.1134/S1027451007030135
  10. Шупегин М.Л. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 2. С. 28.
  11. Белогорохов А.И., Додонов А.М., Малинкович М.Д., Пархоменко Ю.Н., Смирнов А.П., Шупегин М.Л. // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2007. № 1. С. 69.
  12. Попов А.И., Баринов А.Д., Емец В.М., Кастро Арта Р.А., Колобов А.В., Кононов А.А., Овчаров А.В., Чуканова Т.С. // ФТТ. 2021. Т. 63. № 11. С. 1844.
  13. Пресняков М.Ю., Попов А.И., Усольцева Д.С., Шупегин М.Л., Васильев А.Л. // Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9. № 7–8. С. 59. https://doi.org/10.1134/S1995078014050139
  14. Naumkin A.V., Kraut-Vass A., Gaarenstroom S.W., Powell C.J. // NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database. Version 4.1. 2012. https://doi.org/10.18434/T4T88K
  15. Попов А.И., Афанасьев В.П., Баринов А.Д., Бодиско Ю.Н., Грязев А.С., Мирошникова И.Н., Пресняков М.Ю., Шупегин М.Л. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 9. С. 49. https://doi.org/10.1134/S0207352819090129
  16. Jansson U., Lewin E. // Thin Solid Films. 2013. V. 536. P. 1. https://doi.org/10.1016/J.TSF.2013.02.019
  17. Bouabibsa I., Lamri S., Sanchette F. // Coatings. 2018. V. 8. Iss. 10. P. 370. https://doi.org/10.3390/coatings8100370
  18. Попов А.И., Баринов А.Д., Емец В.М., Чуканова Т.С., Шупегин М.Л. // ФТТ. 2020. Т. 62. Вып. 10. С. 1612.
  19. Popov A. Disordered Semiconductors: Physics and Applications (2nd Edition). Pan Stanford Publishing, 2018. 330 p. https://doi.org/10.1201/b22346
  20. Борисова Т.М., Кастро Р.А. // Труды МФТИ. 2013. Т. 5. № 1. С. 21.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (77KB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (216KB)
5.

Download (249KB)
6.

Download (402KB)
7.

Download (81KB)
8.

Download (90KB)

Copyright (c) 2023 А.И. Попов, А.Д. Баринов, В.М. Емец, Д.А. Зезин, Т.С. Чуканова, В.П. Афанасьев, М.А. Семенов-Шефов, В.А. Терехов, Э.П. Домашевская, М.Ю. Пресняков, М.А. Шапетина

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».