danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"dan-471Research ArticleФИЗИКАPHYSICSОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ, ОСАЖДАЕМЫХ МАГНЕТРОННЫМ РАСПЫЛЕНИЕМFEATURES OF FORMATION OF THIN SILICON COATINGS DEPOSITED BY MAGNETRON SPUTTERINGКлимовичИ. М.KlimovichIryna M.

мл. науч. сотрудник

ул. Курчатова, 1, 220045

Junior researcher

1, Kurchatov Str., 220045

imklimovich@gmail.comРомановИ. А.RomanovIvan A.

мл. науч. сотрудник

ул. Курчатова, 1, 220045

Junior researcher

1, Kurchatov Str., 220045

romivan@bsu.byКомаровФ. Ф.KomarovFadei F.

член-корреспондент, д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой

ул. Курчатова, 1, 220045

Corresponding Member, D. Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Department

1, Kurchatov Str., 220045

komarovf@bsu.byЗайковВ. А.ZaikovValery A.

ст. науч. сотрудник

ул. Курчатова, 1, 220045

Senior researcher

1, Kurchatov Str., 220045

valery48@tut.byВласуковаЛ. А.VlasukovaLiudmila A.

канд. физ.-мат. наук, заведующий лабораторией

ул. Курчатова, 1, 220045

Ph. D. (Physics and Mathematics), Head of the Laboratory

1, Kurchatov Str., 220045

vlasukova@mail.ruОсинЮ. Н.OsinYury N.

директор

Сибирский тракт, 10/7, 420029

Director

10/7, Sibirskii trakt, 420029

yury.osin@gmail.comРоговА. М.RogovAlexey M.

аспирант

Сибирский тракт, 10/7, 420029

Postgraduate student

10/7, Sibirskii trakt, 420029

alexeyrogov11@gmail.comВоробьевВ. В.Vorob’evVyacheslav V.

аспирант

Сибирский тракт, 10/7, 420029

Postgraduate student

10/7, Sibirskii trakt, 420029

slavik.ksu@mail.ruСтепановА. Л.StepanovAndrey L.

д-р физ.-мат. наук, вед. науч. сотрудник

Сибирский тракт, 10/7, 420029

D. Sc. (Physics and Mathematics), Leading researcher

10/7, Sibirskii trakt, 420029

aanstep@gmail.comБелорусский государственный университет, МинскBelarusian State University, MinskКазанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского Казанского научного центра Российской академии наук, КазаньKazan E. K. Zavoisky Physical-Technical Institute of the Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan2017210120186163541Copyright © Климович И.М., Романов И.А., Комаров Ф.Ф., Зайков В.А., Власукова Л.А., Осин Ю.Н., Рогов А.М., Воробьев В.В., Степанов А.Л., 20182018Климович И.М., Романов И.А., Комаров Ф.Ф., Зайков В.А., Власукова Л.А., Осин Ю.Н., Рогов А.М., Воробьев В.В., Степанов А.Л.Klimovich I.M., Romanov I.A., Komarov F.F., Zaikov V.A., Vlasukova L.A., Osin Y.N., Rogov A.M., Vorob’ev V.V., Stepanov A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/471

Методами атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии, а также спектрофотометрии исследованы морфология поверхности и оптические характеристики тонких Si-покрытий, сформированных методом магнетронного распыления. Показано, что при контролируемой вариации технологических параметров магнетронного распыления таких, как температура подложки и потенциал смещения, можно менять морфологию поверхности пленок Si. Для некоторых режимов осаждения обнаружено появление на поверхности нитевидных структур и/или круглых углублений, изменения положения минимумов и максимумов в оптических спектрах отражения и пропускания. 

The surface morphology and optical properties of Si coatings formed by magnetron sputtering were studied using atomic force microscopy, scanning electron microscopy, and spectrophotometry methods. The possibility to influence the surface morphology of coating (filamentous structures and/or round holes) and the location of maxima and minima in reflectance and transmittance via a controllable variation of magnetron sputtering regimes (substrate temperature and bias potential) is shown. 

магнетронное осаждениеSi-покрытияатомно-силовая микроскопиясканирующая электронная микроскопияспектры отражения и пропусканияmagnetron sputtering methodSi coatingatomic force microscopyscanning electron microscopyreflectance and transmittance spectraРабота выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 17-12- 01176).This work was supported by the Russian Science Foundation (grant no. 17-12-01176).ReferencesНемчинова, Н. В. Кремний в XXI веке / Н. В. Немчинова, В. Э. Клёц, А. И. Непомнящих // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 12. – С. 13–17.Nemchinova N. V., Klets V. E., Nepomnyashchikh A. I. The Silicon in the XXI century. Fundamental’nye issledovaniya = Fundamental research, 2006, no. 12, pp. 13–17 (in Russian).Анализ рамановских спектров аморфно-нанокристаллических пленок кремния / С. В. Гайслер [и др.] // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 8. – С. 1484–1488.Gaǐsler S. V., Semenova O. I., Sharafutdinov R. G., Kolesov B. A. Analysis of Raman spectra of amorphous-nanocrystalline silicon films. Physics of the Solid State, 2004, vol. 46, no. 8, pp. 1528–1532. doi.org/10.1134/1.1788789Magnetron sputtering – Milestones of 30 years / G. Bräuer [et al.] // Vacuum. – 2010. – Vol. 84, N 12. – P. 1354–1359. doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.12.014Bräuer G., Szyszka B., Vergöhl M., Bandorf R. Magnetron sputtering – Milestones of 30 years. Vacuum, 2010, vol. 84, no. 12, pp. 1354–1359. doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.12.014Growth and structural properties of silicon on Ag films prepared by 40.68 MHz very-high-frequency magnetron sputtering / J. Guo [et al.] // Plasma Science and Technology. – 2017. – Vol. 19, N 7. – 075502 (8 pp). doi.org/10.1088/2058-6272/ aa6395Guo Jia-Min, Ye Chao, Wang Xiangying, Yang Peifang, Zhang Su. Growth and structural properties of silicon on Ag films prepared by 40.68 MHz very-high-frequency magnetron sputtering. Plasma Science and Technology, 2017, vol. 19, no. 7, 075502 (8 pp). doi.org/10.1088/2058-6272/aa6395Effect of driving frequency on the structure of silicon grown on Ag (111) films by very-high-frequency magnetron sputtering / J. Guo [et al.] // Chinese Physics B. – 2017. – Vol. 26, N 6. – 065207 (5 pp). doi.org/10.1088/1674-1056/26/6/065207Guo Jia-Min, Ye Chao, Wang Xiang-Ying, Yang Pei-Fang, Zhang Su. Effect of driving frequency on the structure of silicon grown on Ag (111) films by very-high-frequency magnetron sputtering. Chinese Physics B, 2017, vol. 26, no. 6, 065207 (5 pp). doi.org/10.1088/1674-1056/26/6/065207Silicon nanowires prepared by hydrogen-assisted rf-magnetron sputtering on bismuth-coated ITO glass / H. Wu [et al.] // Materials Letters. – 2017. – N 188. – P. 312–315. doi.org/10.1016/j.matlet.2016.09.049Wu Haifeng, Jiang Xiangdong, Li Wei, Wang Jimin, Zeng Yixiong, Ming Yangzhou. Silicon nanowires prepared by hydrogen-assisted rf-magnetron sputtering on bismuth-coated ITO glass. Materials Letters, 2017, vol. 188, pp. 312–315. doi. org/10.1016/j.matlet.2016.09.049Заверюхин, Б. Н. Изменение коэффициента отражения излучения от поверхности полупроводников в спектральном диапазоне λ = 0,2–20 мкм под воздействием ультразвуковых волн / Б. Н. Заверюхин, Н. Н. Заверюхина, О. М. Турсункулов // Письма в Журнал технической физики. – 2002. – Т. 28, № 18. – С. 1–12.Zaveryukhin B. N., Zaveryukhina N. N., Tursunkulov O. M. Variation of the reflection coefficient of semiconductors in a wavelength range from 0.2 to 20 μm under the action of ultrasonic waves. Technical Physics Letters, 2002, vol. 28, no. 9, pp. 752–756. https://doi.org/10.1134/1.1511774Textured silicon: A selective absorber for solar thermal conversion / J. I. Gittleman [et al.] // Applied Physics Letters. – 1979. – Vol. 35, N 10. – P. 742–744. doi.org/10.1063/1.90953Gittleman J. I., Sichel E. K., Lehmann H. W., Widmer R. Textured silicon: A selective absorber for solar thermal conversion. Applied Physics Letters, 1979, vol. 35, no. 10, pp. 742–744. doi.org/10.1063/1.90953Micro- and Nanostructured Surfaces for Selective Solar Absorption / I. E. Khodasevych [et al.] // Advanced Optical Materials. – 2015. – Vol. 3, N 7. – P. 852–881. doi.org/10.1002/adom.201500063Khodasevych I. E., Wang L., Mitchell A., Rosengarten G. Micro- and Nanostructured Surfaces for Selective Solar Absorption. Advanced Optical Materials, 2015, vol. 3, no. 7, pp. 852–881. doi.org/10.1002/adom.201500063Kurtin, S. Ion implantation damage of silicon as observed by optical reflection spectroscopy in the 1 to 6 eV region / S. Kurtin, G. A. Shifrin, T. C. McGill // Applied Physics Letters. – 1969. – Vol. 14, N 7. – P. 223–225. doi.org/10.1063/1.1652788Kurtin S., Shifrin G. A., McGill T. C. Ion implantation damage of silicon as observed by optical reflection spectroscopy in the 1 to 6 eV region. Applied Physics Letters, 1969, vol. 14, no. 7, pp. 223–225. doi.org/10.1063/1.1652788

The authors declare that there are no conflicts of interest present.