Влияние стехиометрии состава пленок нитрида алюминия на диэлектрический отклик

Солнышкин, А.В. и Зезянов, И.Т. и Сергеева, О.Н. и Кукушкин, С.А. и Старицын, М.В. и Шарофидинов, Ш.Ш. и Шаренкова, Н.В. и Сенкевич, С.В. и Пронин, И.П. (2025) Влияние стехиометрии состава пленок нитрида алюминия на диэлектрический отклик. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов (17). С. 172-181.

PDF - Опубликованная версия
1MB

Абстракт

Исследовано влияние нестехиометричности тонких монокристаллических слоев нитрида алюминия (AlN) на их структуру и диэлектрические свойства. Тонкие слои AlN были выращены методом хлорид-гидридной эпитаксии на монокристаллической подложке кремнии с наноразмерным буферным слоем карбида кремния, выращенный методом твердотельного замещения (SiC/Si(111)). Фазовый анализ структур проводился методом рентгеноструктурного анализа с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-7, а изучение микроструктуры и состав поперечных сечений проводилось на растровом электронном микроскопе Lira3 Tescan. Слои нитрида алюминия различались составом – с сильной нестехометричностью (~18%) и составом, близким с стехиометрии (~ 4%). Выявлено, что увеличение нестехиометричности приводит к возрастанию межплоскостного расстояния гексагональной (вюрцитной) структуры и деформации кристаллической решетки тонких слоев нитрида алюминия. Для нестехиометрических пленок наблюдалось усиление релаксационных явлений диэлектрической проницаемости в низкочастотной области спектра и рост диэлектрических потерь в 1,5-2 раза в исследованной области частот, а также в условиях приложения смещающих полей. Предполагается, что наличие асимметрии вольт-фарадных характеристик обусловлено вкладом объемно-зарядовой поляризации и изменением величины спонтанной поляризации

Абстракт (англ.)

The effect of non-stoichiometry of thin single-crystal layers of aluminum nitride (AlN) on their structure and dielectric properties was investigated. Thin AlN layers were grown by chloridehydride epitaxy on a silicon substrate with a nanoscale buffer layer of silicon carbide grown by solid state substitution (SiC/Si(111)). Phase analysis of the structures was carried out by X-ray structural analysis using X-ray DRON-7 diffractometer, and the microstructure and composition of cross sections were studied using Lira3 Tescan scanning electron microscope. The aluminum nitride layers differed in composition - with strong non-stoichiometry (~ 18%) and with a composition close to stoichiometry (~ 4%). It was revealed that the increase in non-stoichiometry leads to an increase in the interplanar distance of the hexagonal (wurtzite) structure and deformation of the crystal lattice of thin layers of aluminum nitride. For non-stoichiometric films, an increase in relaxation phenomena of permittivity in the low-frequency region of the spectrum and an increase in dielectric losses by 1.5-2 times in the studied frequency range were observed as well as under the conditions of applying bias fields. It is assumed that the presence of asymmetry in the capacitance-voltage characteristics is due to a contribution of the volume-charge polarization and a change in the magnitude of spontaneous polarization

Тип объекта:	Статья
Сведения об авторах:	Солнышкин Александр Валентинович – д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры физики конденсированного состояния вещества, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет» Зезянов Иван Тимофеевич – аспирант 4 года обучения, кафедра физики конденсированного состояния вещества, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет» Сергеева Ольга Николаевна – к.ф.-м.н., доцент, ведущий инженер кафедры физики конденсированного состояния вещества, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет» Кукушкин Сергей Арсеньевич – д.ф.-м.н., профессор, заведующий лабораторией структурных и фазовых превращений в конденсированных средах, ФГБУН «Институт проблем машиноведения РАН» Старицын Михаил Владимирович – инженер 3 категории, ФГУП «Центральный научноисследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» им. И.В. Горынина НИЦ «Курчатовский институт» Шарофидинов Шукрилло Шамсидинович – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физикотехнический институт им. А.Ф. Иоффе РАН» Шаренкова Наталия Викторовна – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физикотехнический институт им. А.Ф. Иоффе РАН» Сенкевич Станислав Викторович – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физикотехнический институт им. А.Ф. Иоффе РАН», Пронин Игорь Петрович – д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН»
Ключевые слова:	хлорид-гидридная эпитаксия, подложка нанокарбида кремния на кремнии, эпитаксиальные слои AlN, нестехиометричность состава, диэлектрические свойства
Ключевые слова (англ.):	chloride hydride epitaxy, nano carbide silicon on silicon substrate, AlN epitaxial layers, non-stoichiometry of composition, dielectric properties
Категории:	5 Математика. Естественные науки 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 537 Электричество. Магнетизм. Электромагнетизм 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 537 Электричество. Магнетизм. Электромагнетизм > 537.2 Статическое электричество. Электростатика
Подразделения:	Институты, НИИ > Институт проблем машиностроения Российской академии наук, г. Санкт-Петербург Институты, НИИ > Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Университеты > Тверской государственный университет
ID Code:	15574
Deposited On:	24 Июн 2026 06:54
Последнее изменение:	24 Июн 2026 06:54

Repository Staff Only: item control page