Модификация приповерхностных слоев Si, GaN и α-C:H облучением ионами PFn средних энергий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат физико-математических наук Карабешкин, Константин Валерьевич

• Карабешкин, Константин Валерьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Карабешкин, Константин Валерьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§1.1 Общие представления о взаимодействии ускоренных ионов с твердым

телом

§ 1.2 Процессы первичного и вторичного дефектообразования

§ 1.3 Накопление структурных нарушений в кремнии и нитриде галлия под

действием ионного облучения

§ 1.3.1 Облучение тяжелыми ионами

§ 1.3.2 Облучение легкими ионами

§ 1.3.3 Облучение молекулярными/кластерными ионами. Молекулярный

эффект

§ 1.4 Изменение поверхностной структуры при ионной имплантации

§ 1.5 Влияние ионного облучения на внутренние механические напряжения

материалов

§ 1.5.1 Алмазоподобный углерод

§1.6 Основные выводы

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

§ 2.1 Ионное облучение

§ 2.1.1 Условия проведения ионного облучения

§ 2.2 Метод спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния

§ 2.2.1 Условия проведения эксперимента

§ 2.2.2 Калибровка масштаба по глубине

§ 2.3 Атомно-силовая микроскопия

§ 2.3.1 Условия проведения эксперимента

§ 2.4 Измерение внутренних механических напряжений в тонких БЬС пленках

ГЛАВА 3. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ В КРЕМНИИ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ

ИОНАМИ Р+ и PF4+ РАЗЛИЧНЫХ ЭНЕРГИЙ

§ 3.1 Экспериментальные результаты

§ 3.2 Молекулярный эффект. Возможные механизмы явления

§ 3.2.1 Расчет эффективности молекулярного эффекта, обусловленного

пороговой аморфизацией

§ 3.2.2 Нарастание поверхностных аморфных слоев и процессы нелинейной

генерации первичных дефектов

§ 3.3 Основные результаты и выводы

ГЛАВА 4. РАЗВИТИЕ ТОПОГРАФИИ И СДВИГ ПОВЕРХНОСТИ НИТРИДА ГАЛЛИЯ, ОБЛУЧАЕМОГО АТОМАРНЫМИ И МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ИОНАМИ

§ 4.1 Экспериментальные результаты

§ 4.1.1 Шероховатость поверхности

§ 4.1.2 Изменение толщины облученных слоев

§ 4.2 Обсуждение результатов

§ 4.3 Основные результаты и выводы

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА ТОНКИХ

АЛМАЗ ОПОДОБНЫХ ПЛЕНОК

§5.1 Экспериментальные результаты

§ 5.1.1 Изменение ВМН

§ 5.1.2 Влияние плотности каскадов смещений

§ 5.2 Обсуждение результатов

§ 5.3 Основные результаты и выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ И СОКРАЩЕНИЯ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация приповерхностных слоев Si, GaN и α-C:H облучением ионами PFn средних энергий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы и степень ее разработанности

В последние десятилетия ионная имплантация является неотъемлемой частью практически любого микроэлектронного производства. Столь широкое распространение эта технология получила благодаря своим преимуществам по сравнению с другими способами введения легирующей примеси [1,2].

Хорошо известно, что бомбардировка ускоренными ионами неизбежно ведет к образованию радиационных дефектов. Для большинства практических применений этот эффект является существенным недостатком. Однако, в ряде случаев оказывается необходимо модифицировать свойства твердого тела контролируемым введением радиационных дефектов.

Процессы дефектообразования в различных материалах при ионном внедрении интенсивно исследуются в течение многих лет. Наиболее детально механизмы дефектообразования изучены в кремнии при облучении атомарными ионами. Однако, в последнее время все больший интерес проявляется к внедрению молекулярных и кластерных ионов. Подобные ионы удобны для создания сверхмелких р-гс-переходов, модификации и анализа приповерхностных слоев [2-4], поэтому исследования радиационного повреждения при имплантации молекулярных/кластерных ионов весьма актуальны.

При внедрении молекулярных/кластерных ионов наблюдается так называемый молекулярный эффект (МЭ), суть которого состоит в том, что эффективность ряда явлений в расчете на один упавший ион может существенно отличаться при облучении в эквивалентных условиях атомарными и молекулярными ионами [5]. МЭ может возникать, в частности, и в накоплении структурных нарушений. Это связано с тем, что при внедрении молекулярных ионов плотность каскадов столкновений повышается вследствие перекрытия каскадов, создаваемых компонентами молекулы. Действительно, плотность каскадов столкновений является одним из основных

параметров ионной бомбардировки, влияющим на характер накопления дефектов в целом, и, как следствие, определяющим механизм МЭ. На момент начала работы над диссертацией МЭ в накоплении дефектов в кремнии был изучен лишь для отдельных условий имплантации, т.е. для конкретных значений энергий, плотностей потоков ионов, температур мишени и т.д. В то время как изменение этих параметров может существенно изменять характер накопления структурных нарушений [6, 7].

Изменение структуры приповерхностных слоев твердых тел и распыление при ионной бомбардировке может приводить к изменению топографии поверхности, а в некоторых случаях и к свеллингу (распуханию) модифицированного слоя. Эти эффекты практически отсутствуют в кремнии [8,9], но существенны в перспективном для опто- и СВЧ-электроники, а также электроники больших мощностей материале — нитриде галлия [10]. Однако, до настоящей работы отсутствовали данные по изучению этих эффектов при облучении ваИ молекулярными/кластерными ионами.

Ионная имплантация позволяет не только модифицировать электрические свойства полупроводников, но и изменять механические характеристики материалов, такие как внутренние механические напряжения (ВМН), твердость, коэффициент трения и т.д [11]. Этот эффект может быть интересен для тонких пленок для контроля остаточных напряжений. Примером таких пленок являются тонкие пленки алмазоподобного углерода (а-С:Н, ЭЬС). Внутренние механические напряжения ограничивают применение данного материала, поэтому управление напряжениями является актуальной на сегодняшний день задачей. Известных из литературы работ по влиянию ионной бомбардировки на ВМН в БЬС пленках на момент начала работы было очень мало. При этом вообще отсутствовали данные по облучению молекулярными ионами. Сказанное делало эту область исследований весьма привлекательной.

Цели и задачи работы

• Изучение закономерностей накопления структурных нарушений и эффективности молекулярного эффекта при облучении кремния молекулярными ионами в широком диапазоне энергий

• Исследование изменения топографии поверхности и толщины модифицируемых слоев нитрида галлия под действием бомбардировки молекулярными и атомарными ионами

• Изучение влияния ионного облучения, в том числе и молекулярными ионами, на внутренние механические напряжения и другие свойства тонких алмазоподобных углеродных пленках.

Научная новизна диссертационной работы

Получен значительный объем экспериментальных данных по накоплению структурных нарушений в кремнии при облучении молекулярными ионами различных энергий. Определен характер накопления устойчивых дефектов для различных энергий ионов. Экспериментально обнаружено, что зависимость эффективности интегрального МЭ в кремнии от энергии является монотонно спадающей функцией в диапазоне энергий 0.6 - 3.2 кэВ/а.е.м. Рассмотрены механизмы, ответственные за подобное поведение МЭ.

Впервые обнаружен МЭ в развитии топографии поверхности нитрида галлия и ее сдвиге при облучении молекулярными ионами. Установлено, что увеличение плотности каскадов столкновений при переходе от облучения атомарными ионами Р+ к облучению молекулярными ионами РРг+ и РР4+ приводит к существенному росту шероховатости поверхности и переходу от свеллинга облученного образца к уменьшению его толщины за счет усиления ионного распыления поверхности. Обнаружено «аномальное» поведение измеряемых параметров при облучении ионами Разработана качественная модель, объясняющая эти эффекты.

Исследована зависимость внутренних механических напряжений в алмазоподобных пленках от дозы ионов при их облучении различными ионами, в

том числе и молекулярными. Обнаружено, что кривая изменения внутренних механических напряжений является универсальной в зависимости от количества смещений, вводимых при ионной бомбардировке. Установлены значительный свеллинг и структурные изменения в алмазоподобных пленках под действием облучения.

Научная и практическая значимость работы

Результаты, полученные в работе, могут найти применение при использовании ионных пучков для модификации свойств различных материалов. В частности, для предсказания уровня повреждения кремния при имплантации молекулярных ионов различных энергий. Учет изменения топографии поверхности и изменение толщины облученных слоев необходим при изготовлении приборов на основе нитрида галлия. Наконец, ионная имплантация является эффективным средством изменения внутренних механических напряжений, возникающих в тонких алмазоподобных пленках. Полученная универсальная зависимость позволяет предсказывать изменение напряжений для различных условий ионного облучения.

В целом, полученные экспериментальные данные и выводы из материалов диссертации являются основой для дальнейшего развития теоретических представлений о механизмах модификации приповерхностных слоев облучением молекулярными ионами средних энергий.

Методологической основой исследования являются подходы, развитые в многочисленных научных трудах по вопросам взаимодействия ускоренных ионов с веществом. В качестве экспериментальных методов использовались такие хорошо разработанные методики, как ионная имплантация, методы спектроскопии резерфордовского обратного рассеяния, атомно-силовая микроскопия и интерферометрия в видимом свете. Теоретические методы, используемые в работе, основаны на системном подходе к проведению исследований и анализу получаемых результатов.

Достоверность результатов и выводов работы обусловлена тщательной разработкой методики ионного облучения и анализа изменений свойств облученных объектов, использованием современных методов измерений параметров модифицированных слоев, точностью и аккуратность проведения экспериментов, а также соответствием выводов современным теоретическим представлениям. Результаты не противоречат литературным данным в тех случаях, когда сопоставление возможно.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментального исследования распределений структурных нарушений в кремнии по глубине. Облучение 81 ионами РБ4+ приводит к сильному молекулярному эффекту, эффективность которого с ростом энергии спадает для интегрального числа структурных нарушений.

2. Оценка глубин проявления молекулярного эффекта в кремнии в результате формирования нелинейных энергетических пиков в каскадах смещений и нелинейного образования кластеров устойчивых нарушений.

3. Увеличение плотности каскадов столкновений бомбардирующих ионов при прочих равных условиях приводит к росту шероховатости поверхности нитрида галлия, который коррелирует с образованием поверхностного аморфного слоя.

4. Изменения толщины модифицируемого ионами приповерхностного слоя GaN существенно зависит от плотности каскадов смещений. В результате конкуренции свеллинга и ионного распыления при облучении ваК атомарными ионами преобладает его распухание, а при переходе к молекулярным ионам - распыление.

5. Зависимость изменения внутренних механических напряжений в алмазоподобных пленках от дозы облучения, выраженной в количестве смещений, вводимых в области максимума упругих потерь энергии при имплантации, носит универсальный характер, то есть не зависит от типа ионов.

6. Рост плотности каскадов смещений в DLC пленках приводит к изменению кинетики свеллинга и изменению абсолютных значений соотношения sp3 и sp2 связей.

Публикации и апробация работы

Основное содержание работы отражено в 33 печатных работах, в том числе в 6

статьях в журналах из списка ВАК и 3 статьях в трудах конференций. Список

опубликованных работ:

1. Подсвиров O.A., Карасев П.А., Виноградов А.Я., Карасёв H.H., Смирнов A.C., Титов А.И., Карабешкин К.В. Механические напряжения в алмазоподобных пленках: роль условий осаждения и ионного облучения // Поверхность. Рентгеновские, нейтронные, синхротронные исследования. - 2010. - Вып. 3. -С. 81-84.

2. Podsvirov O.A., Karaseov P.A., Vinogradov A.Ya., Azarov A.Yu., Karabeshkin K.V., Karasev N.N., Titov A.I., Smirnov A.S. Influence of ion irradiation on internal residual stress in DLC films // Nucl. Inst, and Meth. B. - 2010. - Vol. 268. - P. 3107-3110.

3. Titov A.I., Karaseov P.A., Belyakov V.S., Karabeshkin K.V., Arkhipov A.V., Kucheyev S.O., Azarov A.Yu., Molecular effect on surface topography of GaN bombarded with PFn cluster ions//Vacuum.-2012. - Vol. 86.-P. 1638-1641.

4. Карабешкин K.B., Титов А.И., Карасев П.А., Беляков B.C., Архипов A.B. Влияние плотности каскадов смещений на топографию и сдвиг поверхности GaN, облучаемого атомарными и молекулярными ионами // Научно-технические ведомости СПБГПУ, Физико-математические науки. - 2012. -№2 (146).-С. 55-61.

5. Карасев П.А., Карабешкин К.В. Особенности образования дефектов в кремнии при бомбардировке молекулярными ионами // Научно-технические ведомости СПБГПУ, Физико-математические науки. - 2012. - №3(153). - С. 62-68.

6. Карабешкин К.В., Карасёв П.А., Титов А.И. Накопление структурных нарушений при облучении кремния ионами PF„+ различных энергий // Физика и техника полупроводников. - 2013. - Т. 47. - Вып. 2. - С.206-210.

7. Подсвиров O.A., Карасёв П.А., Виноградов А .Я., Азаров А.Ю., Карасёв H.H., Титов А.И., Смирнов A.C., Карабешкин К.В. «Изменение напряжений в алмазоподобных пленках при их облучении быстрыми ионами» // Материалы XXXIX Международной Конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. - М.: МГУ, 2009. - С. 97.

8. Karaseov P.A., Podsvirov O.A., Vinogradov A.Ya., Azarov A.Yu., Karasev N.N., Titov A.I., Smirnov A.S., Karabeshkin K.V. «Change of internal stress in DLC film by growth parameters» // Book of abstracts of Symposium P of E-MRS 2009 Spring Meeting. - Strasbourg (France). - 2009. - P. 7.

9. Карабешкин K.B., Карасёв П.А., Виноградов А.Я., Азаров А.Ю., Титов А.И., Карасёв H.H., Подсвиров O.A., Смирнов A.C. «Влияние ионного облучения на механические напряжения в алмазоподобных пленках» // Труды XIX Международной Конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2009». - Звенигород, 2009. - М: МГУ, 2009. - Т. 2. - С. 226-229.

10. Podsvirov O.A., Karaseov P.A., Vinogradov A.Ya., Karabeshkin K.V., Karasev N.N., Titov A.I., Smirnov A.S., «Influence of ion irradiation on internal residual stress in DLC films» // Book of abstracts of 15th International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI-15). - Padova (Italy), 2009. - P. 94.

11. Karaseov P.A., Karabeshkin K.V., Vinogradov A.Ya., Karasev N.N., Podsvirov O.A., Smirnov A.S., Titov A.I., «Change of Internal Mechanical Stress in Thin DLC Films by Ion Bombardment» // Book of Abstracts of 5th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (NANOSMAT-5). - Reims (France), 2010.-P. 304.

12. Vinogradov A.Ya., Karabeshkin K.V., Karasev N.N., Podsvirov O.A., Korkin, A.S. Smirnov I.V., Titov A.I., Karaseov P.A. "Internal Stress in Thin Diamond-Like Carbon

Films" // Book of Abstracts of 5th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (NANOSMAT-5). - Reims (France), 2010. - P. 303.

13. Карасёв П.А., Титов А.И., Карабешкин K.B., Беляков B.C., Азаров А.Ю., Землякова С.Ю. «Особенности радиационного повреждения поверхности GaN при облучении небольшими кластерными ионами» // Тезисы докладов III Всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». - Нижний Новгород: ННГУ, 2010. - С. 86 - 87.

14. Подсвиров O.A., Карасёв П.А., Карабешкин К.В., Виноградов А.Я., Карасёв H.H., Титов А.И., Смирнов A.C., Беляков B.C. «Влияние облучения атомарными и кластерными ионами на свойства тонких алмазоподобных плёнок» // Тезисы докладов III Всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». - Нижний Новгород: ННГУ, 2010. - С.14.

15. Подсвиров O.A., Карабешкин К.В., Виноградов А.Я., Карасёв H.H., Смирнов A.C., Карасёв П.А., Титов А.И., "Влияние условий осаждения и ионного облучения на напряжения в DLC пленках" // Материалы XL Международной Конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. -Москва: МГУ, 2010. - С. 122.

16. Karaseov P.A., Podsvirov O.A., Vinogradov A.Ya., Karasev N.N., Karabeshkin K.V., Smirnov A.S., Titov A.I. "Change of Internal Residual Stress in DLC Films by Ion Implantation" // Book of Abstracts of 18th International Conference on Ion Implantation Technology (ИТ 2010). - Kyoto (Japan), 2010. - P. 2 - 56

17. Karaseov P.A., Karabeshkin K.V., Podsvirov O.A., Vinogradov A.Ya., Karasev N.N., Smirnov A.S., Titov A.I. "Influence of ion bombardment on mechanical stress in diamond-like carbon films" // Book of Abstracts of 24th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS 2010). - Krakow (Poland), 2010. - P. Tu-P-27

18. Виноградов А.Я., Карасёв П.А., Подсвиров O.A., Карабешкин К.В., Карасёв H.H., Титов А.И., Смирнов A.C., Коркин И.В. «Внутренние механические напряжения в тонких пленках алмазоподобного углерода» // Тезисы докладов VII

Международной Конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» . - Санкт-Петербург, 2010. - С. 147

19. Карасев П.А., Подсвиров O.A., Виноградов А.Я., Карасев H.H., Карабешкин К.В., Смирнов A.C., Титов А.И., Коркин И.В. «Влияние ионной имплантации на внутренние механические напряжения в тонких пленках алмазоподобного углерода» // Тезисы докладов VII Международной Конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - Санкт-Петербург, 2010. - С. 149.

20. Podsvirov O.A., Vinogradov A.Ya., Karaseov P.A., Karabeshkin K.V., Karasev N.N., Smirnov A.S., Titov A.I., Korkin I.V. «Influence of growth conditions on residual stress in diamond like carbon thin films» // Book of Abstracts of 11th European Vacuum Conference and 6th European Topical Conference on Hard Coatings. — Salamanca (Spain), 2010. - P. 99.

21. Karaseov P.A., Karabeshkin K.V., Podsvirov O.A., Vinogradov A.Ya., Karasev N.N., Smirnov A.S., Titov A.I. "Change of mechanical stress in diamond-like carbon films under ion irradiation" // Book of Abstracts of 11th European Vacuum Conference and

л

6 European Topical Conference on Hard Coatings. - Salamanca (Spain), 2010. - P. 169.

22. Karaseov P.A., Vinogradov A.Ya., Karabeshkin K.V., Belyakov V.S., Podsvirov O.A., Karasev N.N., Titov A.I., Smirnov A.S. «Change of Mechanical Properties of Thin DLC Film under Accelerated Ion Irradiation» // Abstracts of Symposium К of E-MRS 2011 Spring Meeting. - Nice (France), 2011. -P. KP-9-9.

23. Titov A.I., Karaseov P.A., Karabeshkin K.V., Shilov V.B., Yermolayeva G.M. «Effect of energy spikes on surface morphology and optical properties of ion-bombarded GaN» // Abstracts of Symposium В of E-MRS 2011 Spring Meeting. - Nice (France), 2011.-P. B3-4.

24. Беляков B.C., Карабешкин K.B., Карасев П.А., Титов А.И. «Развитие топографии поверхности GaN при облучении атомарными и небольшими кластерными

ионами» // Тезисы докладов XLI Международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. - М: МГУ, 2011. - С. 102.

25. Подсвиров О.А., Карабешкин К.В., Беляков B.C., Виноградов А.Я., Карасев Н.Н., Титов А.И., Карасев П.А. «Воздействие атомарного и кластерного облучения на механические свойства алмазоподобных плёнок» // Тезисы докладов XLI Международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. - М: МГУ, 2011. - С. 84.

26. Titov A.I., Karaseov Р.А., Belyakov V.S., Karabeshkin K.V., Arkhipov A.V., Kucheyev S.O., Azarov A.Yu. «Molecular effect on surface topography of GaN bombarded with PFn cluster ions» // Труды XX Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2011" - Звенигород, 2011. - М: МГУ, 2011. - Т. 2. - С. 33 - 36.

27. Карабешкин К.В., Карасев П.А., Виноградов А.Я., Титов А.И., Карасев Н.Н., Подсвиров О.А., Смирнов А.С. «Влияние ионного облучения на механические свойства аморфных углеродных плёнок» // Труды XX Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2011". - Звенигород, 2011. - М: МГУ, 2011. - Том И. - С. 57 - 60.

28. Karaseov Р.А., Titov A.I., Karabeshkin K.V., Belyakov V.S., Arkhipov A.V., Shilov V.B., Yermolayeva G.M. «Modification of nanolayers of GaN by small cluster ions» // Abstracts of Symposium L of E-MRS 2012 Fall Meeting. - Warsaw (Poland), 2012. -P.I 15.

29. Карабешкин K.B., Карасев П.А., Титов А.И. Образование устойчивых нарушений в кремнии при облучении кластерными ионами различных энергий // Тезисы докладов IX Международной конференции и VII Школы молодых ученых «Кремний 2012». - Санкт-Петербург, 2012. - С. 82-83.

30. Подсвиров О.А., Карасев П.А., Виноградов А.Я., Беляков B.C., Архипов А.В., Карабешкин К.В., Карасев Н.Н., Шубина Е.Н., Титов А.И. «Влияние ионной бомбардировки на свойства а-С:Н плёнок» // Тезисы докладов IV Всероссийской

конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (с участием иностранных ученых). — Новосибирск 2012. - С. 55.

31. Titov A.I., Karaseov Р.А., Belyakov V.S., Karabeshkin K.V., Arkhipov A.V., Nikulina L.M. "Molecular effect on swelling and surface topography of GaN irradiated by PFn ions"// Book of Abstracts of 25th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS 2012). - Kyoto, Japan, 2012. - P.40.

32. Karabeshkin K.V., Karaseov P.A., Titov A.I., "Molecular effect on damage accumulation in Si under PF4 ion irradiation: effect of ion energy" // Book of Abstracts of 25th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS 2012). -Kyoto, Japan, 2012. - P. 108.

33. Podsvirov O.A., Karaseov P.A., Vinogradov A.Ya., Karaseov P.A., Karasev N.N., Karabeshkin K.V. "Effect of atomic and cluster ion irradiation on mechanical properties of DLC films" // Book of Abstracts of 25th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS 2012). - Kyoto, Japan, 2012. - P. 123.

Основные результаты, содержащиеся в работе, докладывались и обсуждались на

2 Всероссийских и 16 Международных конференциях:

XXXIX, XL, XLI Международные конференции по физике взаимодействия

заряженных частиц с кристаллами (Москва 2009, 2010, 2011), конференции

европейского материаловедческого общества E-MRS (Strasbourg, France 2009, 2011,

2012), XIX, XX Международные конференции «Взаимодействие ионов с

поверхностью» (Звенигород 2009, 2011), 15th International conference on Radiation

Effects in Insulators (Padova, Italy 2009), 18th International Conference on Ion

ih ih

Implantation Technology (Kyoto, Japan 2010), 24 , 25 International Conference on Atomic Collisions in Solids (Krakow, Poland 2010, Kyoto, Japan, 2012), VII Международная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (С.-Петербург 2010), 11th European Vacuum Conference and 6th European Topical Conference on Hard Coatings (Salamanca, Spain 2010), 5th International

Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (Reims, France 2010), III, IV Всероссийские конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Нижний Новгород 2010, Новосибирск 2012), IX Международная конференция и VII Школа молодых ученых «Кремний 2012» (Санкт-Петербург 2012).

Личный вклад автора

Основные научные результаты работы получены автором лично. Экспериментальные данные получены как лично самим автором, так и его коллегами при личном участии автора в их планировании. Обработка и анализ экспериментальных данных выполнялся самим автором, а также и его коллегами при активном участии автора во всех обсуждениях. Теоретические обоснования разрабатывались совместно с научным руководителем.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Первая глава содержит обзор литературы по современному состоянию затрагиваемых в диссертации проблем. Во второй главе рассмотрены основы экспериментальных методов, используемых в работе, а также описанию экспериментальных установок и условий проведения эксперимента. Третья глава посвящена изучению МЭ в кремнии при облучении ионами Р+, PF/ в достаточно широком диапазоне энергий. В четвертой главе описываются результаты экспериментов по изучению влияния ионного облучения молекулярными ионами на топографию поверхности и свеллинг нитрида галлия. Пятая глава посвящена изучению влияния ионного облучения на внутренние механические напряжения в тонких алмазоподобных пленках. В заключении каждой из глав приводятся основные результаты и выводы.

Работа содержит 131 страниц, 45 рисунков, 3 таблицы. Список литературы включает 124 наименования.

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Карабешкин, Константин Валерьевич

основные выводы:

1. Получен большой объем экспериментальных данных о трансформации распределений структурных нарушений по глубине и молекулярном эффекте при облучении кремния ионами Р+ и РБ4+ в широком диапазоне доз и энергий. При всех использованных энергиях в приповерхностных слоях ионы РБ4+ создают значительно больше дефектов, чем ионы Р+, т.е. наблюдается сильный молекулярный эффект.

2. На основании оригинального алгоритма сделана оценка глубин, до которых должно происходить перекрытие каскадов столкновений компонентов иона РБ4+ в кремнии, а также глубин, до которых эти каскады развиваются достаточно близко для эффективного взаимодействия дефектов из разных каскадов. Полученные данные удовлетворительно согласуются с экспериментом. Произведен расчет эффективности молекулярного эффекта, обусловленного пороговой аморфизацией.

3. Из данных экспериментов впервые определена эффективность усиления генерации первичных смещений в приповерхностном (-10 нм) слое при бомбардировке молекулярными ионами РР4+.

4. Обнаружен молекулярный эффект в развитии топографии поверхности нитрида галлия и ее сдвиге при облучении молекулярными ионами: увеличение плотности каскадов столкновений при переходе от облучения атомарными ионами Р+ к облучению молекулярными ионами РР2+ и РР4+ приводит к существенному росту шероховатости поверхности и переходу от свеллинга к уменьшению толщины за счет усиления ионного распыления поверхности.

5. Исследована зависимость внутренних механических напряжений в алмазоподобных пленках от дозы при их облучении различными ионами, в том числе и молекулярными. Обнаружена универсальность кривой изменения внутренних механических напряжений в зависимости от количества смещений, вводимых при ионной бомбардировке. Впервые обнаружен значительный свеллинг облучаемых образцов. 6. Экспериментально показано, что в DLC пленках рост плотности каскадов смещений приводит к изменению кинетики свеллинга и изменению абсолютных значений соотношения sp3 и sp2 связей.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю Титову А.И. за его наставления, бесконечные обсуждения и полезные замечания. Также выражаю признательность Карасеву П.А. за многочисленные дискуссии, Белякову B.C., Архипову A.B., Шахмину A.JL, Карасеву H.H. за предоставленные экспериментальные данные и Коссову В.Г. за предоставленную возможность проведения экспериментов.

ОСНОВНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ И СОКРАЩЕНИЯ.

АС - аморфный слой

АСМ - атомно-силовая микроскопия

ВМН - внутренние механические напряжения

МЭ - молекулярный эффект

ОМД - объемный максимум дефектов

ПМД - поверхностный максимум дефектов

DLC - diamondlike carbon, алмазоподобный углерод dpa - displacements per atom

RBS - метод спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния

RBS/C — RBS в сочетании с каналированием

Ld - диффузионная длина первичных дефектов nd - относительная концентрация дефектов

RPd - положение максимума упругих потерь энергии, нм а-С:Н - гидрогенезированный аморфный углерод у - эффективность молекулярного эффекта о - величина ВМН, ГПа

Ф - доза ионов, ион/см

Фара - приведенная доза ионов, dpa

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании всего вышеизложенного можно сформулировать следующие

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Карабешкин, Константин Валерьевич, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Карацюба А. П. Новая область применения ионной имплантации в твердотельной электронике. / А. П. Карацюба // Зарубежная электронная техника. - 1978. - №19. -С. 3-46.

2. Ion Implantation: Science and Technology (2010) / Ed. by J.F. Ziegler - Ion Implantation Technology Co, 2010. - 618 p.

3. Gossmann H.-J. L. Junction formation and its device impact through the nodes: From single to coimplants, from beam line to plasma, from single ions to clusters, and from rapid thermal annealing to laser thermal processing. / H.-J. L. Gossmann // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2008. - Vol. 26. - P. 267-273.

4. Winograd N. The Magic of Cluster SIMS / N. Winograd // Anal. Chem. - 2005. - Vol. 77.-P. 142 A-149 A.

5. Davies J.A. Ion Implantation and Beam Processing. / J.A. Davies ed. by J.S. Williams and J.M. Poate. - Academic Press, 1984. - 419 p.

6. Williams J.S. MeV implantation into semiconductors. / J.S Williams., R.G. Elliman, M.C. Ridgway, C. Jagadish, S.L. Ellingboe, R. Goldberg, M. Petravic, W.C. Wong, Z. Dezhang, E. Nyrgen, B.G. Svensson // Nucl. Instr. and Meth. B. - 1993. - Vol. 80/81. -P. 507-513.

7. Williams J.S. Ion-beam induced amorphisation and dynamic annealing process in silicon. / J.S. Williams, K.T. Short, R.G. Elliman, M.C. Ridgway, R.D. Goldberg // Nucl. Instr. and Meth. B. - 1990. - Vol. 48. - P. 431^134.

8. Giri P.K. Mechanism of swelling in low-energy ion-irradiated silicon. / P.K. Giri, V. Raineri, G. Franzo, E. Rimini // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol. 65. - P. 012110.

9. Courboin D. Surface roughness of ion implanted <100> silicon studied by atomic force microscopy. / D. Courboin, A. Grouillet, E. Andre // Surf. Sci. - 1995. - Vol. 342. - P. LI 111—LI 115.

lO.Kucheyev S. О. Ion-beam-induced porosity of GaN. / S. O. Kucheyev, J. S. Williams, C. Jagadish, J. Zou, V. S. J. Craig, G. Li // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 77. - P. 1455-1458.

П.Аброян И.А. Физические основы электронной и ионной технологии. / И.А. Аброян, А.Н. Андронов, А.И. Титов - М.: Высшая школа, 1984. - 317 с.

12.Бор Н. Прохождение атомных частиц через вещество. / Н. Бор - М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1950. - 151 с.

13.Lindhard J. Energy Dissipation by Ions in the kev Region / J. Lindhard, M. Scharff // Phys. Rev. - 1961.-Vol. 124.-P. 128.

14.Lindhard J. Range concepts and heavy ion ranges (Notes on atomic collisions, II). / J. Lindhard, M. Scharff, H.E. Schiott // Det Kongelige Danske Vindenskabernes Selskab Matematisk-Fysiske Med delelser. - 1963. - Vol. 33. - P. 1-42.

15.Wilson W. D. Calculations of nuclear stopping, ranges, and straggling in the low-energy region / W. D. Wilson, L. G. Haggmark, J. P. Biersack // Phys. Rev. B. - 1977. -Vol. 15.-P. 2458-2468.

16.Ziegler J.F. The stopping and range of ions in solids / J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark. - Oxford: Pergamon, 1985. — 321 p.

17.URL: http://www.srim.org/

18.Nastasi M. Ion Implantation and Synthesis of Materials / M. Nastasi, J.W. Mayer. -Springer, 2006. - 263 p.

19.Sigmund P. On the number of atoms displaced by implanted ions or energetic recoil atoms. / P. Sigmund // Appl. Phys. Lett. - 1969. - Vol. 14. -P. 114-117.

20.Физические процессы в облученных полупроводниках. / под ред. Л. С. Смирнова. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1977. - 256 с.

21.Loferski J.J. Radiation damage in Ge and Si detected by carrier lifetime changes: damage thresholds. / J.J. Loferski, P. Rappaport // Phys. Rev. - 1958. - Vol. 111. - P. 432—439.

22.Nord J. Molecular dynamics study of damage accumulation in GaN during ion beam irradiation. / J. Nord, K. Nordlund, J. Keinonen // Phys. Rev. B. - 2003. - Vol. 68. - P. 184104.

23.Ionascut-Nedelcescu A. Radiation hardness of gallium nitride / A. Ionascut-Nedelcescu, C. Carlone, A. Houdayer, H.J. von Bardeleben, J.L. Cantin, S. Raymond // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 2002. - Vol. 49. - P. 2733.

24.Christel L.A. An application of the Boltzmann transport equation to ion range and damage in multilayered targets. / L.A. Christel, J.F. Gibbons // J. Appl. Phys. - 1980. -Vol. 51.-P. 6176-6182.

25.Biersack J.P. A Monte Carlo computer program for the transport of ions in amorphous " targets. / J.P. Biersack, L.G. Haggmark // Nucl. Instr. and Meth. - 1980. - Vol. 174. -

P. 257-269.

26.Mazzone A.M. Recent Developments of Molecular Dynamics Simulations in Ion Implantation and in Material Processing. / A.M. Mazzone // Solid State Phenomena. -1992,-Vol. 27.-P. 51-66.

27.Вавилов B.C. Дефекты в кремнии и на его поверхности. / B.C. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашев - М.: Наука, 1990. - 213 с.

28.Watkins G.D. Lattice Vacancies and Interstitials in Silicon. / G.D. Watkins // Chinese J. of Phys. - 1977. - Vol. 15. - P. 92-101.

29.Корбетт Дж. Точечные дефекты в твердых телах. / Дж. Корбетт, Ж. Бургуен -М.:Мир, 1979.- 186 с.

30.Titov A.I. Ion beam induced amorphous-crystalline phase transition in Si: Quantitative approach. / A.I. Titov, S.O. Kucheyev // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2000. - Vol. 168. -P. 375-388.

31.Watkins G.D. Defects in irradiated silicon. I. Electron spin resonance of the Si-A center./G.D. Watkins, J.W. Corbett//Phys. Rev. - 1961. - Vol. 121.-P. 1001-1014.

32.Watkins G.D. Defects in irradiated silicon: electron paramagnetic resonance and electron-nuclear double resonance of the Si-E center. / G.D. Watkins, J.W. Corbett // Phys. Rev. - 1964. - Vol. 134. - P. A1359-A1377.

33.Watkins G.D. Defects in irradiated silicon: electron paramagnetic resonance of the divacancy. / G.D. Watkins, J.W. Corbett // Phys. Rev. - 1965. - Vol. 138. - P. A543-A555.

34.Pearton S.J. GaN: Processing, defects, and devices. / S.J. Pearton, J.C. Zolper, R.J. Shul, F. Ren // J. Appl. Phys. - 1999. - Vol. 86. - P. 1-78.

35.Титов А.И. Кинетика роста поверхностных аморфных слоев при облучении кремния легкими ионами низких энергий. / А.И. Титов, А.Ю Азаров., B.C. Беляков // Физика и техника полупроводников. — 2003. — Т.37. - Вып. 3. - С. 358— 364.

36.Tetelbaum D.I. On peculiarities of silicon amorphization under ion bombardment. / D.I. Tetelbaum, E.I. Zorin, A.I. Gerasimov, P.V. Pavlov // Phys. Stat. Sol. A. - 1972. -Vol. 12.-P. 679-683.

37.Гаштольд B.H. Профили дефектов при имплантации ионов в кремний. / В.Н. Гаштольд, Н.Н. Герасименко, А.В. Двуреченский // Физика и техника полупроводников. - 1975. - Т. 9. - Вып. 5. - С. 835-839.

38.Lohner Т. Ion-implantation induced anomalous surface amorphization in silicon / T. Lohner, E. Kotai, N.Q. Khanh, L. Toth, M. Fried, K. Vedam, N.V. Nguyen, L.J. Hanekamp, A. van Silfhout // Nucl. Instr. and Meth. B. - 1994. - Vol. 85. - P .335339.

39.Титов А.И. Образование и отжиг дефектов при бомбардировке полупроводников ионами; вторичноэмиссионые методы исследования: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.04. / Титов Андрей Иванович. - Л., 1989.-402 с.

40.Вопросы радиационной технологии полупроводников. / Под ред. Смирнова Л.С. - Новосибирск: Наука, 1980. - 204 с.

41.Thompson D.A. Energy spikes in Si and Ge due to heavy ion bombardment. / D.A. Thompson, R.S. Walker // Rad. Eff. - 1978. - Vol. 36. - P. 91-100.

42.Kucheyev S.O. Ion implantation into GaN / S.O. Kucheyev, J.S. Williams, S.J. Pearton // Mat. Sci. and Eng. - 2001. - Vol. 33. - P. 51-107.

43.Parikh N. Ion implantation of epitaxial GaN films: damage, doping and activation. / N. Parikh, A. Suvkhanov, M. Lioubtchenko, E. Carlson, M. Bremser, D. Bray, R. Davis, J. Hunn // Nucl. Instr. Meth. B. - 1997. - Vol. 127/128. - P. 463-466.

44.Tan H.H. Annealing of ion implanted gallium nitride. / H.H. Tan, J. S. Williams, J. Zou, D.J.H. Cockayne, S.J. Pearton, J.C. Zolper, R.A. Stall // Appl. Phys. Lett. - 1998. -Vol. 72.-P. 1190-1193.

45.Ronning C. Ion implantation into gallium nitride / C. Ronning, E.P. Carlson, R.F. Davis // Phys. Rep. -2001. - Vol. 351. - P. 349-385.

46.Brinkman J.A. Production of Atomic Displacements by High-Energy Particles. / J.A. Brinkman // Am. J. of Phys. - 1956. - Vol. 24. - P. 246-267.

47.Мейер Дж. Ионное легирование полупроводников. / Дж. Мейер, JI. Эриксон, Дж. Дэвис- М.: Мир, 1973. - 296 с.

48.Kucheyev S.O. Damage buildup in GaN under ion bombardment. / S.O. Kucheyev, J.S. Williams, C. Jagadish, J. Zou, G. Li // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 62. - P. 75107521.

49.Kucheyev S.O. Strong surface disorder and loss of N produced by ion bombardment of GaN / S.O. Kucheyev, J.S. Williams, C. Jagadish, G. Li, S.J. Pearton // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 76. - P. 3899-3902.

50. Jiang W. In situ ion channeling study of gallium disorder and gold profiles in Au-implanted GaN / W. Jiang, W.J. Weber, S. Thevuthasan // J. Appl. Phys. - 2000. - Vol. 87.-P. 7671-7679.

51.Titov A.I., Carter G. Defect accumulation during room temperature N+ irradiation of silicon. / A.I. Titov, G. Carter // Nucl. Instr. and Meth. B. - 1996. - Vol. 119. - P.491-500.

52.Swanson M.L. Damaged regions in neutron-irradiated and ion-bombarded Ge and Si. / M.L. Swanson, J.R. Parsonsa, C.W. Hoelkea // Rad. Eff. - 1971. - Vol. 9. - P. 249256.

53.Baranova E. C. On silicon amorphization during different mass ion implantation. / E. C. Baranova, V. M. Gusev, W. V. Martynenko, C. V. Starinin, I. B. Haibullin // Rad. Eff.- 1973.-Vol. 18.-P. 21-26.

54.Moore J.A. A comparison of the radiation produced in gallium arsenide by monoatomic and diatomic arsenic implants. / J.A. Moore, G. Carter, A.W. Tinsley // Rad. Eff. - 1975,-Vol. 25.-P.49-51.

55.Canut B. Damage creation in silicon single crystals irradiated with 200 keV/atom Aun+ clusters. / B. Canut, M. Fallavier, O. Marty, S.M.M. Ramos // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2000. - Vol. 164/165. - P. 396-400.

56.Kimura K. Molecular effect on projected range in ultralow-energy ion implantation. / K. Kimura, Y. Oota, K. Nakajima, M. Suzuki, T. Aoki, J. Matsuo, A. Agarwal, B. Freer, A. Stevenson, M. Ameen // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2003. - Vol. 211. - P. 206-210.

57.Le Beyec Y. Cluster impacts at keV and MeV energies: secondary emission phenomena. / Y. Le Beyec // Int. J. of Mass Spectrometry and Ion Processes. - 1998. — Vol. 174.-P. 101-117.

58.Thompson D.A. High density cascade effects. / D.A. Thompson // Rad. Eff. - 1981. -Vol. 56.-P. 105-150.

59.Brinkman J.A. On the Nature of Radiation Damage in Metals. / J.A. Brinkman // J. Appl. Phys. - 1954. - Vol. 25. - P. 961-971.

60.Titov A.I. Molecular effect in semiconductors under heavy-ion bombardment: Quantitative approach based on the concept of nonlinear displacement spikes. / A.I. Titov, V.S. Belyakov, S.O. Kucheyev // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2007. - Vol. 256. -P. 207-210.

61.Thompson D.A. Annealing of heavy ion cascade damage in silicon. / D.A. Thompson, A. Golanski, H.K. Haugen, L.M. Howe, J.A. Davies // Rad. Eff. - 1980. - Vol. 50. - P. 125-131.

62.Thompson D. A. Evidence for spike-effects in low-energy heavy-ion bombardment of Si and Ge. / D.A. Thompson, R.S. Walker, J.A. Davies // Rad. Eff. - 1977. - Vol. 32. -P. 135-142.

63.Titov A.I. Damage buildup in Si under bombardment with MeV heavy atomic and molecular ions. / A.I. Titov, S.O. Kucheyev, V.S. Belyakov, A.Yu. Azarov // J. Appl. Phys.-2001.-Vol. 90.-P. 3867-3872.

64.Howe L.M. Collision cascades in silicon. / L.M. Howe, M.H. Rainville, H.K. Haugen, D.A. Thompson // Nucl. Instr. and Meth. - 1980. - Vol. 170. - P. 419^125.

65.Howe L.M. Heavy ion damage in silicon and germanium. / L.M. Howe, M.H. Rainville // Nucl. Instr. and Meth. - 1987. - Vol. 19/20. - P. 61-66.

66.Titov A.I. Mechanism for the molecular effect in Si bombarded with clusters of light atoms. / A.I. Titov, A.Yu Azarov., L.M. Nikulina, S.O. Kucheyev // Phys. Rev. B. -2006. - Vol. 73. - P. 064111-064117.

67.Титов А.И. Молекулярный эффект в кремнии, облучаемом легкими ионами: механизм явления. / А.И. Титов, А.Ю. Азаров, JI.M. Никулина, С.О. Кучеев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2007. - №4. -С.26-32.

68.Davies J.A. Polyatomic-Ion Implantation Damage in Silicon. / J.A. Davies, G. Foti, L.M. Howe, J.B. Mitchell, K.B. Winterbon // Phys. Rev. Lett. - 1975. - Vol. 34. - P. 1441-1444.

69.Thompson D.A. Low energy ion induced damage in silicon at 50 K. / D.A. Thompson, R.S. Walker//Nucl. Instr. and Meth. - 1976. - Vol. 132.-P.281-284.

70.Dennis J.R. Amorphization of silicon by ion implantation: Homogeneous or heterogeneous nucleation? / J.R. Dennis, E.B. Hale // Rad. Eff. - 1973. - Vol. 19. - P. 67-68.

71.Li X. Near-surface damage created in silicon by BF2+ implantation. / X. Li, C. Lin, G. Yang, Z. Zhou, S. Zou // Nucl. Instr. and Meth. - 1991. - Vol. 55. - P. 589-592.

72.Grob A. Damage created in silicon by BFn+ (1 < n < 3) and PFn+ (1 < n < 5) implantations. / A. Grob, J.J. Grob, A. Golanski // Nucl. Instr. and Meth. - 1991. - Vol. 19/20.-P. 55-60.

73.Kucheyev S.O. Effect of the density of collision cascades on implantation damage in GaN / S.O. Kucheyev, J.S. Williams, A.I. Titov, Li G., C. Jagadish // Appl. Phys. Lett. - 2001. - Vol. 78. - P. 2694-2696.

74.Kucheyev S.O. Energy spike effects in ion-bombarded GaN. / S.O. Kucheyev, A.Yu. Azarov, A.I. Titov, P.A. Karaseov, T.M. Kuchumova // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2009. -Vol. 42. - P.083309.

75.Titov A.I. Damage accumulation in Si during N+ and N2+ bombardment along random and channeling directions. / A.I. Titov, S.O. Kucheyev // Nucl. Inst, and Meth. B. -1999.-Vol. 149.-P. 129-135.

76.Аброян И.А. Распределение дефектов по глубине при облучении кремния легкими ионами. / И.А. Аброян, А.И. Титов // Труды II Советско-Американского семинара по ионной имплантации. - Пущино, 1979. Новосибирск: изд. ИФП СО АН СССР, 1979.-С. 335.

77.Аброян И.А. Влияние состояния кристаллической структуры кремния на накопление дефектов при ионном облучении. / И.А. Аброян, В.В. Конышев, А.И. Титов, А.В. Хлебалкин // Физика и техника полупроводников. - 1981. - Т. 15. -№1. - С.166-168.

78.Азаров А.Ю. Накопление структурных нарушений в кремнии при облучении кластерными ионами PFn+ средних энергий. / А.Ю. Азаров, А.И. Титов // Физика и техника полупроводников. - 2007. - Т.41. - Вып.1. - С. 7—12.

79.Lin C.L. Damage enhancement effect in silicon implanted with molecular ions. / C.L. Lin, G.Q. Yang, Z.W. Fang, X.Q. Li, S.C. Zou, J. Gyulai, R.G. Elliman // Science in China (Series A). - 1993. - Vol.36. - №2. - P. 235-242.

80.Zhang J. Swelling and annealing phenomena of Si crystal irradiated by Ar and C ion beams. / J. Zhang, S. Momota, T. Toyonaga, H. Terauchi, F. Imanishi, J. Taniguchi // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2012. - Vol. 282. - P. 17-20.

81.Jafri Z.H. Observation of swelling and sputtering of a silicon target under argon ion irradiation using a double marker technique. / Z.H. Jafri, C. Jeynes, R.P. Webb, I.H. Wilson // Vacuum. - 1989. - Vol. 39. - P. 1119-1121.

82.Giri P.K. Studies on the surface swelling of ion-irradiated silicon: Role of defects. / P.K. Giri // Mat. Sci. and Eng. B. - 2005. - Vol. 121. - P. 238-243.

83.Kucheyev S.O. Ion-beam-induced dissociation and bubble formation in GaN. / S.O. Kucheyev, J.S. Williams, J. Zou, C. Jagadish, G. Li // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 77.-P. 3577-3580.

84.Gao Y. Swelling or erosion on the surface of patterned GaN damaged by heavy ion implantation. / Y. Gao, C. Lan, J. Xue, S. Yan, Y. Wang, F. Xu, B. Shen, Y. Zhang // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2010. - Vol. 268. - P. 3207-3210.

85. Jiang W. Direct evidence of N aggregation and diffusion in Au+ irradiated GaN. / W. Jiang, Zhang Y., W.J. Weber, J. Lian, R.C. Ewing // Appl. Phys. Lett. - 2006. - Vol. 89.-P. 021903.

86.Toyoda N. Surface modification with gas cluster ion beams from fundamental characteristics to applications / N. Toyoda, J. Matsuo, I. Yamada // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2004. - Vol. 216. - P. 379-389.

87.Yuan J.Z., A.J. Yencha, J.W. Corbett Ion implantation induced sheet stress due to defects in thin (100) silicon films. / J.Z. Yuan, A.J. Yencha, J.W. Corbett // Mat. Sci. Forum. - 1992. - Vol. 82-87. - P. 1487-1492.

88. Yuan J.Z. Studies of disorder induced by ion implantation into silicon using in situ stress measurement technique. / J.Z. Yuan, J.W. Corbett, S.N. Voronkov, I.V. Vernera // Rad. Eff. and Def. in Sol. - 1993. - Vol. 125. - P. 275-287.

89.Ku Y.C. Use of ion implantation to eliminate stress-induced distortion in x-ray masks. / Y.C. Ku, H.I. Smith, I. Plotnik // J. Vac. Sci. Technol. B. - 1988. - Vol. 6. - P. 21742178.

90.Fang Z.J. Effective stress reduction in diamond films on alumina by carbon ion implantation. / Z.J. Fang, Y.B. Xia, L.J. Wang, W.L. Zhang, Z.G. Ma, M.L. Zhang // Chin. Phys. Lett. - 2002. - Vol.19. - P. 1663-1665.

91. Shi W. Modifying residual stress and stress gradient in LPCVD Si3N4 film with ion implantation. / W. Shi, H. Zhang, G. Zhang, Z. Li // Sensors and Actuators A. - 2006. -Vol. 130/131.-P. 352-357.

92.Windischmann H. Intrinsic stress in sputtered thin films. / H. Windischmann // J. Vac. Sci. Technol. A. - 1991. - Vol. 9. - P. 2431 -2437.

93.Pauleau Y. Generation and evolution of residual stresses in physical vapour-deposited thin films. / Y. Pauleau // Vacuum. - 2001. - Vol. 61. - P. 175-181.

94.Robertson J. Amorphous carbon / J. Robertson // Adv. Phys. - 1986. - Vol. 35. - P. 317-374.

95.Pauleau Y. Handbook of Thin Film Materials / Y. Pauleau ed. by H.S. Nalwa. -Academic Press, San Diego, CA, 2002'. - Vol. 1.-455 p.

96.Davis C.A. A simple model for the formation of compressive stress in thin films by ion bombardment. / C.A. Davis // Thin Solid Films. - 1993. - Vol. 226. - P. 30-34.

97.Robertson J. The deposition mechanism of diamond-like a-C and a-C: H. / J. Robertson // Diam. Rel. Mat. - 1994. - Vol. 3. - P. 361-368.

98.Карасев П.А. Влияние облучения ионами на остаточные напряжения в алмазоподобных пленках. / П.А. Карасев, О.А. Подсвиров, А.Я. Виноградов, А.Ю. Азаров, Н.Н. Карасев, А.С. Смирнов, А.И. Титов, И.В. Коркин, С.В. Поплевкин // Поверхность. - 2009. - №. 3. - С. 80-83.

99.Prawer S. Effect of heavy ion irradiation on amorphous hydrogenated (diamondlike) carbon films / S. Prawer, R. Kalish, M. Adel, V. Richter // J. Appl. Phys. - 1987. -Vol.61.-P.4492^1500.

100. Файзрахманов И.А. Модификация наноструктуры алмазоподобных пленок углерода бомбардировкой ионами ксенона. / И.А. Файзрахманов, В.В. Базаров,

A.Л. Степанов, И.Б. Хайбуллин // Физика и техника полупроводников. - 2003. -Т. 37. - Вып. 6. - С. 748-752.

101. Файзрахманов И.А. Влияние бомбардировки ионами углерода на наноструктуру алмазоподобных пленок. / И.А. Файзрахманов, В.В. Базаров, В.А. Жихарев, И.Б. Хайбуллин // Физика и техника полупроводников. - 2001. - Т. 35. -Вып. 5.-С. 612-618.

102. Lee D.H. Internal stress reduction in diamond like carbon thin films by ion irradiation. / D.H. Lee, S. Fayeulle, K.C Walter., M. Nastasi // Nucl. Instr. and Meth.

B.-1999.-Vol. 148.-P. 216-220.

103. Kim W.M. Effect of ion irradiation on internal stress of amorphic carbon films produced by pulsed laser. / W.M. Kim, S.K. Lee, B. Cheong, S.G. Kim, O.S. Kim, J.S. Ro // Thin solid films. - 1995. - Vol. 270. - P. 237-242.

104. Фелдман Л. Основы анализа поверхности и тонких пленок. / Л. Фелдман, Д. Майер - М.: Мир, 1989. - 342 с.

105. Chu W.K. Backscattering Spectrometry. / W.K. Chu, J.W. Mayer, M.A. Nicolet -New York: Academic Press, 1980. - 384 p.

106. Albertazzi E. Different methods for the determination of damage profiles in Si from RBS-channeling spectra: a comparison. / E. Albertazzi, M. Bianconi, G. Lulli, R. Nipoti, M. Cantiano // Nucl. Instr. and Meth. B. - 1996. - Vol. 118. - P. 128-132.

107. Schmid K. Some new aspects for the evaluation of disorder profiles in silicon by backscattering. / K. Schmid // Rad. Eff. - 1973. - 17. - P. 201-207.

108. Binnig G. Atomic Force Microscope. / G. Binnig, C.F. Quate, C. Gerber // Phys. Rev. Lett. - 1986,-Vol. 56. - P. 930-933.

109. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. / В.Л. Миронов -Нижний Новгород: РАН, Институт физики микроструктур, 2004. - 110 с.

110. Оура К. Введение в физику поверхности. / К. Оура, В.Г. Лифшиц, А.А. Саранин, А.В. Зотов, М. Катаяма - М.: Наука, 2005. - 499 с.

111. Macko S. Is keV ion-induced pattern formation on Si(001) caused by metal impurities? / S. Macko, F. Frost, B. Ziberi // Nanotechnology. - 2010. - Vol. 21. - P. 085301.

112. Stoney G.G. The Tension of Metallic Films Deposited by Electrolysis. / G.G. Stoney //Proc.R. Soc. London, Ser. A. - 1909.-Vol. 82.-P. 172-175.

113. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том IV. Оптика. 3-е изд., стереот. / Д.В. Сивухин - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2005. - 792 с.

114. Карасев П.А. Плотность каскадов смещений кластерного иона: методика расчета и влияние на образование структурных нарушений в ZnO и GaN / П.А. Карасев, А.Ю. Азаров, А.И. Титов, С.О. Кучеев // Физика и техника полупроводников. - 2009. - Т. 43. - Вып. 6 - С. 721-729.

115. Titov A.I. Effects of the density of collision cascades: Separating contributions from dynamic annealing and energy spikes. / A.I. Titov, P.A. Karaseov, A.Yu. Azarov, S.O. Kucheyev // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2009. - Vol. 267. - P. 2701-2704.

116. Карасев П.А. Методика расчета молекулярного эффекта при ионном облучении на основе пороговой плотности каскадов смещений. / П.А. Карасев, Т.М. Кучумова // Научно-Технические Ведомости СПбГПУ. - 2009. - Вып. 77. - С. 29-34.

117. Азаров А.Ю. Кинетика роста поверхностного аморфного слоя при низкотемпературном облучении кремния быстрыми тяжелыми ионами. / А.Ю. Азаров // Физика и техника полупроводников. - 2004. - Том. 38. - Вып. 12. - С. 1445-1446.

118. Kucheev S.O. Ion-beam-induced porosity of GaN. / S.O. Kucheev, J.S. Williams, C. Jagadish, J. Zou, V.S.J. Craig, G. Li // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 77- P. 14551458.

119. Gao Y. Swelling or erosion on the surface of patterned GaN damaged by heavy ion implantation. / Y. Gao, C. Lan, J. Xue, S. Yan, Y. Wang, F. Xu, B. Shen, Y. Zhang // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2010. - Vol. 268. - P. 3207-3210.

120. Ishimaru M. Ion-beam-induced chemical disorder in GaN / M. Ishimaru, Y. Zhang, W.J. Weber // J. Appl. Phys. - 2009. - Vol. 106. - P. 053513.

121. Andersen H.H. Sputtering by particle bombardment / H.H. Andersen, H.L. Bay ed. by R. Behrish - Springer, 1981. -281 p.

122. Bouneau S. Very large gold and silver sputtering yields induced by keV to MeV energy Aun clusters (n=l-13) / S. Bouneau, A. Brunelle, S. Della-Negra, J. Depauw, D. Jacquet, Y. Le Beyec, M. Pautrat, M. Fallavier, J.C. Poizat, H.H. Andersen // Phys. Rev. B.-2002.-Vol. 65.-P. 144106.

123. Dey R.M. Diamond like carbon coatings deposited by microwave plasma CVD: XPS and ellipsometric studies. / R.M. Dey, M. Pandey, D. Bhattacharyya, D.S Patil., S.K. Kulkarni // Bull. Mater. Sci. - 2007. - Vol. 30. - No. 6. - P. 541-546.

124. Filik J. XPS and laser Raman analysis of hydrogenated amorphous carbon films. / J. Filik, P.W. May, S.R.J. Pearce, R.K. Wild, K.R. Hallam // Diam. and Rel. Mat. - 2003. -Vol. 12.-P. 974-978.