Исследование тонких пленок MoO3 и TixMoyOz, полученных атомно-слоевым осаждением

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено ex situ исследование молибденоксидных (MoO3) и титан-молибденовых оксидных (TixMoyOz) тонких пленок, полученных при 150°С методом атомно-слоевого осаждения с использованием тетрахлорида титана (TiCl4), оксотетрахлорида молибдена (MoOCl4) и воды. Атомно-слоевое осаждение TixMoyOz проводили с использованием суперциклов, состоящих из субциклов ТiCl4/H2O и MoOCl4/H2O. В работе получены два типа пленок TixMoyOz, в которых соотношение субциклов составляло 1 : 1 (1Ti1MoO) и 1 : 7 (1Ti7MoO). Методами спектроскопической эллипсометрии и рентгеновской рефлектометрии определена постоянная роста пленок. Методом рентгеновской рефлектометрии определены также значения плотности и среднеквадратичной шероховатости пленок. При помощи рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлен состав пленок и выяснено, что степень окисления молибдена в пленках MoO3 и 1Ti7MoO равна +6, а в пленке 1Ti1MoO обнаружен молибден в степени окисления +5 и +6. Рентгенодифракционный анализ показал, что полученные пленки имеют аморфную структуру.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Максумова

Дагестанский государственный университет

Email: ilmutdina@gmail.com
Россия, ул. Гаджиева, 43а, Махачкала, 367000

И. С. Бодалев

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

Email: ilmutdina@gmail.com
Россия, Московский пр-т, 26, Санкт-Петербург, 190013

И. М. Абдулагатов

Дагестанский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ilmutdina@gmail.com
Россия, ул. Гаджиева, 43а, Махачкала, 367000

М. Х. Рабаданов

Дагестанский государственный университет

Email: ilmutdina@gmail.com
Россия, ул. Гаджиева, 43а, Махачкала, 367000

А. И. Абдулагатов

Дагестанский государственный университет

Email: ilmutdina@gmail.com
Россия, ул. Гаджиева, 43а, Махачкала, 367000

Список литературы

  1. Goodenough J.B. Chemistry and Uses of Molybdenum. Colorado: Climax Molybdenum Corp., 1982.
  2. Deb S.K. Physical Properties of a Transition Metal Oxide: Optical and Photoelectric Properties of Single Crystal and Thin Film Molybdenum Trioxide. London: Proc. R. SOC., 1968.
  3. Jiang Y., Yan X., Cheng Y. et al. // RSC Advances. 2019. V. 9. № 23. P. 13207. https://doi.org/10.1039/C8RA10232E
  4. Chen Y., Lu Ch., Xu L. et al. // Cryst. Eng. Comm. 2010. V. 12. P. 3740. https://doi.org/10.1039/C000744G
  5. Huang L., Hu L., Zhang R. et al. // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 283. P. 25. 10.1016/j.apsusc.2013.05.106
  6. Lin Sh.-Yu., Wang Ch.-M., Kao K.-Sh. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2010. V. 53. № 1. P. 51. http://dx.doi.org/10.1007/s10971-009-2055-6
  7. Mai L., Hu B., Chen W. et al. // Adv. Mater. 2007. V. 19. № 21. P. 3712. https://doi.org/10.1002/adma.200700883
  8. Rahmani M.B., Keshmiri S.H., Yu J. et al. // Sensor. Actuat. B-Chem. 2010. V. 145. № 1. P. 13. https://doi.org/10.1016/J.SNB.2009.11.007
  9. Huang J-G., Guo Xu-T., Wang B. et al. // J. Spectrosc. 2015. V. 2015. P. 681850. https://doi.org/10.1155/2015/68185010.
  10. Liu H., Ting L., Zhu Ch., Zhu Zh. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2016. V. 153. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.04.013
  11. Sreedhar M., Brijitta J., Reddy I.N. et al. // Surf. Interface Anal. 2017. V. 50. № 2. P. 171. https://doi.org/10.1002/sia.6355
  12. Zhang J., Huang T., Zhang L., Yu A. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 44. P. 25300. https://doi.org/10.1021/jp506401q
  13. Galatsis K., Li Y.X., Wlodarski W. et al. // Sensor. Actuat. B-Chem. 2002. V. 3. №1–3. P. 276. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(01)01072-3
  14. Максумова А.М., Абдулагатов И.М., Палчаев Д.К. и др. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. Вып. 10. С. 1490. https://doi.org/10.31857/S0044453722100181
  15. Кольцов С.И., Алесковский В.Б. // Тез. докл. Науч.-техн. конф. ЛТИ им. Ленсовета. Ленинград. 1965. С. 67.
  16. Малыгин А.А. // Сб. тез. докл. III Междунар. семинара “Атомно-слоевое осаждение: Россия, 2021”. СПб., 2021. С. 13.
  17. George S.M. // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 1. P. 111. https://doi.org/10.1021/cr900056b
  18. Соснов Е.А., Малков А.А., Малыгин А.А. // Журн. прикл. химии. 2021. T. 94. № 8. С. 967. https://doi.org/10.31857/S0044461821080028
  19. Кольцов С.И., Громов В.К., Алесковский В.Б. Исследование методом иммерсионной эллипсометрии системы монокристаллический кремний — сверхтонкий слой оксида титана, синтезированный методом молекулярного наслаивания. Эллипсометрия — метод исследования поверхности. Новосибирск: Наука, 1983.
  20. Громов В.К., Кольцов С.И. Аномальное поведение эллипсометрических параметров системы подложка — титанкислородный слой, наблюдаемое в процессе синтеза слоя методом молекулярного наслаивания на поверхности диэлектриков, полупроводников, металлов. Эллипсометрия — метод исследования поверхности. Новосибирск: Наука, 1983.
  21. Кольцов С.И., Яковлев А.С., Бухалов Л.Л. // Поверхность. 1992. T. 5. C. 75.
  22. Sintonen S., Ali S., Ylivaara O.M.E. et al. // J. Vac. Sci. Technol., A. 2014. V. 32. № 1. P. 01A111. https://doi.org/10.1116/1.4833556
  23. Ishi D., Ishikawa K., Numazawa M. et al. // Appl. Phys. Express. 2020. V. 13. P. 087001. https://doi.org/10.35848/1882-0786/aba7a5
  24. Jensen J.M., Oelkers A.B., Toivola R. et al. // Chem. Mater. 2002. V. 14. № 5. P. 2276. https://doi.org/10.1021/cm011587z
  25. Kokkonen E., Kaipio M., Nieminen H.-E. et al. // Rev. Sci. Instrum. 2022. V. 93. P. 01390. https://doi.org/10.1063/5.0076993
  26. Motamedi P., Cadien K. // Appl. Surf. Sci. 2014. V. 315. P. 104. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.07.105
  27. Haynes W.M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC, 2014.
  28. Pershina V., Fricke B. // Russ. J. Phys. Chem. 1995. V. 99. № 1. P. 144.
  29. Puurunen R.L., Vandervorst W. // J. Appl. Phys. 2004. V. 96. № 12. P. 7686. http://dx.doi.org/10.1063/ 1.1810193
  30. Kvalvik J.N., Borgersen J., Hansen P.-A. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. P. 042406. https://doi.org/ 10.1116/6.0000219#suppl
  31. Mouat A.R., Mane A.U., Elam J.W. et al. // Chem. Mater. 2016. V. 28. № 6. P. 1907. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b00248
  32. Diskus M., Nilsen O., Fjellva H. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 705. https://doi.org/10.1039/C0JM01099E
  33. Mattinen M., King P.J., Khriachtcheva L. et al. // Mater. Today Chem. 2018. V. 9. P. 17. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2018.04.005
  34. Jurca T., Peters A.W., Mouat A.R. et al. // Dalton Trans. 2017. V. 46. P. 1172. https://doi.org/10.1039/C6DT03952A
  35. Vos M.F.J., Macco B., Thissen N.F.W. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2016. V. 34. P. 01A103. https://doi.org/10.1116/1.4930161
  36. Абдулагатов А.И., Максумова А.М., Палчаев Д.К. и др. // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. № 7. С. 835. https://doi.org/10.1134/S1070427221070053
  37. Abdulagatov A.I., Maksumova A.M., Palchaev D.K. et al. // Russ. J. Appl. Chem. 2021. V. 94. № 7. P. 890. https://doi.org/10.1134/S1070427221070053
  38. Bertuch A., Sundaram G., Saly M. et al. // Vac. Sci. Technol. A. 2014. V. 32. № 1. P. 01A119. https://doi.org/10.1116/1.4843595
  39. Plyuto Yu.V., Babich I.V., Plyuto I.V. et al. // Appl. Surf. Sci. 1997. V. 119. № 1–2. P. 11.
  40. Światowska-Mrowiecka J., de Diesbach S., Maurice V. et al. // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. P. 11050. https://doi.org/10.1021/jp800147f
  41. Drake T.L., Stair P.C. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2016. V. 34. P. 051403. https://doi.org/10.1116/1.4959532
  42. Iatsunskyi I., Kempiński M., Jancelewicz M. et al. // Vacuum. 2015. V. 113. P. 52. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2014.12.015
  43. Potlog T., Dumitriu P., Dobromir M. et al. // MSEB. 2014. V. 4. № 6. P. 163. 10.17265/2161-6221/2014.06.004
  44. Larsson F., Keller J., Primetzhofer D. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2019. V. 37. № 3. P. 030906. https://doi.org/10.1116/1.5092877
  45. Mackus A.J.M., Schneider J.R., MacIsaac C. et al. // Chem. Mater. 2019. V. 31. № 4. P. 1142. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b02878
  46. Coll M., Napari M. // Appl. Mater. 2019. V. 7. № 11. P. 110901. https://doi.org/10.1063/1.5113656
  47. Абдулагатов А.И., Максумова А.М., Палчаев Д.К. и др. // Журн. общ. химии. 2022. Т. 92. № 8. С. 1310. https://doi.org/10.31857/S0044460X22080182
  48. Abdulagatov A.I., Maksumova A.M., Palchaev D.K. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2022. V. 92. № 8. P. 1498. https://doi.org/10.31857/S0044460X22080182
  49. Du Mont J.W., Marquardt A.E., Cano A.M., George S.M. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 11. P. 10296. https://doi.org/10.1021/acsami.7b01259
  50. Myers T.J., Cano A.M., Lancaster D.K. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2021. V. 39. № 2. P. 021001. https://doi.org/10.1116/6.0000680
  51. Baltrusaitis J., Mendoza-Sanchez B., Fernandez V. et al. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 326. P. 151. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.11.077
  52. Choi J.G., Thompson L.T. // Appl. Surf. Sci. 1996. V. 93. № 2. P. 143. https://doi.org/10.1063/1.370690
  53. Patterson T.A., Carver J.C., Leyden D.E., Hercules D.M. // J. Phys. Chem. 1976. V. 80. P. 1700. https://doi.org/10.1021/j100556a011
  54. Lee S.Y., Jeon Ch., Kim S.H. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2012. V. 51. P. 031102. https://doi.org/10.1143/JJAP.51.031102
  55. Haeberle J., Henkel K., Gargouri H. et al. // Beilstein J. Nanotechnol. 2013. V. 4. P. 732. https://doi.org/10.3762/bjnano.4.83
  56. Park J., Back T., Mitchel W.C. et al. // Sci. Rep. 2015. V. 5. № 1. P. 14374. https://doi.org/10.1038/srep14374
  57. Максумова А.М., Бодалев И.С., Сулейманов С.И. и др. // Неорган. материалы. 2023. T. 59. № 4. C. 384. https://doi.org/10.31857/S0002337X2304005X
  58. Малыгин А.А. // Журн. общ. химии. 2002. T. 72. № 4. C. 617.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭ-данные зависимости толщины пленок MoO3 от числа АСО-циклов на затравочном Al2O3.

Скачать (568KB)
Метаданные
3. Рис. 2. СЭ-данные зависимости толщины пленок TixMoyОz от числа АСО-суперциклов на затравочном Al2O3.

Скачать (735KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РФЭС-спектр линии Mo3d высокого разрешения с моделями для пленки MoO3, полученной при 150 оС с использованием MoOCl4 и Н2О.

Скачать (859KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РФЭС-спектр линии Mo 3d высокого разрешения с моделями для пленок: а — 1Ti1MoO и б — 1Ti7MoO, полученных при 150оС.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Предлагаемая схема образования связи по донорно-акцепторному механизму в пленках TixMoyOz с восстановлением молибдена.

Скачать (367KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024