Application of Ar⁺ion implantation for obtaining nanocontacts on the GaP (111) single crystals surface

Editorial Board PCSS Journal; Б. Умірзаков; С. Донаев; Г. Ширінов; Р. Абасзаде

doi:10.15330/pcss.27.1.983-987

Автор(и)

Б. Умірзаков Ташкентський державний технічний університет, Ташкент, Узбекистан; Інститут іонно-плазмових та лазерних технологій, Ташкент, Узбекистан
С. Донаев Ташкентський державний технічний університет, Ташкент, Узбекистан; Каршинський державний університет, Ташкент, Узбекистан; Міжнародний дослідницький інститут «Туран», Баку, Азербайджан
Г. Ширінов Ташкентський державний технічний університет, Ташкент, Узбекистан
Р. Абасзаде Ташкентський державний технічний університет, Ташкент, Узбекистан; Азербайджанський державний нафтогазовий та промисловий університет, Баку, Азербайджан; Азербайджанський університет архітектури та будівництва, Баку, Азербайджан; Міжнародний дослідницький інститут «Туран», Баку, Азербайджан

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.983-987

Ключові слова:

GaP(111), імплантація іонами Ar⁺, омічний контакт, інтерфейс метал–напівпровідник

Анотація

Ультратонкі омічні контакти сформовано на поверхні монокристалів GaP(111) із застосуванням імплантації іонів аргону (Ar⁺) з енергією кеВ та дозою D = 2 × 10¹⁷ cm^-², в умовах високого вакууму ( Па). Після опромінення виявлено суттєве збагачення поверхні галієм, концентрація якого досягала приблизно 90 ат.%. Надалі на поверхню GaP(111) осаджували плівку нікелю (Ni) товщиною близько 1000 Å для формування контакту. Застосування такого підходу до металізації забезпечило зменшення загальної товщини контактного шару у 3–4 рази порівняно з традиційними методами.

Після термічної обробки за температури К первинно розупорядковані приповерхневі шари GaP(111) рекристалізувалися, що призвело до формування полікристалічної контактної структури. Після відпалу товщина контактного шару зросла приблизно у 1,5 раза і становила 400–450 Å, що все ще приблизно у 2,5 раза менше за характерну товщину ( ) у системі Ni/чистий GaP. Отримані результати свідчать, що іонна імплантація з подальшою контрольованою металізацією та відпалом є ефективним підходом до створення ультратонких, термічно стабільних омічних контактів для напівпровідникових приладів на основі GaP.

Посилання

S. Laref, S. Meçabih, B. Abbar, B. Bouhafs, A. Laref, First-principle calculations of electronic and positronic properties of AlGaAs2, Physica B: Condensed Matter, 396 (1-2), 169 (2007); https://doi.org/10.1016/j.physb.2007.03.033.

S.B. Donaev, F. Djurabekova, D.A. Tashmukhamedova, B.E. Umirzakov, Formation of nanodimensional structures on surfaces of GaAs and Si by means of ion implantation. Physica Status Solidi (c), 12(1‐2), 89 (2015); https://doi.org/10.1002/pssc.201400156.

B.E. Umirzakov, D.A. Tashmukhamedova, E.U. Boltaev, A.A. Dzhurakhalov, Obtaining of epitaxial films of metal silicides by ion implantation and molecular beam epitaxy. Materials Science and Engineering: B, 101(1-3), 124 (2003); https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00677-3.

B.E. Umirzakov, D.A. Tashmukhamedova, M.K. Ruzibaeva, F.G. Djurabekova, S.B. Danaev, Investigation of change of the composition and structure of the CaF2/Si films surface at the low-energy implantation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 326, 322 (2014); https://doi.org/10.1016/j.nimb.2013.10.094.

K.K. Boltaev, D.A. Tashmukhamedova, B.E. Umirzakov, Structure and electronic properties of nanoscale phases and nanofilms of metal silicides produced by ion implantation in combination with annealing. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 8(2), 326 (2014); https://doi.org/10.1134/S1027451014010108.

S. Donaev, G. Shirinov, B. Umirzakov, B. Donayev, S. Wang, Effect of Low-Energy Implantation of In+ Ions on the Composition and Electronic Structure of Single-Crystal GaP (111), Coatings, 14(10), 1231 (2024); https://doi.org/10.3390/coatings14101231.

T.S. Kamilov, A.S. Rysbaev, V.V. Klechkovskaya, A.S. Orekhov, B.D. Igamov, I.R. Bekpulatov, The influence of structural defects in silicon on the formation of photosensitive Mn4Si7–Si❬ Mn❭–Mn4Si7 and Mn4Si7–Si❬Mn❭–M heterostructures. Applied Solar Energy, 55(6), 380 (2019); https://doi.org/10.3103/S0003701X19060057.

S.B. Donaev, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov, Effect of Ar+-ion implantation on the composition and structure of the surface of CoSi2/Si (111) nanofilms. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 9(2), 406 (2015); https://doi.org/10.1134/S1027451015020263.

N.M. Mustafoeva, A.K. Tashatov, B.E. Umirzakov, M.B. Mamatova, On Si/NiSi2/Si (111) Heterostructures Obtained by Solid-Phase Deposition. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 18(6), 1415 (2024); https://doi.org/10.1134/S1027451024701337.

S.M. Hong, Y.S. Kim, H.S. Min, Y.J. Park, Characteristic potential method of noise calculation in semiconductor devices: calculation of 1/f noise in MOS transistors in the ohmic region. In Noise in Devices and Circuits, (5113), 267 (2003); https://doi.org/10.1117/12.488947.

M. Rizzo Piton, T. Hakkarainen, J. Hilska, E. Koivusalo, D. Lupo, H. V. A. Galeti, M. Guina. Optimization of Ohmic Contacts to p-GaAs Nanowires. Nanoscale Research Letters, 14(1), 344 (2019); https://doi.org/10.1186/s11671-019-3175-8.

R.R. LaPierre, M. Robson, K.M. Azizur-Rahman, P. Kuyanov. A review of III–V nanowire infrared photodetectors and sensors. Journal of Physics D: Applied Physics, 50(12), 123001 (2017); https://doi.org 10.1088/1361-6463/aa5ab3.

T.V. Hakkarainen, A. Schramm, J. Mäkelä, P. Laukkanen, M. Guina, Lithography-free oxide patterns as templates for self-catalyzed growth of highly uniform GaAs nanowires on Si (111), Nanotechnology, 26(27), 275301 (2015); https://doi.org 10.1088/0957-4484/26/27/275301.

H. Kawaura, T. Sakamoto, T. Baba, Observation of source-to-drain direct tunneling current in 8 nm gate electrically variable shallow junction metal–oxide–semiconductor field-effect transistors. Applied Physics Letters, 76(25), 3810 (2000); https://doi.org/10.1063/1.126789.

D. Lizzit, P. Khakbaz, F. Driussi, M. Pala, D. Esseni, Ohmic behavior in metal contacts to n/p-type transition-metal dichalcogenides: Schottky versus tunneling barrier trade-off. ACS Applied Nano Materials, 6(7), 5737 (2023); https://doi.org/10.1021/acsanm.3c00166.

B.E. Umirzakov, T.S. Pugacheva, A.T. Tashatov, D.A. Tashmukhamedova, Electronic structure and optical properties of CaF2 films under low energy Ba+ ion-implantation combined with annealing. Nuclear instruments & methods in physics research section B-beam interactions with materials and atoms, 166-167, 572 (2000); https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)01151-9.