Kinetics and thermodynamics of Si(111) surface nitridation in ammonia

Van der Waals and Graphene-Like Layers of Silicon Nitride and Aluminum Nitride

“…As shown in work [25], at the formation of the structure (8 × 8), the main role is played by mobile silicon adatoms (Si a ), which are in equilibrium with the surface of the silicon crystal at a given temperature, and the heat of the mobile adatoms formation is 1.7 eV. The existence of mobile adatoms is well known, for example, in the temperature range of about 1000°C, and mobile silicon adatoms provide movement of steps on the surface, the formation and/or disappearance of two-dimensional islands, and participate in oxidation processes and other surface reactions [27][28][29].…”

“…In our experiments, the nitridation of the silicon surface is started by the onset of ammonia flux onto the clean Si (111) substrate heated to temperatures above 750°C [25]. Two different stages of the silicon nitridation were distinguished by reflection high energy electron diffraction (RHEED): the first stage is a fast formation of the (8 × 8) structure and the following stage is a slow formation of amorphous Si 3 N 4 phase.…”

“…(a) RHEED pattern of the structure(8 × 8) appeared on the Si (111) substrate after its exposure to 10 sccm ammonia flux for 6 s at temperature of 1050°C; (b) the behavior of fractional (0 3/8) spot intensities at different substrate temperatures, from[25]. The insetFigure 1bshows approximation of the kinetic curve taken at T = 1050°C (gray, solid) by the exponential function (red, dash).…”

Формирование графеноподобного слоя SiN на поверхности (111)Si

“…В работах [11][12][13] не было предложено моделей атомного строения структуры SiN-(8 × 8), однако дифракционный рефлекс (0 11/8), наблюдаемый в дифракции медленных электронов (ДМЭ), рассматривался как фундаментальный рефлекс от новой фазы. В дальнейшем изучению структуры SiN-(8 × 8), возникающей на поверхности (111)Si, уделялось большое внимание, были обнаружены и описаны ее " модификации", такие как (8/11 × 8/11), (8/3 × 8/3) [14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33] Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты РФФИ № 17-02-00947, 18-52-00008).…”

“…Поэтому образование промежуточной структуры SiN-(8 × 8) до образования аморфной фазы Si 3 N 4 -это необычный процесс, требующий тщательного изучения. Нам известны всего несколько работ по кинетике образования структур (8 × 8), (8/11 × 8/11), (8/3 × 8/3) (см., например, работы[17,32,33]). Однако в этих работах исследованы более поздние стадии нитридизации включая стадии образования аморфного Si 3 N 4 .…”