ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК НИКЕЛЯ НА КРЕМНИИ

Present work is devoted to determination the regularity of change of specific resistance and Schottky barrier height of nickel films on n-type silicon (111) at their rapid thermal treatment in the temperatures range from 200 to 550 °C. Nickel films of about 60 nm thickness were deposited by magnetron sputtering onto the silicon substrates having a resistivity of 0.58 to 0.53 Ohms×cm. The rapid thermal treatment was carried out in the range of 200 to 550 °C under heat balance mode by irradiating the backside of the substrates with non-coherent light flux in nitrogen ambient for 7 seconds. The thickness of the nickel films was determined by scanning electron microscopy. The sheet resistance of the samples was measured by a four-probe method. The Schottky barrier height was determined from I-V plots. It is shown that at a temperatureы of rapid thermal treatment of Ni/n-Si (111) 200–250 °C nickel will be transformed to Ni2Si, increasing in thickness by 1.15–1.33 times, specific resistance increases to 26–30 μOhm×cm, and Schottky barrier height decreases from 0.66 to 0.6 V. At a rapid thermal treatment temperature of 300°C the initial nickel film thickness increases by 1.93 times, the resistivity and Schottky barrier height decrease to 26–30 μOhm×cm and 0.59 V respectively due to the conversion of the Ni2Si into NiSi and the fixation of the barrier height by surface states at the silicidesilicon interface. Rapid thermal treatment of 350–550 °C transforms the original nickel film into NiSi, increases its thickness by 2.26–2.67 times, reduces its resistivity to 15–18 μOhm×cm and increases the Schottky barrier height to 0.62–0.64 V. The minimum defects and better reproducibility of electrophysical properties are characterized by NiSi films formed by rapid thermal treatment of nickel films on n-type silicon at a temperature of 400–450 °C. The results obtained can be used in the technology of integrated electronics products containing rectifying contacts.Работа посвящена установлению закономерности изменения удельного сопротивления и высоты барьера Шоттки пленок никеля на кремнии n-типа (111) при их быстрой термообработке в диапазоне температур от 200 до 550 °С. Пленки никеля толщиной порядка 60 нм наносили магнетронным распылением на кремниевые подложки с удельным сопротивлением 0,58–0,53 Ом×см. Быструю термообработку проводили в интервале от 200 до 550°С в режиме теплового баланса облучением обратной стороны подложек некогерентным световым потоком в среде азота в течение 7 с. Толщину пленок никеля определяли растровой электронной микроскопией. Поверхностное сопротивление образцов измеряли четырехзондовым методом. Высоту барьера Шоттки определяли методом вольтамперных характеристик. Показано, что при температурах быстрой термообработки Ni/n-Si (111) 200–250 °С Ni преобразуется в Ni2Si, увеличиваясь в толщине в 1,15–1,33 раза, удельное сопротивление увеличивается до 26–30 мкОм×см, а высота барьера Шоттки уменьшается с 0,66 до 0,6 В. При температуре быстрой термообработки 300 °С толщина исходной пленки никеля увеличивается в 1,93 раза, удельное сопротивление и высота барьера Шоттки снижаются до 26–30 мкОм×см и 0,59 В, соответственно, что обусловлено преобразованием Ni2Si в NiSi и фиксацией высоты барьера поверхностными состояниями на границе раздела силицида с кремнием. Быстрая термообработка при температурах 350–550 °С переводит исходную пленку никеля в NiSi, увеличивает ее толщинну в 2,26–2,67 раза, уменьшает ее удельное сопротивления до 15–18 мкОм×см, и увеличивает высоту барьера Шоттки до 0,62–0,64 В. Наименьшей дефектностью и лучшей воспроизводимостью электрофизических свойств характеризуются пленки NiSi, сформированные быстрой термообработкой пленок никеля на кремнии при температуре 400–450°С. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий интегральной электроники с выпрямляющими контактами

Effect of rapid thermal treatment tеmperature on electrophysical properties of nickel films on silicon

Работа посвящена установлению закономерности изменения удельного сопротивления и высоты барьера Шоттки пленок никеля на кремнии n-типа (111) при их быстрой термообработке в диапазоне температур от 200 до 550 °С. Пленки никеля толщиной порядка 60 нм наносили магнетронным распылением на кремниевые подложки с удельным сопротивлением 0,58–0,53 Ом×см. Быструю термообработку проводили в интервале от 200 до 550°С в режиме теплового баланса облучением обратной стороны подложек некогерентным световым потоком в среде азота в течение 7 с. Толщину пленок никеля определяли растровой электронной микроскопией. Поверхностное сопротивление образцов измеряли четырехзондовым методом. Высоту барьера Шоттки определяли методом вольтамперных характеристик. Показано, что при температурах быстрой термообработки Ni/n-Si (111) 200–250 °С Ni преобразуется в Ni2Si, увеличиваясь в толщине в 1,15–1,33 раза, удельное сопротивление увеличивается до 26–30 мкОм×см, а высота барьера Шоттки уменьшается с 0,66 до 0,6 В. При температуре быстрой термообработки 300 °С толщина исходной пленки никеля увеличивается в 1,93 раза, удельное сопротивление и высота барьера Шоттки снижаются до 26–30 мкОм×см и 0,59 В, соответственно, что обусловлено преобразованием Ni2Si в NiSi и фиксацией высоты барьера поверхностными состояниями на границе раздела силицида с кремнием. Быстрая термообработка при температурах 350–550 °С переводит исходную пленку никеля в NiSi, увеличивает ее толщинну в 2,26–2,67 раза, уменьшает ее удельное сопротивления до 15–18 мкОм×см, и увеличивает высоту барьера Шоттки до 0,62–0,64 В. Наименьшей дефектностью и лучшей воспроизводимостью электрофизических свойств характеризуются пленки NiSi, сформированные быстрой термообработкой пленок никеля на кремнии при температуре 400–450°С. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий интегральной электроники с выпрямляющими контактами. Present work is devoted to determination the regularity of change of specific resistance and Schottky barrier height of nickel films on n-type silicon (111) at their rapid thermal treatment in the temperatures range from 200 to 550 °C. Nickel films of about 60 nm thickness were deposited by magnetron sputtering onto the silicon substrates having a resistivity of 0.58 to 0.53 Ohms×cm. The rapid thermal treatment was carried out in the range of 200 to 550 °C under heat balance mode by irradiating the backside of the substrates with non-coherent light flux in nitrogen ambient for 7 seconds. The thickness of the nickel films was determined by scanning electron microscopy. The sheet resistance of the samples was measured by a four-probe method. The Schottky barrier height was determined from I-V plots. It is shown that at a temperatureы of rapid thermal treatment of Ni/n-Si (111) 200–250 °C nickel will be transformed to Ni2Si, increasing in thickness by 1.15–1.33 times, specific resistance increases to 26–30 μOhm×cm, and Schottky barrier height decreases from 0.66 to 0.6 V. At a rapid thermal treatment temperature of 300°C the initial nickel film thickness increases by 1.93 times, the resistivity and Schottky barrier height decrease to 26–30 μOhm×cm and 0.59 V respectively due to the conversion of the Ni2Si into NiSi and the fixation of the barrier height by surface states at the silicidesilicon interface. Rapid thermal treatment of 350–550 °C transforms the original nickel film into NiSi, increases its thickness by 2.26–2.67 times, reduces its resistivity to 15–18 μOhm×cm and increases the Schottky barrier height to 0.62–0.64 V. The minimum defects and better reproducibility of electrophysical properties are characterized by NiSi films formed by rapid thermal treatment of nickel films on n-type silicon at a temperature of 400–450 °C. The results obtained can be used in the technology of integrated electronics products containing rectifying contacts

Формирование силицида никеля быстрой термообработкой в режиме теплового баланса

The formation of nickel silicide layers on (111)-Si substrates during rapid thermal annealing in the heat balance mode was studied by the Rutherford backscattering method, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and electrophysical measurements. Nickel films of about 70 nm thickness were deposited by magnetron sputtering at room temperature. The rapid thermal treatment was carried out in a heat balance mode by irradiating the substrates backside with a non-coherent light flux of quartz halogen lamps in the nitrogen medium for 7 seconds up to the temperature range of 200 to 550 °C. The redistribution of nickel and silicon atoms to monosilicide NiSi composition starts already at a temperature of 300 °С and almost ends at a temperature of 400 °С. In the same temperature range, the orthorhombic NiSi phase with an average grain size of about 0.05–0.1 μm is formed. At a rapid thermal treatment temperature of 300 °C, two phases of silicides (Ni2 Si and NiSi) are formed, while a thin layer of unreacted Ni is retained on the surface. This fact can be explained by the high heating rate at the initial annealing stage, at which the temperature conditions of the NiSi phase formation occur earlier than the entire Ni layer manages to turn into the Ni2 Si phase. The layers with a simultaneous presence of three phases are characterized by a high roughness of the silicide-silicon interface. The dependence of the specific resistivity of nickel silicide layers shows an increase to the values of 26–30 μOhm · cm in the range of rapid thermal treatment temperatures of 200–250 °C and a subsequent decrease to the values of about 15 μOhm · cm at a rapid thermal treatment temperature of 400 °C. This value of specific resistivity is characteristic of the high conductivity of the NiSi phase and correlates well with the results of structure studies.Методами резерфордовского обратного рассеяния, рентгеновского фазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии и электрофизическими измерениями исследовано формирование слоев силицида никеля на пластинах (111)-Si при быстрой термической обработке в режиме теплового баланса. Слои никеля толщиной ~70 нм наносили магнетронным распылением при комнатной температуре. Быструю термообработку проводили в режиме теплового баланса путем облучения обратной стороны подложек некогерентным световым потоком кварцевых галогенных ламп в среде азота в течение 7 с до температуры от 200 до 550 °С. Установлено, что перераспределение атомов никеля и кремния до состава моносилицида NiSi начинается уже при температуре 300 °С и к температуре 400 °С практически завершается. В этом же диапазоне температур происходит формирование орторомбической фазы NiSi со средним размером зерен около 0,05–0,1 мкм. При температуре быстрой термообработки 300 °C происходит формирование двух силицидных фаз (Ni2 Si и NiSi), при этом на поверхности сохраняется тонкий слой непрореагировавшего Ni. Данный факт может объясняться высокой скоростью разогрева на начальной стадии отжига, при которой температурные условия формирования фазы NiSi наступают раньше, чем весь слой Ni успевает превратиться в фазу Ni2 Si. Слои с одновременным присутствием трех фаз характеризуются высокой шероховатостью границы раздела силицид–кремний. Зависимость удельного сопротивления слоев силицидов никеля демонстрирует рост до значений 26–30 мкОм · см в области температур быстрой термообработки 200–250 °С и последующее снижение до значений 15 мкОм · см при температуре быстрой термообработки 400 °С. Данная величина удельного сопротивления характерна для фазы NiSi с высокой проводимостью и хорошо коррелирует с результатами структурных исследований

Femtosecond laser scribing of sapphire at wavelength 1040 and 520 nm

Резка сапфира в настоящее время является одной из крупнейшей развивающейся области лазерной обработки материалов. Сапфир является одним из самых твердых прозрачных материалов. Его механические и оптические свойства сделали его идеальной и ценной основой для создания различных устройств, например, таких как защитные стекла для часов, дисплеи мобильных устройств, защитные стекла для камер и подложки для светодиодов и транзисторов. Среди существующих способов резки с помощью лазерных или алмазных инструментов, фемтосекундное лазерное скрайбирование является ногообещающей технологией, поскольку эта технология обладает уникальной способностью производить высоколокализованную объемную модификацию благодаря нелинейному поглощению. Резка сапфира твердотельными лазерами хорошо известна уже в течение многих лет и стала современным промышленным процессом. Однако скорость и качество процесса резки до сих пор ограничены, а эксплуатационные расходы относительно высоки. Целью работы, результаты которой представлены в рамках данной статьи, является улучшение скорости и качества резки. В статье описаны результаты исследования фемтосекундного лазерного скрайбирования сапфира при длинах волн 1040 и 520 нм с последующим жидкостным травлением в смеси азотной и плавиковой кислот для выявления формирующихся дефектов и трещин. Морфология поверхности сапфира, подвергнутого лазерной абляции, оценена методом сканирующей электронной микроскопии. Показано, что на основной частоте материал эффективно удаляется с поверхности, однако при этом формируются расходящиеся по поверхности трещины на расстояние до 40 мкм. Использование второй гармоники дало более аккуратные и глубокие резы по сравнению с основной частотой при той же энергии импульса, что обусловлено меньшей размерностью многофотонных процессов. При этом формируются анизотропные трещины, расходящиеся в объем материала. Таким образом, показаны возможности применения фемтосекундной лазерной абляции в технологических процессах скрайбирования для изготовления устройств на основе сапфира. Sapphire cutting is one of the largest markets in laser materials processing. Since sapphire is one of the hardest transparent materials its mechanical and optical properties made it the ideal choice for use in the production of various devices, such as LEDs and transistors, cover glasses of watches and mobile devices. Among existing laser- or diamond-based tools solutions, femtosecond laser scribing appear as a promising technology since this technology has the unique capacity to produce highly localized bulk modification owing to non-linear absorption. Sapphire cutting with solid-state lasers is well known for many years and has become a modern industrial process. However, achievable process speed and cut quality are still limited. The femtosecond laser scribing of sapphire was studied at wavelengths of 1040 and 520 nm, followed by wet etching in HNO3/HF solution to identify emerging defects. The morphology of the laser ablated sapphire surface was evaluated by scanning electron microscopy. It was shown that at the wavelength of 1040nm, the material was effectively removed from the surface; however, cracks on the surface were formed. The use of the second harmonic gave more accurate and deep cuts compared with the main frequency at the same conditions. At the wavelength of 520 nm, the cracks were formed anisotropically inside the volume of the material. Therefore, there is a potential application of the femtosecond laser scribing for the fabrication of sapphire-based devices

АММИАЧНАЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВАЯ ЭПИТАКСИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР AlGaN НА ПОДЛОЖКАХ САПФИРА

In order to develop a technology for the growth of Al(Ga)N-based heterostructures, the effect of different molecular beam epitaxy growth conditions on the properties of AlN and AlGaN layers was studied. The optimal conditions for the growth of AlN buffer layers were established, which made it possible to achieve a root mean square roughness as small as 0.7 nm. It was shown that an increase of AlN layer thickness leads to a decrease of density of edge dislocations, while no explicit dependence of the screw dislocation densityon the layer thickness was observed. The minimal obtained dislocations density values for 1.25μm-thick AlN layer were nedges = 5.9×109 cm-2 and nscrew = 2.2×107 cm-2 for edge and screw dislocations respectively. As a result of optimization of the AlGaN growth temperature, a series of 0.15μm-thick layers was grown, which showed stimulated emission at wavelengths λ = 330 nm, 323 nm, 303 nm, and 297 nm with threshold powerdensities of 0.7 MW/cm2, 1.1 MW/cm2, 1.4 MW/cm2 and 1.4 MW/cm2, respectively. The determined optimal epitaxy conditions for AlN and AlGaN layers were used to grow the AlGaN/GaN high electron mobility transistor structure on a sapphire substrate with two-dimensional electron gas, which had a mobility of 1950 cm2/(Vs) at a concentration of 1.15×1013 cm-2. The obtained results are important for creating of nitride-basedUV-emitting optoelectronic semiconductor devices, as well as high-power and high-frequency electronic devices.В работе с целью разработки технологии роста гетероструктур на основе Al(Ga)Nисследовалось влияние различных условий роста гетероструктур молекулярно-пучковой эпитаксией на свойства слоев AlN и AlGaN. Были установлены условия для роста буферных слоев AlN, которые позволили достигнуть среднеквадратичного значения величины шероховатостей 0,7 нм. Показано, что увеличение толщины слоя AlN приводит к уменьшению плотности краевых дислокаций, в то время как явной зависимости плотности винтовых дислокаций от толщины слоя не наблюдалось. Минимальные полученные значения плотности проникающих дислокаций для слоя AlN толщиной 1,25 мкм составили nкраев. = 5,9×109 см-2 и nвинт. = 2,2×107 см-2. В результате оптимизации температуры роста AlGaN была выращена серия слоев толщиной 0,15 мкм, показавших стимулированное излучение на длинах волн λ = 330 нм, 323 нм, 303 нм и 297 нм с пороговыми плотностями мощности 0,7 МВт/см2, 1,1 МВт/см2, 1,4 МВт/см2 и 1,4 МВт/см2 соответственно. Установленные условия эпитаксии слоев AlN и AlGaN на подложках сапфира были использованы для роста транзисторной структуры AlGaN/GaN на подложке сапфира с двумерным электронным газом, который имел подвижность 1950 см2/(Вс) при концентрации 1,15×1013 см-2. Полученные результаты важны для создания излучающих оптоэлектронных полупроводниковых приборов, работающих в УФ области спектра, а также приборов силовой и высокочастотной электроники на основе нитридов

Platelet and Neutrophil Responses to Gram Positive Pathogens in Patients with Bacteremic Infection

BACKGROUND: Many Gram-positive pathogens aggregate and activate platelets in vitro and this has been proposed to contribute to virulence. Platelets can also form complexes with neutrophils but little is however known about platelet and platelet-neutrophil responses in bacterial infection. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We added isolates of Gram-positive bacteria from 38 patients with a bacteremic infection to blood drawn from the same patient. Aggregometry and flow cytometry were used to assess platelet aggregation and to quantify activation of platelets, neutrophils, and platelet-neutrophils complexes (PNCs) induced by the bacteria. Fifteen healthy persons served as controls. Most isolates of Staphylococcus aureus, beta hemolytic streptococci, and Enterococcus faecalis induced aggregation of platelets from their respective hosts, whereas pneumococci failed to do so. S. aureus isolates induced platelet aggregation more rapidly in patients than in controls, whereas platelet activation by S. aureus was lower in patients than in controls. PNCs were more abundant in baseline samples from patients than in healthy controls and most bacterial isolates induced additional PNC formation and neutrophil activation. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: We have demonstrated for the first time that bacteria isolated from patients with Gram-positive bacteremia can induce platelet activation and aggregation, PNC formation, and neutrophil activation in the same infected host. This underlines the significance of these interactions during infection, which could be a target for future therapies in sepsis

EFFECT OF RAPID THERMAL TREATMENT ТЕMPERATURE ON ELECTROPHYSICAL PROPERTIES OF NICKEL FILMS ON SILICON

Present work is devoted to determination the regularity of change of specific resistance and Schottky barrier height of nickel films on n-type silicon (111) at their rapid thermal treatment in the temperatures range from 200 to 550 °C. Nickel films of about 60 nm thickness were deposited by magnetron sputtering onto the silicon substrates having a resistivity of 0.58 to 0.53 Ohms×cm. The rapid thermal treatment was carried out in the range of 200 to 550 °C under heat balance mode by irradiating the backside of the substrates with non-coherent light flux in nitrogen ambient for 7 seconds. The thickness of the nickel films was determined by scanning electron microscopy. The sheet resistance of the samples was measured by a four-probe method. The Schottky barrier height was determined from I-V plots. It is shown that at a temperatureы of rapid thermal treatment of Ni/n-Si (111) 200–250 °C nickel will be transformed to Ni2Si, increasing in thickness by 1.15–1.33 times, specific resistance increases to 26–30 μOhm×cm, and Schottky barrier height decreases from 0.66 to 0.6 V. At a rapid thermal treatment temperature of 300°C the initial nickel film thickness increases by 1.93 times, the resistivity and Schottky barrier height decrease to 26–30 μOhm×cm and 0.59 V respectively due to the conversion of the Ni2Si into NiSi and the fixation of the barrier height by surface states at the silicidesilicon interface. Rapid thermal treatment of 350–550 °C transforms the original nickel film into NiSi, increases its thickness by 2.26–2.67 times, reduces its resistivity to 15–18 μOhm×cm and increases the Schottky barrier height to 0.62–0.64 V. The minimum defects and better reproducibility of electrophysical properties are characterized by NiSi films formed by rapid thermal treatment of nickel films on n-type silicon at a temperature of 400–450 °C. The results obtained can be used in the technology of integrated electronics products containing rectifying contacts

AMMONIA MOLECULAR BEAM EPITAXY OF AlGaN HETEROSTRUCTURES ON SAPPHIRE SUBSTRATES

In order to develop a technology for the growth of Al(Ga)N-based heterostructures, the effect of different molecular beam epitaxy growth conditions on the properties of AlN and AlGaN layers was studied. The optimal conditions for the growth of AlN buffer layers were established, which made it possible to achieve a root mean square roughness as small as 0.7 nm. It was shown that an increase of AlN layer thickness leads to a decrease of density of edge dislocations, while no explicit dependence of the screw dislocation densityon the layer thickness was observed. The minimal obtained dislocations density values for 1.25μm-thick AlN layer were nedges = 5.9×109 cm-2 and nscrew = 2.2×107 cm-2 for edge and screw dislocations respectively. As a result of optimization of the AlGaN growth temperature, a series of 0.15μm-thick layers was grown, which showed stimulated emission at wavelengths λ = 330 nm, 323 nm, 303 nm, and 297 nm with threshold powerdensities of 0.7 MW/cm2, 1.1 MW/cm2, 1.4 MW/cm2 and 1.4 MW/cm2, respectively. The determined optimal epitaxy conditions for AlN and AlGaN layers were used to grow the AlGaN/GaN high electron mobility transistor structure on a sapphire substrate with two-dimensional electron gas, which had a mobility of 1950 cm2/(Vs) at a concentration of 1.15×1013 cm-2. The obtained results are important for creating of nitride-basedUV-emitting optoelectronic semiconductor devices, as well as high-power and high-frequency electronic devices