Diffusion Processes in Ti–Si Systems during Silicide Formation

Two methods of creation of the TiSi₂(C54) stable phase are reviewed, and their comparison is considered. The formation of the structure of TiSi₂(C54) nanosize films on monocrystalline Si is studied. As shown, the TiSi₂(C54) formation is carried out faster (≅ 55 s) by low-energy thermion deposition (LETD) of Ti on mono-Si than by magnetron sputtering with post-annealing of 150 s and more. As noted, the electrical-resistivity value for TiSi₂(C54) nanosize film deposited by LETD is equal to ρv = 13.5 μΩ∙cm, and with magnetron sputtering, it is equal to ρv = 24 μΩ∙cm. A phenomenological model for titanium disilicide formation on mono-Si by low-energy thermion deposition of titanium is proposed.Розглянуто дві методи формування стабільної фази TiSi₂(C54). Вивчено формування структури нанорозмірних плівок TiSi₂(C54) на монокристалічному кремнії. Показано, що формування TiSi₂(C54) відбувається швидше (≅ 55 с) за допомогою низькоенергетичної термоіонного осадження (НТІО) Ti на монокристалічний Si, аніж магнетронним напорошенням із подальшим відпалом (150 с і більше). Встановлено, що величина електричного опору для нанорозмірної плівки TiSi₂(C54), одержаної за допомогою НТІО, складає ρv = 13.5 μΩ∙cм, а при магнетронному напорошенні та подальшому відпалі — ρv = 24 μΩ∙cм. Запропоновано феноменологічну модель для формування дісиліциду титану на монокристалічному кремнії при НТІО титану.Рассмотрены два метода формирования стабильной фазы TiSi₂(C54). Изучено формирование структуры наноразмерных плёнок TiSi₂(C54) на монокристаллическом кремнии. Показано, что формирование TiSi₂(C54) происходит быстрее (≅ 55 с) при помощи низкоэнергетического термоионного осаждения (НТИО) Ti на монокристаллический Si, чем магнетронным напылением с последующим отжигом (150 с и более). Óстановлено, что величина электрического сопротивления для наноразмерной плёнки TiSi₂(C54), полученной при помощи НТИО, составляет ρv = 13.5 μΩ∙см, а при магнетронном напылении и последующем отжиге — ρv = 24 μΩ∙см. Предложена феноменологическая модель для формирования дисилицида титана на монокристаллическом кремнии при НТИО титана

Optical and Magnetooptical Spectroscopy of the Nanostructural Multilayered Films: Possible Applications

The aim of the paper is to show the potential of the spectroscopic ellipsometry and magnetooptical (MO) spectroscopy for probing of the multilayered films (MLF) with sublayer thickness of about a few nanometres. The main approach applied by us is based on the comparison of the experimental optical and MO properties with the simulated ones based on various models of the MLF. Specifically, as shown, such an approach can be useful for studying the nature of unusual MO properties and the interfaces in MLF comprising the noble and 3d-transition metals (3d-TM). The high sensitivity of the applied spectroscopic methods for the monitoring of the solid-state reactions in the 3d-TM/Si MLF induced by ion-beam treatment or by thermal annealing is also demonstrated. The optical properties of various silicides formed spontaneously or induced by various treatments at interfaces are evaluated experimentally and compared with the results of first-principle calculations.В данной работе показаны возможности спектральной эллипсометрии и магнитооптической (МО) спектроскопии для изучения структуры и особенностей физических свойств многослойных металлических пленок (МСП) с толщинами составляющих слоев порядка единиц нанометров. Основной подход исследования базируется на сравнении экспериментально измеренных оптических и МО свойств МСП с модельными, полученными для различных моделей структуры МСП. Было показано, что данный подход позволяет выяснить природу необычных МО свойств, а также структуру интерфейсной области в МСП, состоящих из слоев благородных и 3d-переходных металлов (ПМ). Также в работе продемонстрирована высокая чувствительность спектральной эллипсометрии для изучения твердотельных реакций в МСП 3d-ПМ/Si, вызванных ионной бомбардировкой или термическим отжигом. Оптические свойства различных силицидов 3d-ПМ, сформированных спонтанно либо в результате различных воздействий на МСП, были изучены экспериментально и сравнены с результатами теоретических первопринципных расчетов.В даній роботі показані можливості спектральної еліпсометрії та магнітооптичної (МО) спектроскопії для вивчення структури та особливостей фізичних властивостей багатошарових металевих плівок (БШП) з товщинами складаючих їх шарів порядку одиниць нанометрів. Основний підхід дослідження базується на порівнянні експериментально одержаних оптичних та МО властивостей БШП з модельними, що були одержані для різних моделей структури БШП. Було показано, що даний підхід дозволяє визначити природу незвичайних МО властивостей, а також природу інтерфейсної області БШП, що складаються з шарів благородних та 3d-перехідних металів (ПМ). В роботі також паказана висока чутливість спектральної еліпсометрії для вивчення твердотільних реакцій в БШП 3d-ПМ/Si, зумовлених іонним бомбардуванням або термічним відпалом. Оптичні властивості різних силіцидів 3d-ПМ, що було зформовані спонтанно або завдяки зовнішньому впливу, були вивчені експериментально та порівняні з результатами теоретичних першопринципних розрахунків

Multilayer film heterostructures. Silicides

The formation of heterostructures based on nanoscale silicide films in limiting states are exemplified. The nanoscale silicide films of a required phase composition are shown to be obtainable by formation of specific zones, different type interlayers referred to as the diffusion-controlling layers between the metal layer and substrate (silicon single crystal).Подано приклади отримання гетероструктур на основі нанорозмірних силіцидних плівок у граничних станах. Показано, що отримання нанорозмірних силіцидних плівок необхідного фазового складу забезпечується формуванням між шаром металу і підкладкою (монокристалом кремнію) особливих зон, прошарків різного типу - дифузійноконтролюючих шарів.Показаны примеры получения гетероструктур на основе наноразмерных силицидных пленок в предельных состояниях. Показано, что получение наноразмерных силицидных пленок необходимого фазового состава обеспечивается формированием между слоем металла и подложкой (монокристаллом кремния) особенных зон, прослоек разного типа - диффузионно-контролирующих слоев