Резистивное напыление хрома в кислороде + алюминий

[zitoss]

Всем привет.

 

Стоит задача производства тонкопленочных структур для криотемпературных измерений на оксидированной кремниевой подложке. С химией у меня плоховато, но необходимо разобраться что получается, помогите пожалуйста. Напыляем онзистивно из лодочек чистый алюминий и хром. Есть два варианта напыления и два совершенно разных результата.

 

1-ый вариант

1) Берем подложку со слоем SiO₂

2) Напыляем Al (12 нм)

3) Напыляем Cr (1.5 нм) в кислороде при давлении 4*10^-4 (мы считаем, что пылим Cr₂O₃)

4) Окисляем 20 мин в кислороде при давлении 1*10^-2

5) Напыляем Al (60 нм)

 

2-ой вариант

 

1) Берем подложку со слоем SiO₂

2) Напыляем Al (12 нм)

3) Напыляем Cr (1.5 нм) в вакууме (раб давление 5*10^-6)

4) Окисляем 20 мин в кислороде при давлении 1*10^-2

5) Напыляем Al (60 нм)

 

Все эти процессы производятся без разрыва вакуума.

 

Затем мы измеряем получаемые сопротивления пленок. В первом случае мы всегда получаем разрыв (т.е. наша структура - толстый изолятор), а во втором случае у нас имеется нормальное сопротивление ~ 100кОм (т.е. мы имеем туннельный барьер)

 

Что может происходить с Cr в процессе напыления его в кислороде (он ложится на Al)? Если кто-то имел похожий опыт, буду признателен за ответ.

Изменено 16 Февраля, 2013 в 23:21 пользователем zitoss

[aversun]

Что может происходить с Cr в процессе напыления его в кислороде (он ложится на Al)? Если кто-то имел похожий опыт, буду признателен за ответ.

Хром ложится на Al2O3

[zitoss]

То что Al в начальный момент окисляется - это да. Просто мы не совсем понимаем, почему такая большая разница. Возможно в процессе напыления в кислороде, Cr образует с Al какое-нибудь непроводящее соединение или возможно при напылении Cr в кислороде идет обменная реакция 2Al + Cr₂O₃ -> Al₂O₃ + 2Cr (алюминотермия).

Для подложки никаких дополнительных нагревателей нет. Спасибо.

[Shah]

мнение дилетанта:

а вы не думаете, что при втором режиме хром окисляется не весь, а только с поверхности? соответственно и толщина диэлектрика получается намного меньше? + вероятно окисление поверхности аллюминия добавляет толщину изолятора при первом варианте

вообще есть теоретическая толщина для данного изолятора, при которой тунелирование будет протекать?

Изменено 18 Февраля, 2013 в 08:04 пользователем Shah