Научная тема: «СТРУКТУРНЫЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК SiCx И SnOx , СИНТЕЗИРОВАННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ»
Специальность: 05.27.01
Год: 2011
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  • Зависимость структуры, элементного и фазового состава имплантированных ионами 12С+ слоев Si от концентрации углерода проявляется в большем количестве Si-C-связей тетраэдрической ориентации и кристаллитов SiC в слоях SiC0,7 после отжига в сравнении со слоями SiC0,03, SiC0,12 и SiC0,4 с низким содержанием углерода и слоями SiC0,95 и SiC 14 с высокой концентрацией прочных кластеров.
  • Структурная модель слоя SiC0,12 после отжига при 1200°C представляет слой, в котором ~50% объема, свободного от С- и Si-C-кластеров, составляют кристаллиты Si со средним размером ~25 нм, 25% объема - кристаллиты (З-SiC размером ~5 нм и 25% - рекристаллизованный со стороны подложки с-Si.
  • Формирование Si-C-связей тетраэдрической ориентации в слоях с высокой концентрацией углерода SiC1,4, SiC0,95 и SiC0,7 обусловлено распадом прочных С- и Si-C-кластеров, в слоях SiC0,12 и SiC0,4 - распадом кластеров и одинарных Si-C-связей, в SiC0,03 - уменьшением количества оборванных связей атомов углерода.
  • Отличие оптических свойств слоев с низкой концентрацией углерода SiC0,03, SiC0,12 и SiC0,4 проявляется в отсутствии пика LO-фононов SiC в спектрах ИК-пропускания и смещении при 1000°С минимума пика ТО-фононов SiC в область выше 800 cм-1, характерного для тетраэдрических связей кристаллического SiC, что обусловлено малыми размерами кристаллитов SiC (≤ 3 нм) и увеличением вклада их поверхностей, содержащих укороченные Si-C-связи, в оптические свойства.
  • Эффект плазмо-стимулированной кристаллизации в процессе отжига предварительно обработанных водородной плазмой тлеющего разряда пленок SiC является следствием распада прочных С- и Si-C-кластеров при воздействии плазмы.
  • Уменьшение/увеличение электрического сопротивления пленок SnOx в области ниже/выше точки плавления Sn (231,9°С) обусловлено формированием/распадом проводящих цепочек из нанокристаллов (3-Sn.
  • Эффект увеличения пористости и прозрачности синтезированных методом маг-нетронного распыления пленок SnOx после обработки водородной плазмой тлеющего разряда в режиме "осаждение-отжиг-плазма-отжиг". Эффект роста поглощения в инфракрасной области длин волн в пленках SnO2 после отжига при температуре 200°С или обработки Н- или О-плазмами, обусловленный сегрегацией Sn.
  • Направленные изменения фазового состава, микроструктуры поверхности и физических свойств пленок SnOx при обработке Н- или О-плазмой позволяют существенно улучшить их прозрачность и газочувствительность.
Список опубликованных работ
1. Бейсенханов Н.Б. Кристаллизация слоев карбида кремния, полученных методом ионной имплантации // Поверхность. - 2010.- №10.- С.73-78.

2.Бейсенханов Н.Б. Влияние обработки в плазме (О2, Н2) на структуру и физические свойства пленок SnOx // Физика твердого тела. - 2011.- Т.53, вып.2. - С.364-370.

3.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Валитова И.В., Дмитриева Е.А., Жумагалиу-лы Д., Шиленко Е.А. Структурные исследования тонких слоев кремния, многократно имплантированных ионами углерода //Физика твердого тела. - 2006. - Т. 48, вып.7. -С. 1187-1200.

4.Бейсенханов Н.Б. Кристаллизация β-SiC в тонких слоях SiCx (x = 0,03-1,4), синтезированных многократной имплантацией ионов С в Si // Журнал технической физики. - 2011. - Т.81, №2. - С. 118-125.

5.Бейсенханов Н.Б., Мукашев Б.Н., Нусупов К.Х., Токмолдин С.Ж., Валитова И.В., Глазман В.Б., Аймагамбетов А.Б., Дмитриева Е.А. Исследование структурных превращений в тонких пленках SnOx // Поверхность. - №10. - 2005. - С.93-100.

6.Бейсенханов Н.Б. Исследования тонких слоев кремния с низкой концентрацией имплантированного углерода (SiC0,03 и SiC0,12) //Известия высших учебных заведений. Физика. - 2008. - Томск. госун-т. РФ. - 51, №11/3. - С.3-10.

7.Бейсенханов Н.Б. Влияние обработки в водородной плазме тлеющего разряда на структурные свойства тонких пленок SnOx и SiC1,4 //Цветные металлы. - 2010. -№4. - С.66-69.

8.Бейсенханов Н.Б. Структурный анализ слоев кремния имплантированных углеродом // Вестник ННГУ. - 2010. - Нижний Новгород. - № 1. - С. 46-56.

9.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Мить К.А., Глазман В.Б., Амреева З.М., Омарова З.Б. Формирование тонких слоев SiCx методами ионно-лучевого распыления и ионной имплантации // Труды VI Межд. конф. “Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах”. Томск: Изд. ТПУ. - 2008. - 1040 с.

10.Мухамедшина Д.М., Дмитриева Е.А., Мить К.А., Бейсенханов Н.Б.. Влияние термической и плазменной обработок на свойства тонких пленок SnO2 синтезированных золь-гель методом // Труды VI Межд. конф. “Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах”. Томск: Изд.ТПУ.- 2008.-1040с.

11.Beisenkhanov N.B. The structure investigation of thin silicon layers with low concentration of implanted carbon /Euras.Phys.Tech.Journal.- 2008. - V.5, 2(10). - Р.51-58.

12.Nussupov K.Kh., Beisenkhanov N.B., Valitova I.V., Mit’ K.A., Mukhamedshina D.M., Dmitrieva E.A. Structure properties of carbon implanted silicon layers // J. of Materials Science: Materials in Electronics. - 2008. - 19. - Р. 254-262.

13.Mukhamedshina D.M., Beisenkhanov N.B., Mit K.A., Botvin V.A., Valitova I.V. and Dmitrieva E.A.. Influence of plasma treatments on the properties in SnOx thin films // J. High Temperature Mat. Processes. - 2006. - V.10, Iss.4. - P.603-616.

14.Mukhamedshina D.M., Mit’ K.A., Beisenkhanov N.B., Dmitriyeva E.A. and Vali-tova I.V. Influence of plasma treatments on the microstructure and electrophysical properties of SnOx thin films synthesized by magnetron sputtering and sol-gel technique // J. of Materials Science: Materials in Electronics. - 2008. - 19. - Р. 382-387.

15.Nussupov K.Kh., Beisenkhanov N.B., Mit’ K.A., Mukhamedshina D.M., Am-reyeva Z.M. and Omarova Z.B. An influence of plasma treatment on structure properties of thin SiC films on Si // J. of High Temper.Mat.Processes.- V.14, Iss.1.- 2010.- P.183-194.

16.Mukashev B.N., Aimagambetov A.B., Mukhamedshina D.M., Beisenkhanov N.B., Mit’ K.A., Valitova I.V., Dmitrieva E.A. Study of structural, optical and electrical poperties of ZnO and SnO2 thin films // Superlattices and Microstructures.- 2007.- 42.- P.103-109.

17.Karapatnitski I.A., Mit’ K.A., Mukhamedshina D.M. and Beisenkhanov N.B. Optical, structural and electrical properties of tin oxide films prepared by magnetron sputtering // Surface & Coatings Technology. - 151-152. - 2002. - P.76-81.

18.Mukhamedshina D.M., Beisenkhanov N.B., Mit’ K.A., Valitova I.V. and Botvin V.A. Investigation of properties of thin oxide films SnOx annealed in various atmospheres // Thin Solid Films. - 2006. - 495, 1-2. - P. 316-320.

19.Mukhamedshina D.M., Beisenkhanov N.B., Mit’ K.A., Valitova I.V. and Botvin V.A. Influence of hydrogen plasma treatment on the structure and optical properties of tin oxides thin film produced by magnetron sputtering //Journal of High Temperature Material Processes. - V. 9, Iss. 2 - 2005. - Р. 323-333.

20.Tokmoldin S. Zh., Mukashev B.N., Beisenkhanov N.B., Aimagambetov A.B. and Ovcharenko I.V. Structural and optical properties of thin metal-oxide films (ZnO and SnOx) deposited on glass and silicon substrates // Materials Research Society (USA) symposium proceedings. - V. 864. - 2005. - P. 39-44.

21.Mukashev B.N., Tokmoldin S.Zh., Beisenkhanov N.B., Kikkarin S.M., Valitova I.V., Glazman V.B., Aimagambetov A.B., Dmitrieva E.A., Veremenithev B.M. Influence of structure changes of oxide films on their physical properties //Materials Science and Engineering. - B 118, Iss. 1-3. - 2005. - P. 164-169.

22.Nussupov K.Kh., Bejsenkhanov N.B. and J.Tokbakov. Investigation of Structure and Phase Transformations in Silicon Implanted by C at Room Temperature // Nucl. In-strum. and Meth. in Phys. Res. - B103. - 1995. - P. 161-174.

23.Nussupov K.Kh., Sigle V.O. and Bejsenkhanov N.B. Investigation of the formation of Si and SiC crystalline phases in room temperature C implanted Si //Nucl. Instrum. and Meth. in Phys.Res. - B82. - 1993. - P.69-79.

24.Nussupov K.Kh., Bejsenkhanov N.B., Tokbakov J, Gaigorodova T. V. and Jarikov S.K. The investigation of silicon implanted by high doses of carbon //Proc.of the 5th World Seminar on Heat Treatment and Surface Engineering.- 1995. - Isfahan, Iran. - Р.466-472.

25.Бейсенханов Н.Б. Структурный анализ слоев кремния с концентрацией имплантированного углерода SiC0,7 // Известия МОН РК. - НАН РК, серия физ.-мат. -2009. - №1. - С. 35-39.

26.Мухамедшина Д.М., Мить К.А., Дмитриева Е.А., Бейсенханов Н.Б. Влияние обработки в плазме (H2, O2) на свойства пленок SnOx, полученных методом магне-тронного распыления // Изв. МОН РК-НАН РК, сер.физ.-мат.- 2009.- № 1.- С.26-29.

27.Бейсенханов Н.Б. Структура тонких слоев SiC0,12, полученных методом ионной имплантации // Вестник КазНУ, серия физ. - №3(27). - 2008. - С. 99-105.

28.Бейсенханов Н.Б. Исследование структуры тонких слоев кремния с концентрацией имплантированного углерода NC/NSi = 0,03 //ҚазҰТУ хабаршысы - Вестник КазНТУ. - 2009, № 6. - С. 145-149.

29.Бейсенханов Н.Б. Исследование пленок (З-SiC на Si, синтезированных методом ионной имплантации // Вестник Караган.ун-та, сер.физ.- 2008.- 3(51).- С.30-34.

30.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Валитова И.В., Дмитриева Е.А., Шиленко Е.А. Структура слоев карбида кремния, полученных многократной ионной имплантацией // Вестник Нац. Акад. наук РК. - 2005. - №1. - С. 140-149.

31.Бейсенханов Н.Б. Кристаллизация карбида кремния в слоях кремния имплантированных высокими дозами углерода // Вестник Карагандинского университета, серия физика. - 2009. - №1(53). - С. 9-13.

32.Мухамедшина Д.М., Мить К.А., Дмитриева Е.А., Бейсенханов Н.Б. Оптические, структурные, электрические и газочувствительные свойства пленок SnOx, синтезированных магнетронным распылением и золь-гель методом // Вестник КазНУ, серия физ. - №3(27). - 2008. - С. 138-145.

33.Мухамедшина Д.М., Бейсенханов Н.Б., Мить K.A., Валитова И.В., Дмитриева Е.А., Ботвин В.А. Влияние термической обработки в различных атмосферах на оптические и структурные свойства тонких пленок оксида олова // Доклады НАН РК. -2007. - №6. - C. 21-26.

34.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Жариков С.К. Кристаллизация имплантированного углеродом (100)Si // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. - №6. -2003. - C. 80-86.

35.Мукашев Б.Н., Токмолдин С.Ж., Бейсенханов Н.Б., Овчаренко И.В., Глазман В.Б., Дмитриева Е.А. Структура тонких пленок SnOx, полученных методом ионно-лучевого осаждения // Вестник Нац. Академии наук РК. - №6. - 2004. - С. 156-160.

36.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Жариков С.К. Кластерная модель имплантированного углеродом (100)Si // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. -№6. - 2003. - C. 73-79.

37.Мухамедшина Д.М., Бейсенханов Н.Б., Мить К.А., Овчаренко И.В., Ботвин В.А. Влияние термической и плазменной обработок на свойства тонких пленок оксида олова // Вестник КазНУ. - №3(18). - 2004. - С.63-71.

38.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Жариков С.К. ИК-исследование (100)Si, имплантированного ионами углерода с энергией 40 кэВ // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. - №2. - 2003. - C. 13-18.

39.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Жариков С.К. ИК-спектроскопия имплантированного углеродом (100)Si // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. - №6. -2002. - C. 68-72.

40.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Жариков С.К. LO-фононы и их применение к анализу имплантированных углеродом слоев кремния // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. - №2. - 2002. - С. 88-93.

41.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б. Исследование типа проводимости кристаллитов кремния и карбида кремния в имплантированных углеродом слоях Si // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. - 1999. - 2. С. 20-24.

42.Дмитриева Е.А., Мухамедшина Д.М., Мить К.А., Бейсенханов Н.Б. Модификация наноструктурированных пленок оксида олова плазменной обработкой //Ядерная и радиационная физика: Материалы 6-ой междунар. конф. - 4-7 июня 2007. - Доклады в 3-х т. - Алматы: ИЯФ НЯЦ РК. - 2008. - Т.2 - 557 с.

43.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б. Выращивание углеродных пленок на поверхности кремния осаждением масс-сепарированных низкоэнергетических ионов С // Известия МОН РК - НАН РК, серия физ.-мат. - 1998. - 6. - С. 69-72.

44.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Мить К.А., Дмитриева Е.А., Валитова И.В. Структурный анализ имплантированных углеродом слоев кремния //Ядер.и рад. физ.: Мат.6-й межд.конф.- 2007. - Докл. 3 т.- Алматы: ИЯФ НЯЦ РК. - 2008. Т.2 - 557 с.

45.Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б., Мить К.А., Глазман В.Б., Амреева З.М., Омарова З.Б. Синтез тонких слоев карбида кремния методами ионно-лучевого распыления и ионной имплантации //Материалы 10-й межд.конф. “Физика твердого тела». - 2008. - Караганды, Казахстан. - Изд-во КарГУ. - 2008. - С.257-259.

46.Дмитриева Е.А., Мухамедшина Д.М., Мить К.А., Бейсенханов Н.Б. Изготовление и физические свойства наноразмерных пленок оксида олова //Доклады II Межд. науч.-практ.конф. ЖАС ҒАЛЫМ - 2007. - Тараз, 2007. - Т. 10. - С. 58-65.

47.Tokmoldin C.D, Beisenkhanov N.B., Takenov M.J., Aimagambetov A.B. Investigation of thin SnOX films on a glass substrate prepared by magnetron sputtering //Proc. of 2d Eurasian Conf. “Nucl.Science and its Application”.- 2002.- Almaty, Kazakhstan.- Presentations V.II “Radiation physics of solid state”.- Almaty.- 2003.- P.127-131.

48.Грицкова Е.В., Дмитриева Е.А., Мить К.А., Мухамедшина Д.М., Бейсенханов Н.Б. Исследование структуры поверхности и свойств пленок оксидов олова и цинка, синтезированных золь-гель методом // Ядерная и радиац.физика: Матер. 6-ой межд. конф.- 4-7 июня 2007.- Докл. в 3-х т.- Алматы: ИЯФ НЯЦ РК.- 2008.- Т.2.- 557 с.

49.Карапатницкий И.А., Бейсенханов Н.Б., Мить К.А., Мухамедшина Д.М. Cтруктурные свойства тонких пленок оксида олова на поликоре //3-я Межд.конф. «Ядерная и радиационная физика». - Алматы, Казахстан. - 2001. - C.360-361

50.Nussupov K.Kh., Beisenkhanov N.B., Ovcharenko I.V., Amreeva Z.M., Tnyshtyk-baiev K.B. The structure investigation of thin silicon layers of both high and low concentration of the implanted carbon //Proc. of 2nd Eur.Conf. “Nuclear Science and its Application”.- 2002.-Almaty, Kazakhstan.-V.II “Rad. Phys. of solid state”.- 2003.- P.291-298.

51.Nussupov K.Kh., Beisenkhanov N.B., Ovcharenko I.V., Amreeva Z.M., Kazdaev X.R. The structure investigation of thin silicon layers implanted by carbon ions with energy 40 keV. // Proc.of 2nd Eur.Conf. “Nuclear Science and its Application”. - 2002. – Almaty, Kazakhstan. – Vol. II “Radiation physics of solid state”. – Almaty. – 2003. - P. 299-305.