THE ADSORPTION OF O2 ON FESI SURFACES

The initial adsorption stages and the interaction of oxygen on FeSi surfaces have been studied as a function of exposure and annealing temperature using a variety of techniques including HREELS, AES, LEED, XPS and UPS. O2 was found to adsorb dissociatively on the FeSi surfaces at room temperature. The whole adsorption process can be divided into four stages. Heating promotes the oxidation of Si, and a thin SiO2 overlayer is formed on the surface when annealed at 450-degrees-C, while all FeOx species are reduced. Models for adsorbed atomic O on the FeSi(100) surface exposed to different oxygen exposures have been put forward to account for the observed experimental results.

Characterization of optical properties of PtSi at 3.392 mu m from 300 K to 85 K and relation of morphological effects

PtSi/Si Schottky junctions, fabricated using a conventional technique of Pt deposition with a subsequent thermal anneal, are examined using X-ray diffraction, atomic force microscopy and a novel prism/gap/sample optical coupling system. With the aid of X-ray diffraction and atomic farce microscopy it is shown that a post-anneal etch in aqua regia is essential for the removal of an unreacted, rough surface layer of Pt, to leave a much smoother PtSi film. The prism/gap/sample or Otto coupling rig is mounted in a small UHV chamber and has facilities for remote variation of the gap (by virtue of a piezoactuator system) and variation of the temperature in the range of similar to 300 K - 85 K. The system is used to excite surface plasmon polaritons on the outer surface of the PtSi and thus produce sensitive optical characterisation as a function of temperature. This is performed in order to yield an understanding of the temperature dependence of phonon and interface scattering of carriers in the PtSi.

Effets des recuits ultra-rapides (10^5 K/s) sur la formation des siliciures métalliques en phase solide

La synthèse de siliciures métalliques sous la forme de films ultra-minces demeure un enjeu majeur en technologie CMOS. Le contrôle du budget thermique, afin de limiter la diffusion des dopants, est essentiel. Des techniques de recuit ultra-rapide sont alors couramment utilisées. Dans ce contexte, la technique de nanocalorimétrie est employée afin d'étudier, in situ, la formation en phase solide des siliciures de Ni à des taux de chauffage aussi élevés que 10^5 K/s. Des films de Ni, compris entre 9.3 et 0.3 nm sont déposés sur des calorimètres avec un substrat de a-Si ou de Si(100). Des mesures de diffraction de rayons X, balayées en température à 3 K/s, permettent de comparer les séquences de phase obtenues à bas taux de chauffage sur des échantillons de contrôle et à ultra-haut taux de chauffage sur les calorimètres. En premier lieu, il est apparu que l'emploi de calorimètres de type c-NC, munis d'une couche de 340 nm de Si(100), présente un défi majeur : un signal endothermique anormal vient fausser la mesure à haute température. Des micro-défauts au sein de la membrane de SiNx créent des courts-circuits entre la bande chauffante de Pt du calorimètre et l'échantillon métallique. Ce phénomène diminue avec l'épaisseur de l'échantillon et n'a pas d'effet en dessous de 400 °C tant que les porteurs de charge intrinsèques au Si ne sont pas activés. Il est possible de corriger la mesure de taux de chaleur en fonction de la température avec une incertitude de 12 °C. En ce qui a trait à la formation des siliciures de Ni à ultra-haut taux de chauffage, l'étude montre que la séquence de phase est modifiée. Les phases riches en m étal, Ni2Si et théta, ne sont pas détectées sur Si(100) et la cinétique de formation favorise une amorphisation en phase solide en début de réaction. Les enthalpies de formation pour les couches de Ni inférieures à 10 nm sont globalement plus élevées que dans le cas volumique, jusqu' à 66 %. De plus, les mesures calorimétriques montrent clairement un signal endothermique à haute température, témoignant de la compétition que se livrent la réaction de phase et l'agglomération de la couche. Pour les échantillons recuits a 3 K/s sur Si(100), une épaisseur critique telle que décrite par Zhang et Luo, et proche de 4 nm de Ni, est supposée. Un modèle est proposé, basé sur la difficulté de diffusion des composants entre des grains de plus en plus petits, afin d'expliquer la stabilité accrue des couches de plus en plus fines. Cette stabilité est également observée par nanocalorimétrie à travers le signal endothermique. Ce dernier se décale vers les hautes températures quand l'épaisseur du film diminue. En outre, une 2e épaisseur critique, d'environ 1 nm de Ni, est remarquée. En dessous, une seule phase semble se former au-dessus de 400 °C, supposément du NiSi2.

Diffusion pattern in MSi2 and M5Si3 silicides in group VB (M = V, Nb, Ta) and VIB (M = Mo, W) refractory metal-silicon systems

Group VB and VIB M-Si systems are considered to show an interesting pattern in the diffusion of components with the change in atomic number in a particular group (M = V, Nb, Ta or M = Mo, W, respectively). Mainly two phases, MSi2 and M5Si3 are considered for this discussion. Except for Ta-silicides, the activation energy for the integrated diffusion of MSi2 is always lower than M5Si3. In both phases, the relative mobilities measured by the ratio of the tracer diffusion coefficients, , decrease with an increasing atomic number in the given group. If determined at the same homologous temperature, the interdiffusion coefficients increase with the atomic number of the refractory metal in the MSi2 phases and decrease in the M5Si3 ones. This behaviour features the basic changes in the defect concentrations on different sublattices with a change in the atomic number of the refractory components.

Electronic structures and chemical bonding in transition metal monosilicides MSi (M=3d, 4d, 5d elements)

Bond distances, vibrational frequencies, electron affinities, ionization potentials, dissociation energies, and dipole moments of the title molecules in neutral, positively, and negatively charged ions were studied using the density functional method. Ground state was assigned for each species. The bonding patterns were analyzed and compared with both the available data and across the series. It was found that besides an ionic component, covalent bonds are formed between the metal s, d orbitals and the silicon 3p orbital. The covalent character increases from ScSi (YSi) to NiSi (PdSi) for 3d (4d) metal monosilicides, then decreases. For 5d metal monosilicides, the covalent character increases from LaSi to OsSi, then decreases. For the dissociation of cations, the dissociation channel depends on the magnitude of the ionization potential between metal and silicon. If the ionization potential of the metal is smaller than that of silicon, channel MSi+-> M++Si is favored. Otherwise, MSi+-> M+Si+ will be favored. A similar behavior was observed for anions, in which the dissociation channel depends on the magnitude of electron affinity.