Terbium oxide films have been grown on Si(111) substrates by decomposition of Tb(dpm) 3 vapor in argon flow at Tb(dpm) 3 source temperatures of 170 and 190°C and substrate temperatures from 470 to 550°C. The films have been annealed in air at temperatures of 400, 650, and 800°C. X-ray diffraction characterization results show that the films grown by chemical vapor deposition consist of cubic Tb 2 O 3 . The films annealed in air at 650 and 800°C are isostructural with Tb 4 O 7 , and those annealed at 400°C are isostructural with Tb 11 O 20 . According to X-ray photoelectron spectroscopy data, the 9-nm-thick surface layer of the Tb 2 O 3 film has the correct stoichiometry O: Tb = 1.48, whereas the film annealed at 800°C has O: Tb = 1.85. Raman spectroscopy data demonstrate that the concentration of carbon-containing species on the surface of the films decreases with decreasing substrate temperature and can be brought to zero by air annealing at 800°C.

Изучена кинетика процесса химического осаждения пленок оксида тербия из паров комплексного соединения Tb(dpm)3. При осаждении в температурной области 465–560°C формируются пленки толщиной 25–360 нм. Морфология пленок при парциальном давлении прекурсора до 13 Па в атмосфере аргона представлена гладкой поверхностью с отдельными островками. Более высокие давления прекурсора приводят к образованию плотных островковых пленок. В интервале температур осаждения 465–560°C процесс протекает в переходной области между кинетическим режимом с эффективной энергией активации 190 ± 15 кДж/моль и адсорбционным режимом с энергией активации 38 ± 5 кДж/моль. Порядок реакции по прекурсору равен 0.8.

Пленки оксида тербия получены на подложках Si (111) разложением паров Tb(dpm)3 в токе аргона при температурах Tb(dpm)3 170 и 190°C и температурах подложек 470–550°C. Отжиг пленок проводили на воздухе при температурах 400, 650 и 800°C. Методом РФА установлено, что пленки, полученные методом химического осаждения из газовой фазы, состоят из кубического оксида Tb2O3, пленки, отожженные на воздухе при 650 и 800°C, имеют структуру оксида Tb4O7, при 400°C – структуру Tb11O20. Согласно данным РФЭС, поверхностный слой пленки Tb2O3 толщиной 9 нм имеет правильное отношение O : Tb = 1.48, а у пленки, отожженной при 800°C, O : Tb = 1.85. По данным КР-спектроскопии, концентрация углеродсодержащих фрагментов на поверхности пленок уменьшается с понижением температуры подложки, а отжиг при 800°C на воздухе позволяет полностью от них избавиться.

We have studied the kinetics of terbium oxide chemical vapor deposition using the Tb(dpm)3 complex. At substrate temperatures in the range 465–560°C, films ranging in thickness from 25 to 360 nm have been obtained. At precursor partial pressures below 13 Pa in an argon atmosphere, the films had smooth surfaces with separate islands. Higher precursor pressures led to the formation of dense island films. At deposition temperatures in the range 465–560°C, the process was found to switch from kinetically limited, with an effective activation energy of 190 ± 15 kJ/mol, to adsorption-limited, with an activation energy of 38 ± 5 kJ/mol. The order of the reaction with respect to the precursor was determined to be 0.8.