Growth and microstructure of nanoscale amorphous carbon nitride films deposited by electron beam irradiation of 1, 2-diaminopropane

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 28, 2009, Pages 12345-12354

  Wnuk, Joshua D ^a   Gorham, Justin M ^a   Fairbrother, D Howard ^b  

^a Departments of Chemistry   (United States)

^b JOHNS HOPKINS UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORBATE LAYERS; AMORPHOUS CARBON NITRIDE FILMS; BOND CLEAVAGES; CHEMICAL COMPOSITIONS; DEPOSITED FILMS; DIAMINOPROPANE; ELECTRON BEAM IRRADIATION; ELECTRON BEAM-INDUCED DEPOSITION; ELECTRON EXPOSURE; HYDROGENATED CARBON; INCIDENT ELECTRONS; LOW ENERGY SECONDARY ELECTRONS; NANO SCALE; NANO-METER SCALE; POLYCRYSTALLINE; PRIMARY ELECTRON BEAMS; SECONDARY ELECTRONS;

AMORPHOUS CARBON; AMORPHOUS FILMS; CARBON FILMS; CARBON NITRIDE; CHEMICAL BONDS; CYANIDES; DEHYDROGENATION; ELECTRON BEAMS; ELECTRONS; GOLD; MICROSTRUCTURE; MOLECULAR BEAM EPITAXY; MOLECULES; NANOSTRUCTURED MATERIALS; SECONDARY EMISSION; SUBSTRATES; THICK FILMS; ULTRAHIGH VACUUM;

FILM GROWTH;

EID: 68149110384     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp900966m     Document Type: Article

References (101)

1. Spaeth, C.; Kuhn, M.; Chudoba, T.; Richter, F. Surf. Coat. Technol. 1999, 112, 140.
2. Jama, C.; Dessaux, O.; Goudmand, P.; Soro, J.-M.; Rats, D.; von Stebut, J. Surf. Coat. Technol. 1999, 116-119, 59.
3. Wei, B.; Zhang, B.; Johnson, K. E. J. Appl. Phys. 1998, 83, 2491.
4. Franceschini, D. F.; Achete, C. A.; Freire, J. F. L. Appl. Phys. Lett. 1992, 60, 3229.
5. Godet, C.; Conway, N. M. J.; Bouree, J. E.; Bouamra, K.; Grosman, A.; Ortega, C. J. Appl. Phys. 2002, 91, 4154.
6. Silva, S. R. P.; Robertson, J.; Amaratunga, G. A. J.; Rafferty, B.; Brown, L. M.; Schwan, J.; Franceschini, D. F.; Mariotto, G. J. Appl. Phys. 1997, 81, 2626.
7. Kim, J. H.; Ahn, D. H.; Kim, Y. H.; Baik, H. K. J. Appl. Phys. 1997, 82, 658.
8. Hauert, R.; Glisenti, A.; Metin, S.; Goitia, J.; Kaufman, J. H.; Loosdrecht, P. H. M. v.; Kellock, A. J.; Hoffman, P.; White, R. L.; Hermsmeier, B. D. Thin Solid Films 1995, 268, 22.
9. Khurshodov, A.; Kato, K.; Daisuke, S. J. Vac. Sci. Technol., A 1996, A14, 2935.
10. Silva, S. R. P.; Amaratunga, G. A. J.; Barnes, J. R. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 1477.
11. Li, J.; Zheng, W.; Gu, C.; Jin, Z.; Zhao, Y.; Mei, X.; Mu, Z.; Dong, C.; Sun, C. Carbon 2004, 42, 2309.
12. Qin, Z.; Wang, P.; Shen, H.; Mi, L.; Ying, X. Diamond Relat. Mater. 2005, 14, 1616.
13. Freire, F. L., Jr.; Franceschini, D. F. Thin Solid Films 1997, 293, 236.
14. Jang, H.-k.; Kim, G.; Lee, Y.-S.; Whangbo, S. W.; Whang, C. N.; Yoo, Y.-Z.; Kim, H. G. J. Korean Phys. Soc. 1999, 35, S399.
15. Denysenko, I. B.; Xu, S.; Long, J. D.; Rutkevych, P. P.; Azarenkov, N. A.; Ostrikov, K. J. Appl. Phys. 2004, 95, 2713.
16. Kim, J. H.; Kim, Y. H.; Choi, D. J.; Baik, H. K. Thin Solid Films 1996, 289, 79.
17. Liu, X. W.; Chan, L. H.; Hong, K. H.; Shih, H. C. Thin Solid Films 2002, 420-421, 212.
18. Lenardi, C.; Baker, M. A.; Briois, V.; Nobili, L.; Piseri, P.; Gissler, W. Diamond Relat. Mater. 1999, 8, 595.
19. Capezzuto, P.; Bruno, G. Pure Appl. Chem. 1988, 60, 633.
20. Jacob, W.; Hopf, C.; von Keudell, A.; Meier, M.; Schwarz- Selinger, T. ReV. Sci. Instrum. 2003, 74, 5123.
21. Schwarz-Selinger, T.; Meier, M.; Hopf, C.; von Keudell, A.; Jacob, W. Vacuum 2003, 71, 361.
22. von Keudell, A.; Jacob, W. Prog. Surf. Sci. 2004, 76, 21.
23. Hong, S.-H.; Douai, D.; Berndt, J.; Winter, J. Plasma Sources Sci. Technol. 2005, 14, 451.
24. Hayashi, Y.; Kamio, T.; Soga, T.; Kaneko, K.; Jimbo, T. Diamond Relat. Mater. 2005, 14, 970.
25. Gyorgy, E.; Mihailescu, I. N.; Baleva, M.; Abrashev, M.; Trifonova, E. P.; Szekeres, A.; Perrone, A. Mater. Sci. Eng., B 2003, 97, 251.
26. Liu, D.; Zhou, J.; Fisher, E. R. J. Appl. Phys. 2007, 101, 023304.
27. Liu, D.; Fisher, E. R. J. Vac. Sci. Technol., A 2007, 25 (2), 368.
28. Ennos, A. E. Br. J. Appl. Phys. 1954, 5, 27.
29. Watson, J. H. L. J. Appl. Phys. 1947, 18, 153.
30. Steward, R. Phys. ReV. 1934, 45, 488.
31. Gazzadi, G. C.; Frabboni, S. J. Vac. Sci. Technol., B 2005, 23, L1.
32. Toth, M.; Lobo, C. J.; Knowles, W. R.; Phillips, M. R.; Postek, M. T.; Vladar, A. E. Nano Lett. 2007, 7, 525.
33. Rack, P. D.; Fowlkes, J. D.; Randolph, S. J. Nanotechnology 2007, 18, 465602.
34. Choi, Y. R.; Rack, P. D.; Frost, B.; Joy, D. C. Scanning 2007, 29, 171.
35. Utke, I.; Hoffmann, P.; Melngailis, J. J. Vac. Sci. Technol., B. 2008, 26, 1197.
36. van Dorp, W. F.; Hagen, C. W. Appl. Phys. 2008, 104 (8), 081301/ 1-081301/42.
37. Van Dorp, W. F.; Van Someren, B.; Hagen, C. W.; Kruit, P.; Crozier, P. A. Nano Lett. 2005, 5, 1303.
38. Liang, T.; Stivers, A. Damage-free Mask Repair Using Electron Beam Induced Chemical Reactions. Proc. IRR 2002, 4688, 375.
39. Liang, T.; Frendberg, E.; Lieberman, B.; Stivers, A. J. Vac. Sci. Technol., B 2005, 23, 3101.
40. Edinger, K.; Becht, H.; Bihr, J.; Boegli, V.; Budach, M.; Hofmann, T.; Koops, H. W. P.; Kuschnerus, P.; Oster, J.; Spies, P.; Weyrauch, B. J. Vac. Sci. Technol., B 2004, 22, 2902.
41. Silvis-Cividjian, N.; Hagen, C. W.; Kruit, P. v. d; Stam, M. A.; Groen, H. B. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 3514.
42. Utke, I.; Hoffmann, P.; Berger, R.; Scandella, L. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 4792.
43. Tanaka, M.; Shimojo, M.; Mitsuishi, K.; Furuya, K. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2004, 78, 543.
44. Randolph, S. J.; Fowlkes, J. D.; Rack, P. D. Crit. ReV. Solid State Mater. Sci. 2006, 31, 55.
45. Silvis-Cividjian, N.; Hagen, C. W. AdV. Imaging Electron Phys. 2006, 143, 1.
46. Hoffman, P.; Utke, I.; Cicoira, F. Limits of 3-D Nanostructures Fabricated by Focused Electron Beam (FEB) Induced Deposition. Proc. IRR 2003, 5023, 4.
47. Perry, C. C.; Wolfe, G. M.; Wagner, A. J.; Torres, J.; Faradzhev, N. S.; Madey, T. E.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12740.
48. Wagner, A. J.; Vecitis, C.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4432.
49. Nakayama, N.; Wilson, S. C.; Stadelmann, L. E.; Lee, H.-L. D.; Cable, C. A.; Arumainayagam, C. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 7950.
50. Kimmel, G. A.; Orlando, T. M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 3282.
51. Kimmel, G. A.; Orlando, T. M. Phys. ReV. Lett. 1996, 77, 3983.
52. Lafosse, A.; Bertin, M.; Domaracka, A.; Pliszka, D.; Illenberger, E.; Azria, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 5564.
53. Swiderek, P.; Jäggle, C.; Bankmann, D.; Burean, E. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 303.
54. Swiderek, P. Eur. Phys. J. D 2005, 35, 355.
55. Breton, S.-P.; Michaud, M.; Jäggle, C.; Swiderek, P.; Sanche, L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 11240.
56. Weeks, L. D.; Zhu, L. L.; Pellon, M.; Haines, D. R.; Arumainayagam, C. R. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4815.
57. Harris, T. D.; Lee, D. H.; Blumberg, M. Q.; Arumainayagam, C. R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9530.
58. Klyachko, D.; Gantchev, T.; Huels, M. A.; Sanche, L. Spec. Publ. - R. Soc. Chem. 1997, 204, 85.
59. Klyachko, D. V.; Huels, M. A.; Sanche, L. Radiat. Res. 1999, 151, 177.
60. Wnuk, J. D.; Gorham, J. M.; Rosenberg, S. G.; Van Dorp, W. F.; Madey, T. E.; Hagen, C. W.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 287.
61. Wagner, A. J.; Wolfe, G. M.; Fairbrother, D. H. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3799.
62. Gorham, J.; Torres, J.; Wolfe, G.; d'Agostino, A.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 20379.
63. Carlo, S. R.; Torres, J.; Fairbrother, D. H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6148.
64. Gorham, J. M.; Wnuk, J. D.; Shin, M.; Fairbrother, H. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 1238.
65. NIST http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID)C78900&Units) SI&Mask)200#Mass-Spec.
66. Hammerum, S.; Kuck, D.; Derrick, P. J. Tetrahedron Lett. 1984, 25, 893.
67. Pouchert, C. The Aldrich Library of FT-IR Spectra; Aldrich: Milwaukee, WI, 1997; Vol. 1, p 454.
68. Hao, J.; Xu, T.; Liu, W. Mater. Sci. Eng., A 2005, 408, 297.
69. Khabasheksu, V. N.; Margrave, J. L.; Waters, K.; Schultz, J. A. Thin Solid Films 2001, 381, 62.
70. Zhang, M.; Nakayama, Y. J. Appl. Phys. 1997, 82, 4912.
71. Inamura, K.; Inoue, Y.; Ikeda, S. Surf. Sci. 1985, 155, 173.
72. Riedo, E.; Comin, F.; Chevrier, J.; Bonnot, A. M. J. Appl. Phys. 2000, 88, 4365.
73. Johansson, A.; Stafstrom, S. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3203.
74. Rodil, S. E.; Ferrari, A. C.; Robertson, J.; Milne, W. I. J. Appl. Phys. 2001, 89, 5425.
75. Kunze, D.; Peters, O.; Sauerbrey, G. Z. Angew. Phys. 1967, 22, 69.
76. Utke, I.; Hoffmann, P.; Meingailis, J. J. Vac. Sci. Technol., B 2008, 26, 1197.
77. Davies, B. M.; Craig, J. H., Jr. Surf. Interface Anal. 2003, 35, 1060.
78. Lozano, J.; Early, D.; Craig, J. H., Jr.; Wang, P. W.; Kimberlin, K. R. Surf. Interface Anal. 2005, 37, 366.
79. Xu, C.; Koel, B. E. Surf. Sci. 1993, 292, L803.
80. Rowntree, P. A.; Dugal, P.-C.; Hunting, D.; Sanche, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 4546.
81. Olsen, C.; Rowntree, P. A. J. Chem. Phys. 1998, 108, 3750.
82. Seshadri, K.; Froyd, K.; Parikh, A. N.; Allara, D. L.; Lercel, M. J.; Craighead, H. G. J. Chem. Phys. 1996, 100, 15900.
83. Huels, M. A.; Dugal, P.-C.; Sanche, L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 11168.
84. Swingler, D. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys. 1978, 27, 359.
85. Dennison, J. R.; Sim, A.; Thomson, C. D. IEEE Trans. Plasma Sci. 2006, 34, 2204.
86. Lin, Y.; Joy, D. C. Surf. Interface Anal. 2005, 37, 895.
87. Hoyle, P. C.; Cleaver, J. R. A.; Ahmed, H. Appl. Phys. Lett. 1994, 64, 1448.
88. Hoyle, P. C.; Cleaver, J. R. A.; Ahmed, H. J. Vac. Sci. Technol., B 1996, 14 (2), 662.
89. Botman, A.; deWinter, D. A. M.; Mulders, J. J. L. J. Vac. Sci. Technol., B 2008, 26, 2460.
90. Van Dorp, W. F.; Wnuk, J. D.; Madey, T. E.; Fairbrother, D. F.; Hagen, C. W. 2009, manuscript in preparation.
91. du Penhoat, M.-A. H.; Huels, M. A.; Cloutier, P.; Jay-Gerin, J.- P.; Sanche, L. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5755.
92. du Penhoat, M.-A. H.; Huels, M. A.; Cloutier, P.; Jay-Gerin, J.- P.; Sanche, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3270.
93. Rowntree, P. A. Surf. Sci. 1997, 390, 70.
94. Chappas, W. J.; Silverman, J. Radiat. Phys. Chem. 1980, 16, 437.
95. This assumes an inelastic mean free path of 2 nm for the Au(4f) photoelectrons.
96. The frequency of CdC, C-C, or CdN bonds are all below the approx. 1900 cm-1 cut off for the InSb detector.
97. Tabbal, M.; Christidis, T.; Isber, S.; Macrel, P.; El Khakani, M. A.; Chaker, M.; Amassian, A.; Martinu, L. J. Appl. Phys. 2005, 98, 044310.
98. Bernard, J.-M.; Quirico, E.; Brissaud, O.; Montagnac, G.; Reynard, B.; McMillan, P.; Coll, P.; Nguyen, M.-J.; Raulin, F.; Schmitt, B. Icarus 2006, 185, 301.
99. Imanaka, H.; Khare, B. N.; Elsila, J. E.; Bakes, E. L. O.; McKay, C. P.; Cruikshank, D. P.; Sugita, S.; Matsui, T.; Zare, R. N. Icarus 2004, 168, 344.
100. Botman, A.; Hesselberth, M.; Mulders, J. J. L. Microelectron. Eng. 2008, 85, 1139.
101. Alba de Sánchez, N.; Carrasco, C.; Prieto, P. Phys. B (Amsterdam, Neth.) 2003, 337, 318.