bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-6-5-13bsuir-4017Research ArticleСтатьиЕмкостные свойства пленочных структур из графитоподобного нитрида углеродаCapacitance of Film Structures Including Graphitic Carbon NitrideФамВ. Т.PhamV. T.

Фам Ван Тунг, асп. каф. микро- и наноэлектроники

220013 г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 25 792-66-37

Pham Van Tung, Postgraduate at the Department of Micro- and Nanoelectronics

220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 25 792-66-37

v.tu2103@gmail.comМаксимовС. Е.MaximovS. E.

Максимов С. Е., студ.

г. Минск

Maximov S. E., Student

Minsk

УткинаЕ. А.UtkinaE. A.

Уткина Е. А., канд. техн. наук, доц., доц. каф. микро- и наноэлектроники

г. Минск

Utkina E. A., Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at the Department of Micro- and Nanoelectronics

Minsk

ЧубенкоЕ. Б.ChubenkoE. B.

Чубенко Е. Б., д-р. физ.-мат. наук, доц., доц. каф. микро- и наноэлектроники

г. Минск

Chubenko E. B., Dr. of Sci. (Phys. and Math.), Associate Professor, Associate Professor at the Department of Micro- and Nanoelectronics

Minsk

БорисенкоВ. Е.BorisenkoV. E.

Борисенко В. Е., д-р физ.-мат. наук, проф., проф. каф. микро- и наноэлектроники

г. Минск

Borisenko V. E., Dr. of Sci. (Phys. and Math.), Professor, Professor at the Department of Micro- and Nanoelectronics

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics202428122024226513Copyright © Фам В.Т., Максимов С.Е., Уткина Е.А., Чубенко Е.Б., Борисенко В.Е., 20242024Фам В.Т., Максимов С.Е., Уткина Е.А., Чубенко Е.Б., Борисенко В.Е.Pham V.T., Maximov S.E., Utkina E.A., Chubenko E.B., Borisenko V.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/4017

Скоростным осаждением графитоподобного нитрида углерода (g-C3N4) из меламина на подложки из кремния (Si) и алюминия (Al), часть поверхности которых была покрыта оксидом – соответственно SiO2 или Al2O3, с поверхностными пленочными контактами из Al изготовлены структуры Al/g-C3N4/Si/Al, Al/g-C3N4/SiO2/Si/Al, Al/g-C3N4/Al и Al/g-C3N4/Al2O3/Al. На них при комнатной температуре измерены вольт-фарадные характеристики и зависимость емкости от частоты измерительного сигнала. Установлено, что диэлектрическая проницаемость g-C3N4 составляет 14 в структурах на кремнии и 9–10 в структурах на алюминии. Уменьшение диэлектрической проницаемости объясняется образованием Al2O3 на границе g-C3N4/Al в процессе осаждения g-C3N4, на что указывают результаты проведенного рентгенодифракционного анализа сформированных образцов.

Al/g-C3N4/Si/Al, Al/g-C3N4/SiO2/Si/Al, Al/g-C3N4/Al and Al/g-C3N4/Al2O3/Al structures were fabricated by rapid chemical vapor deposition of graphitic carbon nitride (g-C3N4) from melamine onto silicon (Si) and aluminum (Al) substrates partially coated with appropriate oxide – SiO2 or Al2O3 – and Al contacts deposited on the surface. Their capacitance-voltage characteristics and frequency dependence of the capacitance were measured at room temperature. It was found that the permittivity of g-C3N4 is 14 in structures on silicon and 9–10 in structures on aluminum. The decrease in permittivity is explained by the formation of Al2O3 at the g-C3N4/Al boundary during the deposition of g-C3N4, as indicated by the results of the X-ray diffraction analysis of the formed samples.

пленканитрид углеродаоксид алюминияоксид кремнияемкостьfilmcarbon nitridealuminium oxidesilicon oxidecapacitanceИсследования выполнены в рамках задания 1.4 Государственной программы научных исследований Республики Беларусь «Материаловедение, новые материалы и технологии». Авторы благодарят Д. И. Тишкевич за рентгенодифракционный анализ экспериментальных образцов.The research was carried out within the framework of task 1.4 of the State Program of Scientific Research of the Republic of Belarus “Materials Science, New Materials and Technologies”. The authors thank D. I. Tishkevich for the X-ray diffraction analysis of the experimental samples.ReferencesChen, Y. Graphitic Carbon Nitride Nanomaterials for High Performance Supercapacitors / Y. Chen, C. Lu // Carbon Neutralization. 2023. Vol. 2, No 5. P. 585–602. DOI: 10.1002/cnl2.87.Chen Y., Lu C. (2023) Graphitic Carbon Nitride Nanomaterials for High Performance Supercapacitors. Carbon Neutralization. 2 (5), 585–602. DOI: 10.1002/cnl2.87.Thermal Vapor Condensation of Uniform Graphitic Carbon Nitride Films with Remarkable Photocurrent Density for Photoelectrochemical Applications / J. Bian [et al.] // NanoEnergy. 2015. Vol. 15. P. 353–361. DOI: 10.1016/j.nanoen.2015.04.012.Bian J., Li Q., Huang C., Li J., Guo Y., Zaw M., et al. (2015) Thermal Vapor Condensation of Uniform Graphitic Carbon Nitride Films with Remarkable Photocurrent Density for Photoelectrochemical Applications. NanoEnergy. 15, 353–361. DOI: 10.1016/j.nanoen.2015.04.012.Chemical Vapor Deposition of 2D Crystallized g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> Layered Films / E. B. Chubenko [et al.] // J. Phys. Chem. 2022. Vol. 126, No 9. P. 4710–4714. DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c10561.Chubenko E. B., Kovalchuk N. G., Komissarov I. V., Borisenko V. E. (2022) Chemical Vapor Deposition of 2D Crystallized g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> Layered Films. J. Phys. Chem. 126 (9), 4710–4714. DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c10561.CVD-синтез пленок графитоподобного нитрида углерода из меламина / Е. Н. Ермакова [и др.] // Журнал неорганической химии. 2023. T. 68, № 2. C. 56–64.Ermakova E. N., Maksimovsky E. A., Yushina I. V., Kosinova M. L. (2023) CVD Synthesis of Graphitic Carbon Nitride Films from Melamine. Journal of Inorganic Chemistry. 68 (2), 56–64 (in Russian).Rapid Chemical Vapor Deposition of Graphitic Carbon Nitride Films / E. B. Chubenko [et al.] // Materialia. 2023. Vol. 28. DOI: 10.1016/j.mtla.2023.101724.Chubenko E. B., Maximov S. E., Bui C. D., Borisenko V. E., Pham V. T. (2023) Rapid Chemical Vapor Deposition of Graphitic Carbon Nitride Films. Materialia. 28. DOI: 10.1016/j.mtla.2023.101724.Боброва, Е. А. Особенности вольт-фарадных характеристик МОП-структур, обусловленные зарядом в окисле / Е. А. Боброва, Н. М. Омельяновская // Физика и техника полупроводников. 2008. Т. 42. № 11. С. 1380–1383.Bobrova E. A., Omelyanovskaya N. M. (2008) Capacitance-Voltage Characteristics of MOS Structures Caused by Charge in the Oxide. Physics and Technology of Semiconductors. 42 (11), 1380–1383 (in Russian).Кремниевые МОП-структуры с нестехиометрическими металлоксидными полупроводниками / Е. А. Тутов [и др.] // Журнал технической физики. 2006. Т. 76. № 12. С. 65–68.Tutov E. A., Ryabtsev S. V., Tutov E. E., Bormontov E. N. (2006) Silicon MOS Structures with Nonstoichiometric Metal Oxide Semiconductors. Journal of Technical Physics. 76 (12), 65–68 (in Russian).Особенности измерения диэлектрической проницаемости тонких пленок МДП-структур / К. А. Воротилов [и др.] // Вестник науки Сибири. 2011. Т. 1, № 1. С. 220–228.Vorotylov K. A., Luchnikov P. A., Podgorny V. U., Seregin D. S. (2011) Features of Measuring the Permittivity of Thin Films of MIS Structures. Bulletin of Science of Siberia. 1 (1), 220–228 (in Russian).Patra, P. C. Dielectric Constant of Thin Film Graphitic Carbon Nitride (g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>) and Double Dielectric Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> / P. C. Patra, Y. N. Mohapatra // Appl. Phys. Lett. 2021. Vol. 118, No 10. DOI: 10.1063/5.0045911.Patra P. C., Mohapatra Y. N. (2021) Dielectric Constant of Thin Film Graphitic Carbon Nitride (g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>) and Double Dielectric Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>. Appl. Phys. Lett. 118 (10). DOI: 10.1063/5.0045911.Graphitic Carbon Nitride (g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>)-Based Photocatalysts for Artificial Photosynthesis and Environmental Remediation: Are We a Step Closer to Achieving Sustainability? / W. J. Ong [et al.] // Chem. Rev. 2016. Vol. 116, No 12. DOI: 10.1039/D3SU00382E.Ong W. J., Tan L. L., Ng Y. H., Yong S. T., Chai S. P. (2016) Graphitic Carbon Nitride (g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>)-Based Photocatalysts for Artificial Photosynthesis and Environmental Remediation: Are We a Step Closer to Achieving Sustainability? Chem. Rev. 116 (12). DOI: 10.1039/D3SU00382E.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.