ATOMIC LAYER DEPOSITION AlMoxOy OF FILMS USING ALUMINUM TRICHLORIDE OR TRIMETHYLALUMINIUM AND QUANTUM CHEMICAL CALCULATIONS OF GROWTH, REDUCTION AND CONVERSION PROCESSES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A comparative analysis of the surface processes of atomic layer deposition (ALD) of AlMoxOy using H2O, molybdenum (VI) oxydichloride (MoO2Cl2), trimethylaluminium (Al(CH3)3, TMA) or aluminum chloride (AlCl3) was carried out. The difference between AlMoxOy's ALD processes was the use of TMA or AlCl3 as an aluminum precursor. XPS analysis of the deposited films revealed that the molybdenum content was lower than the aluminum content. Molybdenum in the oxidation state of Mo+6 and reduced forms of molybdenum (Mo+5 and Mo+4) were also found in the films; the ratio of the atomic concentration of Mo+6 to Mo+5 and Mo+4 in the case of the TMA process was 0.76 : 1, and in the case of AlCl3 — 6.3 : 1. The replacement of TMA with AlCl3 in the AlMoxOy ALD process has significantly reduced the amount of reduced Mo in films. To evaluate the thermodynamic parameters of film growth reactions, molybdenum reduction, and MoOx to AlOx conversion for ALD using AlCl3 and TMA, quantum chemical calculations using the DFT method were performed. According to the calculated data, AlMoxOy ALD using TMA is more thermodynamically advantageous in comparison with AlCl3 due to the greater reactivity of TMA.

About the authors

S. G Gadzhimuradov

Dagestan State University; The Institute of Geothermal and Renewable Energy Problems

Email: gadjimuradov.sadr1@gmail.com
a branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the United Institute of High Temperatures of the Russian Academy of Sciences Makhachkala, Russia; Makhachkala, Russia

S. S Etnisheva

Dagestan State University

Email: gadjimuradov.sadr1@gmail.com
Makhachkala, Russia

A. M Maksumova

Dagestan State University

Email: gadjimuradov.sadr1@gmail.com
Makhachkala, Russia

S. I Suleymanov

Institute of Physics of the Dagestan Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Email: gadjimuradov.sadr1@gmail.com
Makhachkala, Russia

I. M Abdulagatov

Dagestan State University; The Institute of Geothermal and Renewable Energy Problems

Email: gadjimuradov.sadr1@gmail.com

a branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the United Institute of High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Makhachkala, Russia; Makhachkala, Russia

A. I Abdulagatov

Dagestan State University

Author for correspondence.
Email: gadjimuradov.sadr1@gmail.com
Makhachkala, Russia

References

  1. Magkoev T.T., Mustafaeva D.G., Zadlishvili V.B. et al. // Materials. 2022. V. 15. P. 2245. https://doi.org/10.3390/ma15062245
  2. Харамирова Р.Н., Зайдман Н.М., Плясова Л.М. и др. // Кинетика и катализ. 1973. Т. 14. № 6. С. 1538.
  3. Haber J. The Role of Molybdenum in Catalysis / London: Climax Molybdenum Co., 1981. 479 p.
  4. Dondi M., Matteucci F., Baldi G. et al. // Dyes Pigm. 2008. V. 76. № 1. P. 179. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2006.08.021
  5. Davis B.E., Strandwitz N.C. // IEEE J. Photovolt. 2020. V. 10. № 3. P. 722. https://doi.org/10.1109/jphotov.2020.2973447
  6. Chowdhury S., Khokhar M.Q., Pham D.Ph. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2022. V. 11. № 1. P. 015004. https://doi.org/10.1149/2162-8777/ac4d83
  7. Erdemir A.A. // Tribol. Lett. 2000. V. 8. № 2–3. P. 97. https://doi.org/10.1023/A:1019183101329
  8. Erdemir A.A. // Surf. Coat. Technol. 2005. V. 200. № 5–6. P. 1792. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.08.054
  9. Matsumoto Y., Shimanouchi R. // Procedia Eng. 2016. V. 148. P. 158. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.507
  10. Малахова А.А. // Изв. СПбГТИ (ТУ). Т. 1. № 27. С. 14.
  11. Кольцов С.И., Алесковский В.Б. // Журн. физ. химии. 1968. Т. 42 С. 1210
  12. Алесковский В.Б. // Журн. прикл. химии. 1974. Т. 47. № 10. С. 2145.
  13. Алесковский В.Б. Химия надмолекулярных соединений: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 1996. 256 с.
  14. Малахова А.А., Малков А.А., Соснов Е.А. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69, № 3. С. 294. https://doi.org/10.31857/s0044457x24030046
  15. Popov G., Mattinen M., Vibervaara A. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2025. Vol. 43. № 3. P. 030801. https://doi.org/10.1116/6.0004320
  16. George S.M. // Chem. Rev. 2010. V. 110. P. 111. https://doi.org/10.1021/cr900056b
  17. Максумова А.М., Бодалёв Н.С., Сулейманов С.И. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 4. С. 384. https://doi.org/10.31857/S0002337X2304005X
  18. Максумова А.М., Бодалёв Н.С., Абдуласатов Н.М. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. С. 110
  19. Maksumova A.M., Bodalev I.S., Gadzhimuradov S.G. et al. // Russ. J. Appl. Chem. 2024. V. 97. № 7. P. 595. https://doi.org/10.1134/S1070427224070024
  20. De Castro I.A., Datta R.S., Ou J.Z. et al. // Adv. Mater. 2017. V. 29. № 40. P. 1701619. https://doi.org/10.1002/adma.201701619
  21. Етмишева С.С., Гаджимурадов С.Г., Максумова А.М. и др. // Тезисы докл. конференции Кузнецовские чтения–2024, Новосибирск. 2024. С. 21.
  22. Neese F., Wennmohs F., Becker U. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 224108. https://doi.org/10.1063/5.0004608.21
  23. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 1396. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  24. Weigend F., Ahlrichs R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. № 18. P. 3297. https://doi.org/10.1039/b508541a
  25. Гаджимурадов С.Г., Сулейманов С.И., Максумова А.М. и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 68. № 3. С. 50. https://doi.org/10.6060/rvkt.20256803.7132
  26. Дроздов Е.О., Гукова А.Н., Дубровенский С.Д. et al. // Журн. общ. химии. 2016. Т. 86. С. 1551. https://doi.org/10.36807/1998-9849-2022-63-89-35-44
  27. Baltrusaitis J., Mendoza-Sanchez B., Fernandez V. et al. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 326. P. 151. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.11.077
  28. Choi J.G., Thompson L.T. // Appl. Surf. Sci. 1995. V. 93. № 2. P. 143. https://doi.org/10.1016/0169-4332(95)00317-7
  29. Clayton C.R., Lu Y.C // Surf. Interface Anal. 1989. V. 14. № 1–2. P. 66.
  30. Етмишева С.С., Максумова А.М., Гаджимурадов С.Г. и др. // Тезисы докл. XV Конференции молодых ученых по общей и неорганической химии ИОНХ РАН. Москва, 2025 г. С. 109.
  31. Oh I., Sandoval T.E., Liu T., et al. // J. Am. Chem. Soc. 2022. V. 144. № 26. P. 11757. https://doi.org/10.1021/jacs.2c03752
  32. Juppo M., Alen P., Riihelä M. et al. // Chem. Vap. Deposition. 2001. V. 7. № 5. P. 211. https://doi.org/10.1002/1521-3862(200109)7:5<211::AID-CVDE211>3.0.CO;2-L

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».