Моделирование процессов образования пористого кремния и гомоэпитаксии на его поверхности

• Автор: Новиков, Павел Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ПК - пористый кремний
Р - пористость
к - постоянная Больцмана
е - заряд электрона
Б - фрактальная размерность
] - плотность тока
(3 - средний диаметр пор
Р - плотность потока молекулярного пучка
V - частота атомных осцилляций
10 - скорость образования зародышей п$ - поверхностная плотность атомов А - удельная площадь поверхности
11 - энергия активации перехода через границу раздела фаз Ус - энергия образования критического зародыша
ао - толщина монослоя - критическая плотность анодного тока 1*0 - дебаевский радиус экранирования ОПЗ - область пространственного заряда ДЛА - диффузионно лимитируемая агрегация ДБЭ - дифракция быст рых электронов БАХБ - малоугловое рассеяние рентгеновских лучей ЕХАББ - поглощение рентгеновских лучей МСВИ - масс-спектроскопия вторичных ионов

МАС - микроскопия атомных сил ММД - метод молекулярной динамики

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. СТРУКТУРНЫЕ, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТОГО
КРЕМНИЯ И ЕГО ПОВЕРХНОСТИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
§1.1 Экспериментальные методы исследования структуры пористого кремния
§1.2 Фрактальные свойства пористого кремния
§1.3 Существующие модели образования пористого кремния
1.3.1. Химические процессы при образовании ПК
1.3.2. Распределение потенциала в системе БЫЛ7 и условия образования пор
1.3.3. Модель Смита образования пористого кремния
1.3.4. Модель Беали
1.3.5. Модель Леманна образования макропор
1.3.6. Квантовая модель образования пористого кремния
§1.4 Численное моделирование образования пористого кремния
§1.5 Кинетика фазовых переходов в наноструктурах
1.5.1. Статистическая теория кристаллизации
§1.6 Свойства поверхности пористого кремния
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ
§2.1 Модель образования пористого кремния
2.1.1. Сильно легированный кремний р
2.1.2. Слабо легированный кремний р-типа
§2.2 Результаты численного моделирования на двумерной сетке
§2.3 Результаты численного моделирования на трехмерной сетке
§2.4 Распределение пористости по глубине пористого слоя
§2.5 Вычисление фрактальной размерности структур пористого кремния

легирующей примеси, то существует сложная взаимозависимость между Ун и Увсю Поэтому установленная связь неизвестных не дает ключа к пониманию процесса образования ПК, а только позволяет путем выбора соответствующих допущений выдвинуть качественное объяснение практически любой экспериментальной зависимости.
В качестве иллюстрации к запутанному поведению распределения напряжения приведем данные работы Гаспарда и др. [77]. В этой работе было показано, что в материале р-типа при постоянном токе приложенное напряжение корневым образом зависит от концентрации акцепторов: Уаос1Ча"ш. Аналогия с диодом Шоттки привела авторов [77] к выводу, что потенциал поверхности раздела 81/ОТ задается величиной Уясд. Однако граница области перехода от режима образования пор к режим}' электрополировки на диаграмме «плотность тока - концентрация ОТ» в двойном логарифмическом масштабе линейно зависит от ОТ%, что указывает на контролирующую роль слоя Гельмгольца. Дополнительный аргумент в пользу этого тезиса - независимость границы области перехода от типа легирования кремниевой подложки. На основании изложенных аргументов авторы [31] сделали вывод о необходимости учета обоих слоев в модели растворения кремния. Рассмотрев больцмановское распределение дырок на границе раздела Бь'НГ:
и подставив его в формулу (1.13), авторы [31] получили выражение для тока, зависящее от параметров как слоя Гельмгольца, так и ОПЗ:
Положив в этой формуле [8і], х, Ь постоянными, г=1, фактор Арениуса 60 мВ с учетом уравнения (1.12), авторы [31] получили формулу, удовлетворяющую эмпирическим ВАХ в режиме образования пор:
р8=роЄхрУ8Сіі/кТ)
(1.16)
і = пРкі{8і]х[НГ]у[ро]гехр(гтіУ8срУкТ)ехр(Рц'гіі/кТ)
(1.17)
І = Сехр( Vа)
(1.18)