Влияние микро- и наноструктурирования на оптические свойства кремниевых слоев

• Автор: Мамичев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список часто используемых сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СЛОИСТЫХ КРЕМНИЕВЫХ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР

(обзор литературы)

1.1 Формирование щелевых кремниевых структур

1.1.1 Анизотропное жидкостное химическое травление

1.1.2 Реактивное ионно-плазменное травление

1.2 Оптические свойства щелевых кремниевых структур

1.2.1 Двулучепреломление света в щелевых кремниевых структурах

1.2.2 Комбинационное рассеяние света в щелевых кремниевых структурах
1.3 Оптические свойства одномерных слоистых кремниевых
структур
1.3.1 Одномерные фотонные кристаллы на основе щелевых кремниевых структур
1.3.2 Одномерные фотонные кристаллы на основе пористого кремния
1.4 Фотолюминесцентные свойства субмикронных структур и
наноструктур на основе кремния
1.5 Выводы из обзора литературы и постановка задачи
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ТЕОРЕТИЧЕСКОГО
АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕТНАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1 Образцы щелевых кремниевых структур
2.2 Образны многослойных структур на основе пористого кремния
2.3 Образцы щелевых кремниевых структур, подвергшихся
химическому травлению
2.4 Измерение спектров комбинационного рассеяния света

Измерение спектров многослойных структур на основе пористого кремния и показателей преломления образцов ЩКС в ИК диапазоне спектра
Измерение спектров фотолюминесценции щелевых кремниевых структур
Измерение спектров электронного парамагнитного резонанса образцов щелевых кремниевых структур
Расчет спектров отражения фотонных кристаллов на основе пористого кремния методом характеристических матриц Расчет эффективных показателей преломления и коэффициентов поглощения света для щелевых кремниевых структур с различной концентрацией свободных носителей заряда
КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА В КРЕМНИЕВЫХ МИКРОСТРУКТУРАХ
Усиление комбинационного рассеяния света в многослойных кремниевых структурах на основе пористого кремния Усиление комбинационного рассеяния света в щелевых кремниевых микроструктурах
Эффект слабой локализации света в щелевых кремниевых структурах
Усиление локальных колебаний молекул, адсорбированных в щелевые кремниевые структуры
Комбинационное рассеяние света в щелевых кремниевых структурах с различной концентрацией свободных носителей заряда
Зависимость интенсивности рамановского рассеяния света в кремниевых микроструктурах от интенсивности излучения накачки

ГЛАВА 4. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И ОПТИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕЛЕВЫХ КРЕМНИЕВЫХ МИКРОСТРУКТУР
4.1 Фотолюминесценция и ее поляризационные зависимости для щелевых кремниевых структур
4.2 Влияние обработки поверхности на рекомбинацию неравновесных носителей заряда в щелевых кремниевых структурах
4.3 Двулучепреломление в щелевых кремниевых структурах с различным уровнем легирующей примеси
4.4 Влияние фотовозбужденных носителей заряда на двулучепреломление щелевых кремниевых структур
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЯ ЩЕЛЕВЫХ
КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР НА ИХ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
5.1 Фотолюминесценция и комбинационное рассеяние света в наноструктурированных щелевых кремниевых структурах
5.2 Поляризационные зависимости интенсивности
фотолюминесценции для наноструктурированных щелевых кремниевых структур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

температуре и механическом напряжении в структуре. Так в работе [57] было проведено исследование механических напряжений в кремнии на сапфировых подложках при изучении процесса рекристаллизации и определена кристаллическая ориентация с-Бг В работах [58, 59] была продемонстрирована высокая точность определения локальной температуры в образцах с-Б1 методом КРС. Также, с помощью рамановской спектроскопии по сдвигу частоты и форме линий в спектре КРС можно определить размеры и форму наночастиц [48-51]. Это демонстрирует высокие возможности применения КРС в качестве неразрушающего метода для экспресс-анализа структурных свойств наноматериалов.
Широкое исследование КРС в г д х к г г ли кремнии началось в начале 1970-х годов. С помощью рамановской спектроскопии осуществлялось
исследование оптических фононов в с-Б1 при длинах волн возбуждающего излучения, лежащих в видимом диапазоне света. На рис. 1.15 представлены дисперсионные кривые для фононов в с-Б1 [44]; Наиболее
интенсивная линия в спектре КРС
соответствует рассеянию света на Рис. 1.15. Дисперсия фононов в кремнии [44]. трёхкратно вырожденном оптическом фононе в центре зоны Бриллюэна (точка Г'25).
Интенсивность рамановского рассеяния определяется эффективностью спонтанного рассеяния 5, которая связана, с интенсивностью возбуждающего света 1Р и полной мощностью комбинационного рассеяния света Рц, измеренной внутри телесного угла Ф, из объёма V:
(1.15)
Более детальный анализ КРС в кремнии требует учёта кристаллической симметрии материала. Пусть, Р(а5) - вектор наведённой поляризации, Е(сор) - вектор напряжённости возбуждающего электрического поля, а () - нормальная координата фонона. Тогда справедливо следующее соотношение:
К) = &х£у(®;,),
(1.16)