Моделирование процессов термического отжига и высокотемпературной карбонизации пористого кремния

• Автор: Золотов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Глава
1.1. Исторический подход к моделированию роста кристаллов, подход с использованием принципа “воИй-оп-воНй”
1.2. Быстрый метод расчета Максима
1.3. Моделирование процессов отжига пористого кремния
1.4. Методы расчета энергии активации поверхностной диффузии
1.5. Ограничения применения метода Монте-Карло при моделировании процессов роста кристаллов и осаждения атомов на их поверхность
1.6. Выводы
Глава
2.1. Применение метода Монте-Карло для расчета динамики атомарной системы. Простейшая схема моделирования и алгоритм ВКЬ
2.3. Алгоритм моделирования процессов адсорбции,
поверхностной и объемной диффузии атомов
2.5. Выводы
Глава
3.1. Моделирование изменения морфологии нанопор в процессе термического отжига
3.2. Влияние глубины пор на их морфологию в процессе термического отжига пористого кремния
3.3. Зависимость времени перекрывания пор от температуры пористого слоя
3.4. Моделирование отжига пористого слоя кремния в неоднородном температурном поле
3.5. Выводы
Глава
4.1 Определение коэффициентов объемной диффузии атомов и
степени карбонизации кремния
4.2 Результаты моделирования карбонизации пористого слоя
кремния толщиной 15 нм
4.3. Моделирование карбонизации длинных квантовых нитей в пористом кремнии
4.4. Влияние температуры подложки на процесс карбонизации пористого кремния
4.5. Влияние градиента температур на процесс карбонизации пористого кремния
4.6. Сравнение с экспериментальными данными
4.7. Выводы
Основные выводы
Список использованной литературы:
Актуальность темы
Научная область низкоразмерных полупроводниковых структур это бурно развивающаяся часть науки о материалах, которая имеет существенное технологическое приложение. Интерес ученых к пористому кремнию (ПК) явился результатом предположения, сделанного Конхэном в 1990-м году, о том, что эффективное видимое световое излучение от высокопористых материалов [1-7] появляется из-за квантового эффекта, вызванного уменьшением упорядоченных размеров [8 - 13]. Это особенно важно по трем причинам. Во-первых, потому что пористый кремний кремниевая структура, а объемный кремний не способен к излучению видимого света даже при криогенных температурах[14]. Во-вторых, светоизлучающие наноструктуры могут быть легко изготовлены без помощи какой-либо дорогостоящей литографической или эпитаксиальной техники, которая является общепринятым подходом для получения наноразмер-ных структур. В-третьих, кремний - самый технологически важный материал, известный человечеству и доминирующий в микроэлектронике.
Кроме того, интерес к пористому кремнию значительно возрос в связи с возможностью выращивать на его поверхности бездефектные эпитаксиальные пленки карбида кремния. Использование подложек ПК в гомо- и гетероэпитак-сиальной технологии позволяет существенно снизить внутренние механические напряжения в выращиваемых слоях [15, 16]. Для небольших рассогласований параметров решеток (< 2%) в ряде случаев удается практически полностью локализовать в объеме пористого материала деформации несоответствия, возникающие в гетероструктуре [17, 18]. Также, весьма перспективным является получение карбонизированного пористого кремния [19, 20], представляющего собой гетеросистему квантовых точек ЗС-БКЗ, выращенных на квантовых нитях кремния. Такой материал может быть использован для выращивания гетеро-эпитаксиальных слоев карбида кремния на пористом кремнии, а также является

ложения адсорбции на поверхности подложки, производился равновероятный случайный выбор одного их этих мест, а затем происходило осаждение атом из газовой фазы. Тип адсорбируемого атома определялся в соответствии с парциальными давлениями компонентов газа.
2) Каждый из каналов поверхностной диффузии объединял атомы, имеющие одинаковую энергию связи Е] и темп каждого такого канала определялся выражением:
где П] число атомов с энергией Е;. При попадании в один из каналов диффузии равновероятно определялась одна из частиц, ответственных за реализацию события из данной группы и осуществлялась ее диффузия на одно из свободных соседних мест.
3) Каналы объемной диффузии также как события поверхностной диффузии разделились на группы по значениям энергии Е и аналогично выбор определенного канала определялся темпом его осуществления:
где п, означает число 8ьС связей в группе и
Общий темп процессов в системе и время осуществления одного события следующие:
(2.11)
(2.12)
( в А
0 = N + £ ехр -~ф + ехр

PH- (2-13)
А
(2.14)
Парциальные вероятности каналов адсорбции, поверхностной и объемной