Получение и свойства ультратонких пленок аморфного кремния и многослойных периодических наноструктур на их основе

• Автор: Казанцева, Инга Александровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 213 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ.
СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
1.1. Понятие аморфной “сверхрешетки”
1.2. Зонная структура аморфных МНС
1.2.1. Зонная диаграмма одиночного слоя a-Si:H/Si
1.2.2. Зонная диаграмма МНС a-Si:H/a-SiC:H
1.2.3. Зонная диаграмма ДБ-структуры a-Si:H/a-Si3N4:H
1.2.4. Зонная диаграмма МНС a-Si/a-Ge:H
1.3. Условия размерного квантования в аморфных МНС
1.4. Свойства МНС на основе a-Si:H
1.4.1. Структурные свойства МНС
1.4.1.1. Свойства границ раздела
1.4.1.2. Свойство периодичности
1.4.2 Оптические свойства аморфных МНС
1.4.3. Параллельный электронный транспорт в аморфных МНС
1.4.4. Вертикальный электронный транспорт в аморфных МНС
1.4.5. Фотолюминесценция в аморфных МНС
1.5. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНЫХ ПЛЕНОК И МНС
И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Ультратонкие пленки кремния, германия и МНС на их основе.
Напыление и контроль параметров в процессе напыления

2.1.1. Параметры ультратонких пленок
2.1.2. Параметры МНС
2.2. Методики структурных исследований МНС
2.2.1. Метод атомно-силовой микроскопи
2.2.2. Метод малоугловой рентгеновской дифракции
2.2.3. Метод Оже-спектроскопии
2.3. Методы оптических измерений аморфных МНС
2.3.1. Измерение и обработка спектров пропускания и отражения
2.3.2. Измерение фотолюминесценции
2.4. Методы исследования электрофизических свойств МНС
2.4.1. Измерение электропроводности и ВАХ
2.4.2. Измерение температурной зависимости проводимости
ГЛАВА 3. СВОЙСТВА УЛЬТРАТОНКИХ СЛОЕВ а-« и а-ве
КАК МАТЕРИАЛОВ АМОРФНЫХ МНС
3.1. Влияние толщины пленки и материала подложки на формирование аморфных ультратонких слоев
3.2. Измерение толщины ультратонких пленок методом АСМ
3.3. Влияние толщины на свойства ультратонких слоев
3.3.1. Оптические свойства а-57 и п-Се
3.3.2. Электрофизические свойства а-57 и а-Се
3.4. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ АМОРФНЫХ МНС а-БУа-Се, а-БУБЮ?, а-БУ2гОх, а- Се/БЮ,
4.1. Результаты измерения периода МНС а-БУ2гОх, а-БУа-Се и п-Се/бУСТ методом малоугловой рентгеновской дифракции
4.2. Исследование периодичности МНС методом АСМ
4.2.1. Исследование клина травления МНС а-БУ2Юх
4.2.2. Исследование скола МНС а-БУа-Ое

4.2.3. АСМ- исследование поверхности МНС
4.2.4. Измерение общей толщины и периода МНС
4.3. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ОПТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МНС а-БУ2гОх, а-БУБЮ2, а-БУа-Се и а-Се/БЮ
5.1. Оптическое поглощение МНС а-БУ2гОх
5.2. Анизотропия электропроводности МНС а-БУ2Юх. Влияние толщины ямных и барьерных слоев
5.3. Свойства параллельного электронного транспорта в МНС
а- БУ2гОх. Нелинейность ВАХ при ТООЗ
5.4. Свойства вертикального электронного транспорта в МНС
а-БУБЮ2 , а-БУ2Юх и а-БУа-Се. Вольтамперные характеристики
5.4.1. Область “слабых” полей
5.4.2. Область “сильных” полей
5.5. Фотолюминесценция в МНС на основе а-Б
5.6. ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

общих требований, определяющих не только условие возникновения, но и возможность наблюдения эффектов размерного квантования в аморфных МНС.
Во-первых, из-за фононного рассеяния квазидискретный спектр электрона в КЯ МНС частично размывается [65]. Для сохранения квазидискрет-ного характера спектра необходимо, чтобы величина неопределенности энергии Н/тр была меньше энергетического зазора между соседними минизонами:
- «Еп+,-Еп. (1.5)

Время релаксации в аморфных полупроводниках оценивается как г ~ 10"|2ч-10"13 с [48], тогда левая часть выражения (1.5) составит величину Ытр ~ 0.007 эВ. Для оценки правой части (1.5) рассмотрим МНС а-81: Н/а-81Сх:Н с разрывом в зоне проводимости ~ 0.8 эВ [53]. Тогда при толщине ямного слоя 4 = 5 нм расстояние между второй и первой минизонами (Е2 -Е)) составит 0.14 эВ. Соответственно при уменьшении толщины ямного слоя с/к для МНС а-67:Я/а-Л7Л(:/7 и п-Л7(:Я)/Л7<9_> с разрывом зон более 0.8 эВ (табл. 1.1), правая часть (1.5) будет больше, а условие (1.5) будет тем более выполнимо. Таким образом, несмотря на размытие квазидискретного спектра носителей в результате фононного рассеяния, можно считать, что условие (1.5) в аморфных МНС выполняется всегда.
Кроме условия (1.5), накладываемого на величину времени релаксации (или подвижности), существует ограничение по температуре Т и концентрации П; носителей, чтобы число заселенных подзон было невелико. В этом случае эффекты размерного квантования будут более сильно проявляться в свойствах таких структур.
Условие для концентрации щ следует уже из соображений размерности. Чтобы заселялась только одна подзона необходимо выполнение неравенства [65]:

и, <—3, (1.6)