Фотоиндуцированные электронные процессы и структурные перестройки в полупроводниковых системах пониженной размерности

• Автор: Тимошенко, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 295 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

5 1. Методы формирования и основные физические свойства полупроводниковых систем пониженной размерности
1.1. Классификация типов низкоразмерных полупроводниковых систем, основные методы их получения и исследования
1.2. Методы формирования и основные физические свойства поверхностей Б1 и соединений А3В5 и А2В

1.3. Наноструктуры пористого кремния, содержащего квантовые нити и точки

1.3.1. Получение и основные физические свойства пористого кремния (обзор литературы)
1.3.2. Получение модельных образцов пористого кремния, содержащего кремниевые квантовые нити, пассивированные водородом
1.3.3. Формирование ультратонких слоев люминесцирующего пористого кремния методом фотоэлектрохимического травления

1.4. Пористые бинарные полупроводники СаР и ТЮ

1.4.1. Электрохимическое формирование и структурные свойства пористого ваР

1.4.2. Нанокристаллический пористый диоксид титана
1.5. Выводы к Гл.
1 2. Закономерности рекомбинации неравновесных носителей заряда в приповерхностных слоях непрямозонных полупроводников при импульсном лазерном возбуждении
!.1. Механизмы диссипации энергии фотовозбужденных носителей заряда в приповерхностных слоях полупроводников !.2. Модель рекомбинации неравновесных носителей заряда в
полупроводниковых слоях при импульсном лазерном возбуждении. Расчет кинетик фотолюминесценции пластин с-Э1 !.3. Экспериментальное исследование фотолюминесценции в приповерхностных слоях непрямозонных полупроводников при импульсном лазерном возбуждении
2.3.1. Фотолюминесцентные свойства слоев монокристаллического

кремния и ряда других непрямозонных полупроводников, возбуждаемых короткими лазерными импульсами
2.3.2. Использование фотолюминесцентного метода для контроля плотности дефектов на кремниевых поверхностях в процессе их химической и электрохимической обработки
2.4. Выводы к Гл.
Глава 3. Лазерно-индуцированные фазовые переходы и модификация дефектов на поверхности и в приповерхностных слоях полупроводников
3.1. Основные сведения о механизмах лазерно-индуцированного плавления и дефектообразования в полупроводниках (обзор литературы)
3.1.1. Расчет тепловых полей и определение порогов плавления поверхности полупроводников при наносекундном лазерном облучении
3.1.2. Дефектообразование под действием лазерных импульсов
3.2. Динамика лазерно-индуцированных фазовых переходов в приповерхностных слоях полупроводников
3.2.1. Исследование лазерно-индуцированного плавления-парообразования-кристаллизации полупроводников методом регистрации фазы повышенного отражения
3.2.2. Нелинейно-оптическая диагностика плавления в материалах А2В
3.3. Лазерно-индуцированные фазовые переходы и дефектообразование в полупроводниках, содержащих легколетучую компоненту
3.3.1. Модель взаимосвязанных лазерно-индуцированных фазовых переходов ллавления-парообразования-кристаллизации в слоях полупроводников, содержащих легколетучую компоненту
3.3.2. Экспериментальное исследование лазерно-индуцированного дефектообразования в полупроводниках
А3В5 и А2В
3.4. Преобразование дефектов на гидрогенизированных кремниевых поверхностях под действием наносекундных лазерных импульсов
3.5. Выводы к Гл.

Глава 4. Закономерности релаксации электронного возбуждения в
наноструктурах пористых полупроводников
4.1. Модель рекомбинации фотовозбужденных носителей заряда в кремниевых квантовых нитях, окруженных диэлектрической
средой
4.1.1. Основные положения модели
4.1.2. Расчет параметров водородоподобных состояний в кремниевых квантовых нитях, окруженных диэлектрической средой
4.1.3. Приближение эффективной среды для учета влияния диэлектрического окружения на параметры экситонов и водородоподобных примесей в кремниевых квантовых нитях
4.1.4. Статистика рекомбинации экситонов и свободных неравновесных носителей заряда в кремниевых квантовых
нитях, окруженных диэлектрической средой
4.1.5. Релаксация концентрации неравновесных носителей заряда и экситонов после импульсного возбуждения
4.1.6. Расчет спектров фотолюминесценции ансамбля кремниевых квантовых нитей с учетом их распределения по размерам
4.2. Экспериментальное исследование процессов рекомбинации фотовозбужденных носителей заряда в квантовых нитях пористого кремния
4.2.1. Фотолюминесцентные свойства пористого кремния в вакууме
4.2.2. Температурная зависимость фотолюминесценции и концентрации свободных неравновесных носителей заряда
4.2.3. Влияние диэлектрической проницаемости окружающей среды
на спектры стационарной фотолюминесценции
4.2.4. Динамика фотолюминесценции пористого кремния в вакууме
и после заполнения его молекулами диэлектрических сред
4.2.5. Динамика ИК-поглощения на свободных неравновесных носителях заряда
4.3. Выводы из сравнения экспериментальных данных и расчетов на основе экситонной модели рекомбинационных процессов в кремниевых квантовых нитях
4.4. Особенности рекомбинации фотовозбужденных носителей заряда в наноструктурах пористых полупроводников в условиях слабого квантового размерного эффекта

1.3. Наноструктуры пористого кремния, содержащие квантовые нити и точки
Одним из видов полупроводниковой системы пониженной размерности, состоящей из квантовых нитей и точек, является, пористый кремний (ПК). Впервые ПК был получен 11ЫК еще в 1956 г. [27]. Однако, настоящий бум в исследовании его свойств начался после работы Сапбат в 1990 г. [13], когда уникальные люминесцентные свойства данного материала были объяснены наличием в нем кремниевых наноструктур.
1.3.1. Получение и основные физические свойства пористого кремния (обзор литературы)
Стандартный способ формирования ПК заключается в электрохимической анодной обработке пластины монокристаллического кремния (с-ЭО в электролитах на основе плавиковой кислоты. Обычно в качестве электролитов используют концентрированную НР или водно-спиртовые смеси (НР:Н20:С2Н50Н) в определенных пропорциях [11-13,27,28]. Кроме того известен способ получения ПК в водных растворах фтористого аммония (ЫН4Р) с рН=2,5-4 [21,29]. Поскольку при диссоциации молекул 11Н4Р образуются ионы Р" и РР, то характер электрохимических процессов в последнем методе аналогичен анодированию в растворах НР.
Схематическое изображение ячейки для электрохимического формирования ПК приведено на рис. 1.2. Вольтамперная характеристика системы кремний-электролит имеет немонотонную зависимость (рис.1.3). Согласно [28], на ней можно выделить три участка. При малых напряжениях (участок 1) зависимость имеет вид, близкий к-экспоненциальному, при этом происходит рост ПК. Экспоненциальная зависимость указывает на наличие