Формирование нанокластеров кремния в диоксиде кремния под воздействием электронного пучка

• Автор: Колесникова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ РОСТА И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ 8Ю2/81

1.1. Методы формирования структур 8Ю2/81

1.1.1. Пористый кремний

1.1.2. Методы осаждения

1.1.3. Ионно-синтезированные нанокластеры и нанокристаллы

1.2. Люминесцентные свойства системы 8Ю2/81

1.2.1. Люминесцентные свойства диоксида кремния

Структура диоксида кремния

Собственные дефекты в аморфном диоксиде кремния

1.2.2. Катодолюминесценция аморфного диоксида кремния
К Л объемного диоксида кремния
1.2.3. Кремний, люминесценция кремния
Катодолюминесценция объемного кремния
1.2.4. Механизмы люминесценции, связанной с нанокристаллами 81 в 8ЮХ
1.2.5. Люминесценция структур вКГ/в!
Пленки диоксида кремния на кремнии
КЛ пленок диоксида кремния на кремнии
Люминесценция диоксида кремния с нанокластерами кремнием
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ
2.1. Используемые методы
2.1.1. Локальная катодолюминесценция
Глубина области генерации катодолюминесценции
Определение количества люминесцирующих центров
2.1.2. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)
2.1.3. Методы определения состава
РСМА
Изображения ПЭМ
2.2. Образцы
2.3. Определение условий модификации диоксида кремния
электронным пучком
Проведение расчета локальной температуры нагрева объемного аморфного
диоксида кремния
Расчет температуры нагрева для образцов ПЭМ
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ТОКА НА АМОРФНЫЙ
ДИОКСИД КРЕМНИЯ
3.1. Облучение пленок диоксида кремния
3.2. Облучение объемного диоксида кремния
3.2.1. Изменение катодолюминесценции при облучении электронным
пучком
3.2.2. Аморфный диоксид кремния после длительного облучения
электронным пучком
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Структурная и химическая неоднородность реальной поверхности оказывает заметное влияние на процессы термического (или анодного) окисления кремния и свойства его оксидных слоев, в которых появляются значительные внутренние напряжения. В тонких пленках (до 100 нм) возникающие деформации в основном определяются напряжениями в приповерхностном слое самого кремния, в толстых оксидных слоях термически окисленного кремния (>500 нм) - разностью коэффициентов расширения Б1 и БЮ2. Энергия деформации также сильно зависит от температуры окисления, темпа охлаждения образцов и кристаллической ориентации кристалла.
Много вопросов остается и при рассмотрении межфазной границы 81-8102. Даже средние размеры этой области по данным разных методов колеблются в пределах от 0,3 до 5 нм. Можно только в общих чертах представить межфазную область, как непрерывный переход от дефектной внешней поверхности монокристалла кремния к сильно неупорядоченному и деструктурированному слою, содержащему фрагменты кремний-кислородных тетраэдров с различной координацией атомов кислорода, скопления атомов самого кремния, кислородные вакансии, а также примесные атомы. Этот слой по мере удаления от границы постепенно переходит в структуру разупорядоченного стехиометричного 8Ю2. Концентрация примесных и собственных дефектов убывает в том же направлении.
Люминесценция пленок зависит от условий роста, толщины, типа подложки и др. В пленках диоксида кремния толще 100 нм обычно наблюдаются полосы люминесценции характерные для объемного 8Ю2. В люминесценции естественного окисла и некоторых тонких пленок превалирует полоса с максимумом интенсивности 2,2-2,3 эВ[72]. Эту полосу связывают с люминесценцией дефектов, возникающих на границе раздела кремний - диоксид кремния.