Синтез кремнийсодержащих структур методом газоструйного химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой

• Автор: Замчий, Александр Олегович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Свойства и методы синтеза кремнийсодержащих структур

1.1 Аморфный кремний и его субоксид

1.1.1 Структура аморфного кремния и его субоксида

1.1.1.1 Понятие ближнего и среднего порядка в неупорядоченных полупроводниках

1.1.1.2 Атомная структура аморфного гидрогенизированного кремния

1.1.1.3 Атомная структура аморфного гидрогенизированного субоксида кремния

1.1.2 Оптические свойства и аморфного гидрогенизированного кремния

и его субоксида

1.1.2.1 Оптические свойства полупроводников

1.1.2.2 Оптические свойства аморфного гидрогенизированного кремния
1.1.2.3 Оптические свойства аморфного гидрогенизированного субоксида кремния
1.1.3 Методы осаждения тонких пленок аморфного
гидрогенизированногокремния и его субоксида из газовой фазы
1.2 Нанопроволоки окиси кремния
1.2.1 Методы синтеза нанопроволок окиси кремния
1.3 Метод газоструйного химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой
1.3.1 Сверхзвуковая струя
1.3.2 Электронно-пучковая плазма
Заключение к главе
2 Методы исследования кремнийсодержащих структур
2.1 Спектрофотометрия тонких пленок
2.1.1 Коэффициент пропускания тонкой поглощающей пленки
2.1.2 Определение оптических параметров и толщины тонких пленок
методом огибающих
2.1.3 Методика измерения спектра пропускания тонких пленок
аморфного гидрогенизированного субоксида кремния
2.1.4 Определение оптических параметров и толщин тонких пленок численными методами
2.2 ИК Фурье-спектроскопия тонких пленок
аморфного гидрогенизированного кремния и его субоксида
2.2.1 ИК спектроскопия тонких пленок аморфного гидрогенизированного кремния
2.2.2 ИК спектроскопия тонких пленок аморфного субоксида кремния
2.2.3 ИК спектроскопия тонких пленок
аморфного гидрогенизированного субоксида кремния
2.2.4 Определение концентрации связанного водорода в тонких пленках аморфного гидрогенизированного кремния и его субоксида
2.2.5 Определение концентрации связанного кислорода в тонких пленках аморфного гидрогенизированного субоксида кремния
2.3 Спектроскопия комбинационного рассеяния света тонких пленок
аморфного гидрогенизированного кремния и его субокснда
2.3.1 Спектроскопия комбинационного рассеяния света тонких пленок аморфного гидрогенизированного кремния
2.3.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния света тонких пленок аморфного гидрогенизированного субоксида кремния
2.3.3 Глубина сбора излучения
2.4 Сканирующая электронная микроскопия
2.5 Просвечивающая электронная микроскопия
2.6 Методы локального элементного анализа
Заключение к главе
3. Синтез тонких пленок аморфного гидрогенизированного субоксида кремния методом газоструйного химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Результаты экспериментов и обсуждение результатов
3.2.1 Зависимость структурных параметров, скорости роста и состава тонких пленок аморфного гидрогенизированного субоксида кремния от температуры подложки
3.2.2 Зависимость оптических параметров, скорости роста и состава тонких пленок аморфного гидрогенизированного субоксида кремния от соотношения расходов аргона и моносилана в реакционной смеси
3.3 Выводы
4. Синтез нанопроволок окиси кремния методом газоструйного химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой
4.1 Экспериментальная установка
4.2 Результаты экспериментов и обсуждение результатов
4.2.1 Синтез нанопроволок окиси кремния на пленках катализатора различной толщины
4.2.2 Морфология нанопроволок окиси кремния, синтезированных из разных участков струи
4.2.3 Синтез нанопроволок окиси кремния с использованием различных газов-разбавителей
4.3 Выводы
Заключение к диссертационной работе
Благодарности
Список сокращений
Список литературы

■■■ Si* ■■■
■ ■I SiH2 ■■ ■ Si ■ ■
■■ SiH*
.. SiH

10B 10® 107 10® 10“ Ю10 1011 Ю12 101S
Number density of species in the steady state plasma (cm4)
Рисунок 17. Численные плотности различных радикалов, измеренные в реальной
плазме разряда в моносилане и смеси моносилан - водород [85].
Из Рисунка 17 видно, что плотности радикалов Si, SiH, SiH2 намного меньше плотности радикала SiH3, хотя скорости образования этих компонентов в процессе диссоциации электронным ударом не отличаются так сильно. Это обстоятельство обусловлено тем, что радикалы Si, SiH, SiH2 - высокореакционные компоненты, они быстро вступают в реакцию с молекулами моносилана и водорода. Эти радикалы считаются короткоживущими, в отличие от радикала SiH3. Именно эти радикалы ответственны за образование кластеров и наночастиц в газовой фазе. Радикал SiH3 после образования в процессе диссоциации не вступает в реакцию с молекулой моносилана, и поэтому его плотность в газовой фазе самая большая по сравнению с короткоживущими радикалами. Соответственно, на поверхность растущей пленки кремния также поступает самое большое количество радикала SiH3 по сравнению с короткоживущими радикалами. Таким образом, основной компонент, из которого растут пленки аморфного кремния - это долгоживущий радикал SiH3 [85,86].
На Рисунке 18 представлена схема механизма роста пленки аморфного гидрогенизированного кремния из радикалов SiH3, диффундирующих по поверхности растущей пленки [86].