Формирование, структура и оптические свойства нанокомпозитных систем Ge в пористой матрице Al2O3

• Автор: Бельтюков, Артемий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Германий и его свойства
1.2. Нанокластеры германия в оксидных матрицах
1.2.1. Формирование нанокомпозитных систем ОепС@ох1бе
1.2.2. Фотолюминесцентные свойства системы Се„с@ох1бе
1.3. Пористый оксид алюминия
1.3.1. Методы синтеза
1.3.2. Пористый оксид алюминия в нанотехнологиях
1.4. Выводы по главе 1, постановка цели и задач
Глава 2. Приборы и методы
2.1. Осаждение пленок методом термического испарения
2.2. Атомно-силовая микроскопия - контроль толщины и шероховатости покрытий
2.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.4. Спектроскопия диффузного отражения
2.5. Фотолюминесцентная спектроскопия
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Установка для вакуумно-термического напыления. Исследование режимов осаждения пленок германия
3.1. Модернизация установки ЬА8-2000 для синтеза пленок ве методом термического напыления
3.2. Качественная оценка химического состава остаточной среды установки ЬАБ-ЮОО
3.3. Степень однородности покрытия при термическом напылении
3.4. Анализ химического состава пленок германия
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Нанокомпозитные системы Сепс@ААО: получение, исследование
структуры и морфологии
4.1. Синтез пористых матриц ААО
4.2. Особенности термического напыления ве на матрицу ААО
4.3. Кристаллическая структура нанокомпозитной системы Се„с@ААО
4.4. Исследование морфологии нановключений ве в нанокомпозитной системе Оепс@ААО
4.5. Выводы по главе
Глава 5. Оптические свойства нанокомпозитной системы Оепс@ААО
5.1. РФЭС исследования границы раздела ввпс/АЛО
5.2. Спектры оптического поглощения Оепс@ААО
5.3. Фотолюминесценция Оепс@ААО
5.4. Выводы по главе
Заключение
Список работ соискателя
Литература
Введение
Развитие электроники, начиная с середины XX века, идет по пути геометрической миниатюризации, подразумевающей увеличение количества элементов на одном кристалле (чипе), что в основном достигается за счет уменьшения технологической нормы, фактически - размера транзистора. На данный момент ведущими компаниями производителями микросхем достигнут 22 нм техпроцесс, и ведется разработка 14 нм техпроцесса. Однако главная идея масштабируемой миниатюризации, заключающаяся в уменьшении геометрических размеров микроэлектронных компонентов с сохранением электрических и улучшением их функциональных характеристик, сталкивается с рядом проблем. Уменьшение активной области транзисторов и увеличение степени их интеграции ведет к возрастанию токов утечки и как следствие к возрастанию энергопотребления и тепловыделения. Возрастание быстродействия; интегральных схем с уменьшением технологической нормы так же увеличивает тепловыделение. Кроме того, дальнейшее увеличение быстродействия ограничивается проблемами миниатюризации металлических соединений. В современных интегральных схемах временные задержки в основном определяются уже не активными элементами, а линиями межсоединений; выполняющими роль паразитных емкостей. Таким образом, максимальная скорость распространения электрического сигнала определяется временем перезарядки линии, которое с уменьшением толщины проводника в к раз увеличивается в Л2 раз [1].
Одним из направлений дальнейшего развития электроники, решающего проблему повышенного тепловыделения и ограничения быстродействия, является интеграция оптических и электронных модулей на одном чипе. Это позволяет снизить тепловыделение и повысить скорость обмена данными. Уже сейчас компания 1гДе1 создала прототип первой в мире гибридной оптической системы передачи данных на основе кремния с пропускной способностью канала до 50 Гбит в секунду [2]. В связи с этим становится актуальной задача разработки и
Пленки пористого анодного оксида алюминия (ААО) обладают высокой механической прочностью и устойчивы к воздействию окружающей среды. Рнентгено-дифракционные исследования показали, что структура пленок является аморфной с кристаллическими включениями [8]. На дифрактограммах кроме широкого пика от 20 до 25° (20, излучение Си Ка) присутствуют пики кристаллического А120з (Рисунок 17).
Рисунок 17. Рентгеновская дифракция пленки пористого А120з [8].
На спектре присутствуют пики кристаллических фаз А1 и АЬОз и широкий пик 20-25° аморфной фазы АЬОз (излучение Си К„)
Исследования оптических свойств, проведенные в ряде работ, показали, что пористый А1203 люминесцирует в голубой области спектра. Возникновение люминесценции обусловлено наличием дефектных центров Б, и Б44- - вакансии кислорода с двумя электронами, с одним электроном и без электрона соответственно [52, 53]. Значения оптических переходов в аморфном ААО может отличаться по энергии в сравнении с кристаллическим А120з, что связано с различием микроструктуры. Кроме того, максимум и форма полосы излучения зависит от типа электролита, в котором готовилась пленка [54]. Отжиг, в зависимости от температуры и среды, может приводить к возрастанию или