Волнообразные наноструктуры на поверхности кремния, инициируемые ионной бомбардировкой

• Автор: Кибалов, Дмитрий Станиславович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 305 с. : ил.

Введение

Глава 1. Ионнопучковые методы самоформирования волнообразных

наноструктур на поверхности полупроводников

1.1. Суб0нанометровая литография и самоформирование наноструктур на поверхности полупроводников

1.2. Ионнопучковые методы самоформирования наноструктур.

1.3. Волнообразный микрорельеф на поверхности арсенида галлия

1.4. Волнообразный микрорельеф на поверхности кремния

1.5. Волнообразный микрорельеф в системах и Ы

1.6. Модельные представления о природе волнообразного микрорельефа, инициируемого ионной бомбардировкой,

и задачи исследования

Глава 2. Волнообразный рельеф на поверхности кремния,

инициируемый ионами и
2.1. Регистрация стадий образования и дозовые зависимости морфологии и длины волны волнообразного микрорельефа.
2.2. Энергетические, угловые и температурные зависимости глубины образования микрорельефа, взаимосвязь глубины образования и длины волны микрорельефа.
2.3. Угловые, энергетические, дозовые и температурные зависимости морфологии, глубины формирования
и длины волны нанорельефа в системе Ы2
2.4. Геометрия и внутреннее строение волнообразной наноструктуры в системе Ы2 .
2.5. Угловые и энергетические зависимости коэффициента распыления кремния ионами 2.
2.6. Факторы, влияющие на динамику процесса образования волнообразной наноструктуры в системе Ы2 .
Глава 3. Волнообразная наноструктура в кремниинаизоляторе, в аморфном кремнии и перенос волнообразного нанорельефа на поверхность различных материалов.
3.1. Формирование кристаллических кремниевых нанопроволок в структуре кремнийнаизоляторе
3.2. Волнообразная наноструктура на микроучастке
поверхности кремния.
3.3. Морфология волнообразной наноструктуры и динамика ес образования в слоях аморфного кремния различного типа
3.4. Энергетические и угловые зависимости морфологии, длины волны и глубины формирования волнообразной наноструктуры в аморфном кремнии
3.5. Перенос волнообразного нанорельефа из слоя аморфного кремния на поверхность различных материалов.
Глава 4. Модификация геометрии волнообразной наноструктуры
4.1. Жидкостное травление волнообразной наноструктуры
4.2. Плазмохимическое травление волнообразной наноструктуры
4.3. Двухстадийный процессе плазмохимического и жидкостного травления волнообразной наноструктуры.
Глава 5. Когерентность волнообразных наноструктур.
5.1. Природная когерентность волнообразного нанорельефа
в системе Н2СаАз
5.2. Когерентность волнообразной наноструктуры, индуцированная последовательной бомбардировкой поверхности кремния ионами и Ы
5.3. Когерентность волнообразной наноструктуры в системе Ы2, индуцированная направленной обработкой поверхности кремния.
5.4. Когерентность волнообразной наноструктуры в системе Ы2т, индуцированная движущимся ленточным ионным пучком.
Глава 6. Природа волнообразной наноструктуры
6.1. Двухстадийность процесса образования волнообразной наноструктуры.
6.2. Оценка роли диффузии, вязкости и упругих напряжений
в образовании волнообразной наноструктуры
6.3. Модель образования волнообразной наноструктуры.
Глава 7. Потенциальные применения волнообразной
наноструктуры
7.1. Анализ потенциальных применений волнообразной наноструктуры.
7.2. Поляризатор оптического диапазона на основе решетки металлических нанопроволок
7.3. МОПтранзистор с периодически легированным каналом
7.3.1. Устройство МОПтранзистора с периодически легированным каналом
7.3.2. Формирование наномаски.
7.3.3. Особенности формирования сверхтонких слоев кремния, легированных мышьяком
4 7.3.4. Последовательность технологических операций
7.3.5. Электрические характеристики транзистора.
Благодарности.
Приложения
П1. Определение зависимости угла ионной бомбардировки
от угла наклона плоскости образца в РЭОС I 0
П2. ИОС и ЭОС регистрация стадий образования
волнообразного микрорельефа
ПЗ. Закономерности изменения ожеэмиссии электронов при
формировании волнообразного микрорельефа.
Список литературы.
Введение
Актуальность


Применение ионного пучка, как инструмента нанотехнологий, не ограничивается и техникой ФИП, которая применялась, в том числе и для создания кремниевых нанопроволок . Ярким примером явления самоформирования массивов квантовых точек диаметром нм из кристаллического при распылении поверхности пучком ионов Аг является работа . Здесь и везде далее под термином ионный пучок будет пониматься параксиальный поток ионов. Бомбардировка ионами эпитаксиального слоя , выращенного на , осуществлялась с энергией 0, кэВ под нормалью к поверхности. АБЬ обеспечивало их взаимную изоляцию. Измерение спектров фотолюминесценции подтвердило наличие квантоворазмерного эффекта в точках. По мнению авторов предлагаемая ионнопучковая нанотехнология может найти техническое применение в создании квантовых приборов оптоэлектроники. В случае 8 образование топографии в виде массива наноточек с гексагональным упорядочением наблюдалось при распылении под нормалью к поверхности пучком ионов Лг с энергией 1,2 кэВ. Наноточки имели высоту 6 нм и диаметр нм . В работе отмечается привлекательность ионнопучкового распыления для формирования нанорисуика на поверхности Б. Оригинальный пример создания наноточек из оксида кремния диаметром около нм на кремнии посредством облучения поверхности пучком медленных многозарядных ионов Аг8 представлен в исследовании . Оксидные наноточки в свою очередь служили в качестве маски для процесса реактивного ионного травления кремния. Таким образом были сформированы трехмерные наноструктуры из кристаллического кремния, которые, как полагают авторы работы , могут быть использованы при разработке и изготовлении устройств памяти. Образование топографии в виде конусов с субмикрометровыми размерами часто наблюдается при нормальном падении на поверхность соединений А3В5 ионов инертных газов с энергией от 0,5 кэВ до нескольких десятков кэВ . Такие объекты в условиях их формирования в двухслойной структуре по аналогии с ранее рассмотренной работой могут быть использованы для создания изолированных наноточек на вершинах конусов. Плотность ианоточек в данном случае, конечно же, будет существенно ниже, чем в примере . Ионнопучковые технологии позволяют формировать объекты типа наноточек не только на поверхности полупроводников, но и в тонких слоях диэлектриков. Имплантация ионов БГ или ве в слои 8Ю2 с последующим отжигом приводит к образованию изолированных нанокластсров и квантовых точек размером в несколько нанометров. Такие структуры проявляют как фотолюминесцентные , так и электролюминесцснтные свойства . В последние годы научные коллективы многих стран мира активно занимаются исследованиями по получению и изучению свойств нанокластсров в изолирующей матрице. Мощным стимулом в данном случае является решение проблемы создания источников излучения на основе по технологии, полностью совместимой с производством кремниевых ИС. В настоящее время разработки в этом направлении доведены до прототипов оптоэлсктронных приборов. Распыление различных полупроводников потоком ионов при их падении под нормалью к поверхности в определенных условиях вызывает, как правило, образование наноструктур типа точек. Для полноты картины следует отмстить, что в случае воздействия на образец монокристаллического серебра потока ионов Аг или Нс с энергией 1 кэВ под нормалью к поверхности было зарегистрировано формирование анизотропных периодических наноструктур в виде ВМР с периодом нм при температурах в диапазоне К , . Причем, если в интервале 0Т0К структура ориентирована вдоль направления 0, то при 0Т0К она переориентируется вдоль направления 1. Столь специфические условия образования наноструктуры и ее поведения авторы работ , приписывают процессам диффузии между атомными слоями и анизотропному характеру массопереноса в слоях. Анизотропные периодические микро и наноструктуры на поверхности полупроводниковых материалов часто наблюдаются при наклонном падении ионов. Отличие угла бомбардировки от нормали к поверхности является необходимым условием возникновения анизотропного периодического волнообразного микрорельефа .