Синтез и модификация свойств светоизлучающих кремниевых и кремний-углеродных нанокластеров в оксидных слоях с применением ионной имплантации

• Автор: Белов, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. Кремний и карбид кремния как материалы оггго и наноэлектронных устройств

1.1.1. Источники света

1.1.2. Солнечные элементы.

1.1.3. Элементы памяти

1.1.4. Другие применения

1.2. Формирование и свойства нанокристаллов и нанокластеров в матрицах 8Ю2 и А

1.2.1. Ионносинтезированные нанокластеры и нанокристаллы

1.2.2. Нанокластеры и нанокристаллы , полученные методами осаждения

1.2.3. Механизмы фотолюминесценции нанокристаллов и нанокластеров
1.2.4. Модификация люминесцентных свойств нанокристаллов и ианокластеров путем легирования.
1.3. Формирование и свойства кренмийугл сродных и углеродных нанокластеров
1.3.1.Свойства объемного карбида кремния
1.3.2. Получение и свойства пористого С.
1.3.3. Кремнийуглеродные и углеродные нанокластеры.
1.4. Транспортные свойства носителей тока в диэлектриках с ианокластерами
1.5. Формулировка задач исследований
ГЛАВА 2. Закономерности иоинолучевого формирования и оптические свойства слоев А и 8Ю2 с нанокристаллами кремния
2.1. Методика эксперимента
2.2. Сравнительный анализ процессов формирования и свойств
нанокристаллов в аморфных пленках 8Ю2 и в матрице А сапфире и осажденных пленках
2.3. Оценка механических напряжений, действующих на нанокристаллы со стороны матрицы, и их роли в фотолюминесценции.
2.4. Влияние ионного легирования на люминесцентные свойства нанокристаллов 8 в А и 8Ю2
2.5. Влияние атмосферы отжига на люминесцентные свойства нанокристаллов 8 в А и 8Ю2
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. Ионнолучевое формирование и модификация свойств светоизлучающих углеродосодержащих нанокластеров в матрице 8Ю2.
3.1. Методика эксперимента.
3.2. Слои, полученные путем совместной имплантации ионов Б и С в термические пленки ЭЮг.
3.3. Слои, полученные путем имплантации ионов С в осажденные пленки нестсхиометрического оксида 8Ох
3.4. Влияние ионного легирования на фотолюминесценцию слоев 8Ю2 с нанокластерами 8С и С
3.5. Выводы.
ГЛАВА 4. Электронный транспорт и электролюминесценция в диодных структурах на основе оксидных слоев с нанокластерами 8, 8С и С
4.1. Методика эксперимента
4.2. Исследование вольтамперных характеристик и электролюминесценции диодных структур
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Процессы ионного синтеза и светоизлучающие свойства нанокластеров карбида кремния и углерода в пленках оксида кремния с избытком кремния идентичны в случаях, когда избыток кремния создается путем ионной имплантации 8Г в пленки 8Ю2 и когда он присутствует в исходном осажденном оксиде ЭЮ*. Вольтамперныс характеристики диодных структур на основе ионно-синтезированных слоев Si и Л с нанокристаплами Si, а также слоев Si с нанокластерами SiC и С описываются теорией электронного транспорта по цепочкам наногранул в условиях кулоновской блокады, а также теорией Пула-Френкеля. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Всероссийская конференция-«Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Н. Новгород, ; Казань, ), VIII Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлсктронике (С. Петсрбург, ), International Conference on Ion Beam Modification of Materials (Taormina, Italy, ; Dresden, Germany, ; Vieux Montreal (Quebec), Canada, ), Ежегодный Симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Н. Новгород, , , ), International Conference "NanoTech Insight"'(Luxor, Egypt, ; Barselona, Spain, ), Международная конференция "Кремний" (Москва, , , Н. Новгород, ), -я Международная конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, ), -th International Conference on-Surface Modification of Materials by Ion Beams (Mumbai, India, ),. Нижегородская научная сессия молодых ученых (Н. Новгород; , ), International Conference on Electronic Materials (Sydney, Australia, ), International Conference "Nanomeeting-" (Minsk, Bclarus, ), 5th IUPAC International Symposium on Novcl materials and their Synthesis (Shanghai, China, ), International Conference on Materials for Advanced Technologies (Suntec, Singapore, ). По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе статей в изданиях, входящих в перечень ВАК, 4 статьи в сборниках трудов конференций и тезисов докладов. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем диссертации составляет 0 страниц, включая рисунка, 1 таблицу, список литературы, который содержит 6 наименований и список публикаций по теме диссертации. ГЛАВА 1. В обзоре освещается состояние проблем, являющихся предметом исследования в данной работе. Рассмотрены вопросы, позволяющие оценить актуальность темы и сформулировать цель и задачи исследований. Кремний является основным материалом микроэлектроники для создания интс-гральных схем (ИС). Повышение быстродействия ИС достигается путем уменьшения размеров активных элементов и увеличения их степени интеграции. При этом резко возрастает длина металлических межсоединений, которые, в свою очередь, начинают ограничивать быстродействие ИС из-за задержек, обусловленных сопротивлением и емкостью проводников. Выход из этой ситуации состоит в замене электрических соединений на оптические и переходе к оптоэлектронике. При этом для сохранения кремния в качестве основного материала в. Этому препятствует то обстоятельство, что кремний - непрямозонный полупроводник и, как следствие, имеет низкую вероятность излучательной рекомбинации электронно-дырочных пар (большое время жизни излучательной рекомбинации по сравнению с безызлучагсльной). Одно из решений проблемы, толчок к которому дало обнаружение интенсивной люминесценции при комнатной температуре от пористого кремния [2], заключается в наноструктурировании, т. Наиболее распространенной и уже “классической” является система нанокристаллов (НК) кремния в диэлектрической матрице 8Ю2, обладающая интенсивной фотолюминесценцией (ФЛ) при комнатной температуре в области 0-0 нм. Еще одной перспективной матрицей для НК является оксид алюминия (А0з). Благодаря более высокой диэлектрической проницаемости, он рассматривается как замена традиционному оксиду 8Ю2 для изготовления тонких подзатворных диэлектрических слоев в МОП-гехнологии. Сочетание специфических свойств матрицы А и НК Б1 позволило бы расширить функциональные возможности наноструктур для их применения в различных оптоэлектронных устройствах.