Низкоэнергетическое травление в пучково-плазменном разряде как метод создания материалов и структур наноэлектроники

• Автор: Песков, Вадим Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Цель диссертационной работы
Научная новизна работы
Практическая значимость работы
Основные положения, выносимые на защиту
Апробация работы
Структура и объем диссертации
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Плазмохимические реакторы
1.1.1. Реакторы на основе емкостного разряда
1.1.2. Реакторы на основе индуктивно-связанной плазмы
1.1.3. Реакторы на основе электронно-циклотронного резонанса
1.1.4. Геликонные источники
1.1.5. Другие типы источников
1.2. Пучково-плазменный разряд
1.3. Методы получения графена
1.3.1. Микромеханическоерасслоение графита
1.3.2. Жидкофазное расслоение графита
1.3.3. Метод химического осаждения паров из газовой фазы на поверхностях
поликристаллических пленок переходных металлов
1.3.4. Термическое разложение карбида кремния
1.3.5. Эпитаксиальное выращивание графена на поверхности гетероэпитаксиалъной пленки переходного металла
1.3.6. Итоговое сравнение методов получения графеновых пленок
ГЛАВА 2. ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР НА БАЗЕ ПУЧКОВОПЛАЗМЕННОГО РАЗРЯДА
2.1. Описание модернизированного плазмохимического реактора
2.2. Создание, поддержание и контроль рабочей среды
2.3. Электрическая схема установки

2.4. ЭЛЕКТРОН! 1ЫЙ ИНЖЕКТОР
2.4.1. Конструкция электронного инжектора
2.4.2. Оптимизация конструкции инжектора при помощи кода КАРАТ
2.4.3. Система импульсного питания инжектора
2.4.4. Испытания электронного инжектора
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКА ИОНОВ НА НЕПРОВОДЯЩУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
3.1. Описание модели
3.2. Режим травления полупроводниковых структур
3.3. Экспериментальная проверка результатов моделирования
3.4. Расчет для импульсного сигнала
3.5. Режим осаждения алмазоподобных (DLC) пленок
3.6. Модуляция потенциала плазмы
ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ ГРАФЕНА В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ НА БАЗЕ ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННОГО РАЗРЯДА
4.1. Метод получения
4.2. Характеризация
4.2.1. Рентгеновская дифрактометрия
4.2.2. Оптическая микроскопия
4.2.3. Атомно-силовая микроскопия
4.2.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния света (рамановская
спектроскопия)
4.2.5. Магнитотранспортные измерения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список публикаций по теме диссертации

Введение
Актуальность темы
В настоящее время при производстве широкого спектра полупроводниковых приборов используются различные плазмохимические процессы как для травления и очистки поверхности полупроводников, диэлектриков и металлов, так и осаждения на поверхность полупроводниковых структур полупроводниковых и диэлектрических пленок.
Для задач современной наноэлектроники отчетливо наметилась потребность в оборудовании, способном производить “мягкое” бездефектное травление открытой поверхности полупроводниковых гетероструктурных соединений GaN, AlGaAs/InGaAs/GaAs, InAlAs/InGaAs/InP.
Основные способы создания плазмы для подобных задач плазмохимической технологии - СВЧ и ВЧ разряды низкого давления. Лидерами в производстве соответствующего оборудования за рубежом являются фирмы Unaxis (США), Oxford Instruments (Англия), Sentech (Германия) и Alcatel (Франция). Получение низкоэнергетичных ионов, необходимых для бездефектного травления полупроводниковых гетероструктурных соединений, в подобных системах связано с крайне сложными и дорогостоящими конструкторскими решениями [1-5]. Подобный факт играет важную роль при выборе оборудования под конкретные задачи, такие как, например, исследование влияния функции распределения ионов на свойства обрабатываемых материалов. Особую сложность представляет создание ионных пучков с заданным энергетическим распределением на электроизолированной поверхности, так как заряд поверхности существенно влияет на это распределение.
В исследованиях [6-9] было предложено использовать эффект формирования ионного потока в пучково-плазменном разряде (ППР) для

и более высокая температура подложки способствуют росту доменов большего размера. Во всех случаях размер домена не превышал 10 мкм.
Листы графена, выращенные на металлической поверхности, как правило, более высокого качества по сравнению с результатами других методов синтеза, поэтому они являются перспективными кандидатами для применения в электронных устройствах.
1.3.6. Итоговое сравнение методов получения графеновых пленок
В качестве итога анализа методов получения моноатомных слоев графита ниже (таблица №1.4.6.1) суммированы основные характеристики различных методов получения графена.
Анализируя все приведенные сведения, можно сделать вывод, что в наших условиях наиболее перспективными методами получения графена для исследования электронных свойств наноразмерных материалов и для создания и исследования макетов приборов наноэлектроники являются микромеханическое расщепление монокристаллов графита в сочетании с низкоэнергетичным травлением полученных тонких монокристаллов.