Влияние адсорбционных покрытий на фотолюминесценцию пористого кремния

• Автор: Синдяев, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 139 с.

Содержание
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Морфология пористого кремния и её связь с
фотолюминесценцией
1.2. Механизмы фотолюминесценции пористого кремния
1.3. Влияние окислительного отжига и термовакуумной обработки на
фотолюминесценцию пористого кремния
1.4. Влияние различных сред на фотолюминесценцию пористого
кремния
2. Методическая часть
2.1. Получение пористого кремния,
2.2. Регистрация фотолюминесценции пористого кремния
2.3. Плазмо-химическая обработка пористого кремния
2.4. Оже и ИК-анализ образцов пористого кремния
2.5. Регистрация ФЛ ПК в парах органических соединений
3. Влияние окружающей атмосферы на оптические и адсорбционно
—десорбционные процессы в пористом кремнии
3.1 ИК-спектроскопия. Общие положения и методические
особенности
3.2. Эволюция фотолюминесценции пористого кремния в процессе
естественного старения на воздухе
3.3. Фотолюминесценция пористого кремния в парах этилового
спирта
3.4 Фотолюминесценция пористого кремния в парах ацетона
4. Оптические свойства пористого кремния после высокотемпературной пассивации в парах ацетона и сульфида

цинка
4.1. Формирование карбонизированного слоя на квантовых нитях
пористого кремния методом пиролитического разложения
ацетона
4.2. Фотолюминесценция и ИК-спектроскопия карбонизированного
пористого кремния
4.3. Фотолюминесценция пористого кремния с пассивирующим
сульфид—щитковым покрытием
4.3.1. Методические особенности формирования пленки сульфида цинка
4.3.2. Фотолюминесценция ПК с сульфид-цинковым покрытием
Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложение

Введение
Пористый кремний (ПК) является одним из наиболее интересных и перспективных материалов. Он был открыт в 50-х годах и применялся, в основном, для создания толстых (более 1 мкм) диэлектрических пленок, либо для осуществления эффективного геттерирования нежелательных примесей из кремния [1]. Реакционно-способная природа пористого кремния позволяет осуществлять селективное формирование пор определённой конфигурации [2,3] и, следовательно, создавать уникальные электронные компоненты и механические наноструктуры. Важным свойством ПК является эффективная люминесценция, открытая Канхемом (Сапйат) в 1989 году [4]. Это открытие послужило началом целой серии разнообразных исследований этого материала, из-за открывающихся перспектив использования пористого кремния в оптоэлектронике.
Монокристаллический кремний является непрямозонным полупроводником со слабой излучательной способностью. Излучение наблюдается в инфракрасной области с длиной волны >.=1,3 мкм (Е=1,1 эВ). По благодаря формированию пор зонная структура перестраивается и становиться возможной межзонная рекомбинация неравновесных носителей [5] в образовавшихся квантоворазмерных структурах. Ширина запрещенной зоны увеличивается до 1,7 эВ и полупроводник становится прямозонным.
Несмотря на многочисленные исследования, многие свойства пористого кремния остаются неизученными. А прежде чем успешно внедрять пористый кремний в стандартный спектр производственных процессов, необходимо лучше понять этот уникальный материал и повысить контроль за его оп тическими характеристиками.
Фотолюминесценция пористого кремния (ФЛ ПК) является одним из возможных методов изучения различных свойств самого пористого

данный источник в режиме плавной регулировки тока. Это достигалось с помощью переменного резистора Ил стабилизатора тока (рис. 2.2). Величина тока I устанавливалась с учетом необходимой плотности): 1=3-8, где 8 -площадь образца.
В проводимых экспериментах плотность тока варьировалась в пределах (10...20) мА/см2. Возможные колебания тока не превышали 0,5 % относительно заданного номинала.
После формирования слоя ПК, образцы тщательно промывались в дистиллированной воде, а затем сушились под струёй холодного воздуха. Качество полученных плёнок визуально контролировалось под УФ-лучами осветительной лампы ОИ-18А. Прошедшие такую подготовку образцы использовались в дальнейшем при оптических исследованиях.
2.2. Регистрация фотолюминесценции пористого кремния
Поверхность ПК условно разбивалась на 6-7 участков размером 5x3 мм2 не перекрываемых при лазерном облучении. Каждый участок предварительно кратковременно облучался в течении 2-5 секунд с целью определения стартовой интенсивности 1о и оценки равномерности свечения образца после электрохимического травления. Дальнейшему исследованию подвергались лишь те образцы, разброс начальной интенсивности которых на различных участках не превышал +2 %. При выполнении этих условий последний участок подвергался длительному облучению УФ-лучами с регистрацией светового отклика I в зависимости от времени лазерного облучения I. Схема установки для снятия зависимости 1(1) представлена на рис. 2.3.