Транспорт тока, ЭПР и фотолюминесценция в пористом кремнии

• Автор: Демидова, Наталия Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЭПР И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В НАПОРАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ЭКвЮг И МЕХАНИЗМЫ НЕЛИНЕЙНОГО ТРАНСПОРТА ТОКА В ДИЭЛЕКТРИКАХ И НЕКРИСТАЛЛИЧЕКИХ ВЕЩЕСТВАХ (АН АЛ ИТИЧНСКИЙ ОБЗОР)
1.1. Введение
1.2. ЭПР и люминесценция в наноразмерных гетероструктурах БьЗЮг
1.2.1. Наиболее значимые парамагнитные центры
1.2.2. Рь-ценгры
1.2.2.1 Рь-центры в ориентированных гетероструктурах
1.2.2.1.1 Рь-центры на плоских границах ЗГБЮо
1.2.2.1.2 Рь-центры в пористом кремнии
1.2.2.2. Рь-центры в структурах с хаотической ориентацией
нанокристаллов кремния
1.2.2.2.1. Рь-центры в напылённых плёнках ЗЮг с избытком кремния
1.2.22.2. Рь-центры в БЮг, облученном ионами кремния
1.2.3. ЕХ-центры
1.2.4. Е'- центры
1.2.5. Заключительное обсуждение
1.3. Литературные сведения о механизмах нелинейного транспорта тока в диэлектриках и некристаллических веществах. Три вида нелинейностей
1.4. Литературные сведения о транспорте тока в ПК
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ, СФОРМИРОВАННОГО НА СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННОМ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ КРЕМНИИ
2.1. Введение
2.2. Технология
2.2.1 Изготовление структур с пористым слоем кремния
2.2.2. Нанесение металлических контактов
2.2.3. Окислительный отжиг пористого кремния
2.3. Методы исследования
2.3.1 Измерение вольтамперных характеристик

2.3.2 Измерение шумовых характеристик
2.3.3 ЭПР спектроскопия
2.3.4 Другие методы исследований
Глава 3. СТРУКТУРА, ЭПР, ПОПЕРЕЧНЫЙ ТРАНСПОРТ ТОКА И ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В ПОРИСТОМ КРЕМНИИ
3.1. Введение
3.2. Структура пористого кремния
3.3. ЭПР в пористом кремнии
3.3.1. Введение
3.3.2. Влияние типа и уровня легирования на ЭПР в пористом кремнии
3.3.2.1 Методика эксперимента
3.3.2.2 Результаты эксперимента
3.3.3. Угловые зависимости ЭПР ПК на сильно легированном кремнии
3.3.4. Температурные зависимости ЭПР в ПК на сильно легированном кремнии
3.4. Поперечный транспорт гока в пористом кремнии
3.4.1. Статические вольтамперные характеристики
3.4.2. Экспериментальные вольтамперные характеристики диодных структур с прослойкой ПК
3.4.2.1. Изменение вольтамперных характеристик со временем
3.4.2.2. Обсуждение данных поперечного транспорта тока на основе теории инжекционных токов в диэлектриках
3.4.2.3. Диодных структуры с прослойкой ПК со сверхквадратичным ростом тока
с напряжением
3.4.2.4. Поперечный транспорт тока в тонких слоях оксида кремния
3.4.2.5. Поперечный транспорт тока в слоях нитрида кремния, полученных
ионной имплантацией азота в кремний
3.4.2.6. Транспорт тока в ПК, легированном переходными элементами
3.4.3. Пики избыточных шумов в пористом кремнии
3.5. Фотолюминесценция ПК
3.5.1. Введение
3.5.2. Фотолюминесценция ПК в пограничном к видимому излучению диапазоне длин волн
3.6. Заключение

ГЛАВА 4. ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ПОЛЕВОЙ РОСТ ПРОВОДИМОСТИ В ГРАНУЛИРОВАННЫХ СРЕДАХ, ОБУСЛОВЛЕННЫЙ КУЛОНОВСКОЙ
БЛОКАДОЙ ТУННЕЛИРОВАНИЯ
4.1. Введение
4.2 Исходные предположения
4.3. Решение задачи для цепочки гранул в приближении однородного среднего

4.4. Сравнение с экспериментом
4.5. Заключение
Общее заключение
Литература
Публикации по теме диссертации

порошке Зі. Частицы кремния были приготовлены термическим испарением раскрошенных кристаллов Э! 3000 Ом-см в покрытом АІ2О3 вольфрамовом тигле в атмосфере Не чистотой 99,9999% при давлении 130 Па. Частицы оседали на стенки камеры и кремниевую подложку. Затем подложки выдерживались на воздухе для последующего окисления. Средний размер частиц 20 нм. В результате последующего отжига в вакууме при 600°С в течение 10 мин. появился спектр ЕХь- и спектр Рь-центров. По мере увеличения температуры вакуумного отжига интенсивность ЭПР ЕХ-центров падала, достигала минимума при 200°С, затем снова возрастала почти до той же величины при температуре 1000°С со сдвигом g-фaктopa от 2,0024, АВрр от 0.12 мТл до 0.19 мТл. После отжига свыше 800°С не наблюдался спектр Рь-центров.
Дополнительный 400-600°С отжиг в сухом кислороде при давлении 20 кПа образцов с 600°С вакуумным отжигом приводил, начиная с 400°С отжига, к уменьшению ЕХ- и Рь-спектров и их почти полному исчезновению при 600°С окислении. Последующий отжиг в вакууме при 600°С не восстанавливал ЭПР ЕХ-центров. По-другому менялся с окислением сигнал ЭПР ЕХ-центров в образцах, предварительно отожжённых в вакууме при 1000°С. До 500°С окислительного отжига он не менялся. Затем при 550-700°С произошёл резкий спад и далее до 1000°С медленное уменьшение интенсивности ЭПР. Исследование зависимости интенсивности ЭПР ЕХ-спсктров в образцах, отожжённых в вакууме при 600°С и при 1000°С от уровня СВЧ- мощности ЭПР-спектрометра показало, что в 1000°С образцах наблюдалось насыщение линий при меньшей на порядок мощности, чем в 600°С образцах. На основании этих наблюдений авторы [55] считают, что есть два вида ЕХ-центров. ЕХн-дентры, возникающие при 1000°С вакуумном отжиге, являются теми же, что и дефекты термического слоя ЭЮг на Бі, в [29]. В то время как ЕХц- центры идентичны дефектам, о которых сообщалось в давней работе [56] и которые были отнесены к Бі-ОН связям. Однако, аргументация, основанная на разном характере насыщения линий ЭПР, не убедительна. При исследовании ЭПР азота в кристаллах алмаза авторами [57] наблюдался разный характер насыщения линий для одних и тех же центров азота, надёжно идентифицированных по одинаковой сверхтонкой структуре в кристаллах с разной дефектностью. От нарушений кристалла в окрестности парамагнитного центра естественно ожидать изменений в скорости спин-решёточной релаксации и, следовательно, разного насыщения спектров.