Управление концентрацией свободных носителей заряда в кремниевой наноструктуре

• Автор: Воронцов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Структурные свойства пористого кремния
1.2 Инфракрасная и ЭПР спектроскопия пористого кремния
1.3 Оптические свойства пористого кремния
1.4 Концепция эффективной среды в применении к пористому кремнию
1.5 Свободные носители заряда в слоях мезопористого кремния
1.6 Влияние адсорбции активных молекул на концентрацию свободных носителей заряда в слоях мезопристого кремния
1.7 Выводы из обзора литературы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Приготовление образцов
2.2 Получение и очистка адсорбатов
2.3 Методика ИК и ЭПР измерений
2.4 Метод расчета концентраций свободных носителей заряда в слоях мезопористого кремния
ГЛАВА 3 ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ МОЛЕКУЛ ЙОДА НА ЭЛЕКТРОННЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ НАНОСТРУКТУР Р- И 14-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ
3.1 Влияние адсорбции молекул йода на концентрацию свободных носителей заряда и спиновых центров в мезопористом кремнии р-типа проводимости
3.2 Влияние адсорбции молекул йода на концентрацию свободных носителей заряда и спиновых центров в мезопористом кремнии п-типа проводимости
3.3 Модель взаимодействия молекул йода с кремниевой наноструктурой
ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ МОЛЕКУЛ АММИАКА НА ЭЛЕКТРОННЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ НАНОСТРУКТУР Р- И Ы-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ
4.1 Влияние адсорбции молекул специально осушенного аммиака на концентрацию свободных носителей и спиновых центров в мезопористом кремнии
4.2 Влияние адсорбции молекул влажного аммиака на концентрацию свободных носителей и спиновых центров в мезопористом кремнии

4.2 Модель взаимодействия молекул аммиака с кремниевой наноструктурой
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Актуальность проблемы.
Разработка технологий получения объектов нанометрических размеров и изучение их свойств в последнее десятилетие составили самостоятельное направление в физике конденсированного состояния. Обращение к подобным объектам обусловлено рядом факторов — потребностями в совершенствовании материальных основ информационной техники, возможностью выявить новые полезные свойства у уже исследованных материалов. Учитывая, что кристаллический кремний (с-81) является базовым материалом современной микроэлектроники и компьютерной техники, актуальным является изучение свойств кремниевых нанокристаллов (пс-51), которые существенно отличаются от свойств монокристалла. Связано это, во-первых, с уменьшением характерных размеров системы, и, соответственно, проявлением в этом случае квантово-размерного эффекта, а во-вторых, со значительным увеличением удельной поверхности материала. Областью применений пс-8ц например, могут быть оптоэлектроника, газовые сенсоры, биомедицина.
Одной из широко распространенных технологий создания ансамблей кремниевых нанокристаллов является электрохимическая обработка пластин с-81 в растворах на основе плавиковой кислоты (формирование пористого кремния (ПК)) [1]. Данный метод позволяет получать упорядоченную совокупность кремниевых
остатков - нанокристаллов с характерными размерами 1-100 нм. В зависимости от размера пор ПК подразделяется на микропористый (= 2 нм), мезопористый (2-50 нм) и макропористый (= 50 нм) [2]. В работе [3] была обнаружена эффективная фотолюминесценция при комнатной температуре слоев микро-ПК. Авторы связывали наблюдаемую люминесценцию с проявлением квантово-размерного эффекта в

уменьшение концентрации снз вследствие захвата на поверхностные дефекты.
В работе [53] было установлено, что поглощение ИК-излучения, связанное с наличием снз в слоях мезо-ПК снижается с уменьшением плотности тока травления, т.е. с уменьшением пористости образцов (рис.
1.17).
v, cm
Рисунок 1.17 Спектры пропускания свежеприготовленных слоев мезо-ПК, сформированных при различных плотностях тока анодирования [53].
Последнее может быть вызвано как уменьшением количества вещества, так и снижением концентрации свободных дырок при изменении площади поверхности кремниевых остатков (нанокристаллов) с уменьшением их размеров при росте пористости слоев. Для выяснения причин указанной зависимости был проведен анализ спектров отражения ПК. На рис. 1.18 представлены спектры отражения слоев ПК, полученных при различных плотностях тока травления, и, для сравнения, приведен спектр отражения кремниевой подложки, используемой при получении этих слоев. Для кремниевой подложки наблюдается немонотонная зависимость коэффициента отражения с ярко выраженным плазменным минимумом.