Область наук:
  • нанотехнології
  • Рік видавництва 2000
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки
    Наукова стаття на тему 'Стімульовані Електрон опроміненням процеси в карбонізовані пористом кремнії'

    Текст Наукової роботи на тему «Стімульовані Електрон опроміненням процеси в карбонізовані пористом кремнії»

    ?Секція технології мікроелектронікі

    УДК 546.281; 539.2

    Б.М. Костішко, Ш.Р. Атажанов, Ю.С. Нагорнов, А.Н. Комов

    Стімулюваті електронного опромінення процес В карбонізовані поруватого кремнію

    Самарський державний університет,

    443011, м Самара, вул. акад. Павлова, I, телУфакс: (8462) 345455, e-mail: komo \ @ $ su.satnura.ru

    Пористих Кремній (ПК) представляет безперечно Інтерес як дешевий и технологічно Сумісний материал для джерел світла у відімій області. Однако надії на швидке Впровадження в практику цього матеріалу, что вініклі в зв'язку з відкріттям в 1991 р ефектівної фотолюмінесценції (ФЛ) ПК. зізналася краху. Найбільш суттєвою причиною цього є нестабільність світловіпромінюючіх властівостей пористого кремнію при різніх зовнішніх Вплив: опроміненні світлом [1], Електрон [2], у-опроміненні [3] та ін. У зв'язку з ЦІМ на перший план виходи завдання Виявлення механізмів деградації ФЛ ПК і розробки методів, что дозволяють Зменшити або Повністю усунуті цею ефект.

    Метою цієї роботи є дослідження стімульованіх опроміненням Електрон кіловольтної енергій процесів в поверхнево шарі нового об'єкта - пористого кремнію, яка зізналася, для Підвищення радіаційної стійкості, швидкої вісокотемперату рной карбонізації.

    Віхіднім матеріалом для зразків ПК служили леговані фосфором пластини кремнію з орієнтацією (100) и Пітом електрична опором р = 2.4 Ом см {Na = 1.5-1015 с.ч'3). Пористих Кремній формувався за стандартною технологією в процесі електрохімічного травлення в електроліті, что складається з 48% ної плавікової кислоти (HF) и етилового спирту в співвідношенні 1: 1. Час електрохімічного травлення становило 40 хвилин при щільності Струму 20 мАУсм2. Свіжопріготовані зразки ПК поміщаліся в реактор, в якому проводилася процедура карбонізації при температурі 1000-1400 С в течение 2-4 хвилин в середовіщі углеродосодержащего газу і газу-носія (водні). У процесі карбонізації віроблялося легування бором з поверхнево концентрацією Св

    «1018 см'3. Описана процедура застосовується при створенні буферних шарів в ге-тероепітаксіальніх структурах 3C-SiC / Si [4]. Колір фотолюмінесценції карбонізовані зразків БУВ біло-блакитним.

    Дослідження електронно-стімульованого Зміни складу поверхні карбонізовані ПК віроблялося методом Електронної оже-спектроскопії. Опромінення Електрон з енергією Ер = 3 кеВ здійснювалося в сверхвісоковакуумніх камері оже-спектрометра 09І0С-10-005 в режімі розгортання електронного променя в растр, что дозволяло варіюваті дозу опромінення в широких межах D-1015-5-1017 см'2. Вікорістовуваній спектрометр МАВ енергоаналізатор з Досить скроню роздільною здатністю ДЕ / Е = 0.45%. Безпосередно в про-

    (1)

    процесі опромінення {in situ) запісуваліся оже-спектр кремнію Si (L2iVV), вуглецю C (KJLL) и кисня O (KLL) при Наступний режимах: залішковій Тиск в аналітічній камері р ^ 510'к Па, ток електронів в пучку ip "0.5 мкА, напряжение модуляції

    Для вікорістовуваного пріскорює напруги (3 кеВ) Ранее нами Було проведено еталонування спектрометра и отрімані КОЕФІЦІЄНТИ елементніх чутлівості: s $ j = 0.57, S $ - 1-28 и sfj = 1-0 № Наявність ціх коефіцієнтів

    дозволило візначаті не просто зміна інтенсівностей оже-ліній, як це робиться зазвічай, а Проводити кількісній аналіз складу досліджуваніх зразків. Концентрацію елементів віраховувалі за формулою

    с, = (вд / уІ1 *, /, / 4

    і

    де С; и Jj - вагові концентрації и інтенсівності оже-піків Si 0 = 1), С (i = 2) и Про 0 ~ 3) відповідно, до; - КОЕФІЦІЄНТИ коригування, что враховують спотворення форми оже-ліній через апаратного Розширення. У нашому випадка kSl = 1, /^-=1.25, Ао = 1.32 [4].

    На рис. 1 представлені залежності концентрації атомів Si, С і О на поверхні свіжопріготованого и підданого карбонізації ПК від дозуюч електронного опромінення. Як видно, характер електронно-стімульованіх процесів в ціх випадка абсолютно протилежних. Если в разі спежепріготовлен-них зразків спостерігається істотне зростання концентрації вуглецю, то на поверхні карбонізовані ПК вміст вуглецю, навпаки, зменшується.

    Ранее нами досліджуваліся електронно-стімульовані процеси на поверхні ПК, яка зізналася різнім Попередніми обробка - водному дотравліванію, нізькотемпературного термовакуумной відпалу, лазерному, іонного і (3-опроміненню. В усіх ціх випадка концентрація атомів вуглецю на поверхні досліджуваніх зразків в процесі електронного опромінення зростан. Єдиним вінятком є ​​зразки, Які зізналася високотемпературна відпалу в Углеродосодержащий атмосфері. спостережуваного ефект, очевидно, повинен буті пов'язаний з тім, что на поверхні опромінюю ться Електрон зразків присутній тонкий шар, перенасіченій вуглецю и містіть нанокрісталітів карбіду кремнію [5].

    Розглянемо Умова балансу в шарі, товщина которого дорівнює глібіні Вихід оже-електронів (для вуглецю Х.Ю.7 нм) Лінії C (KLL). Врахуємо, що містять атоми вуглецю молекули, адсорбовані на поверхні, під дією електронів диссоциируют. В результате цього может вінікнуті потік атомів вуглецю, диффундирующих в ОБСЯГИ кристала - JDV- Если цею процес відбувається на поверхні пір бланках, Попередньо карбонізовані, то така дифузія буде приводити до Додатковий Утворення монокристаллической фази SiC.

    При складанні Рівняння безперервності та патенти, кроме потоку JDV! врахуваті адсорбційній (Ja) и десорбціонную потоки (УД а такоже стімульованій Електрон потік атомів вуглецю по поверхні (Jos)

    dCC.91 + тС_ г (у + J + JDS + JDV) dS = 0 > dt M {Os

    3

    де = у / 2 [f-'C, (г) / iHj] "маса кулі об'ємом V ~ S-A, з которого еміттірующей-валися оже-Електрон; V" т, - ОБСЯГИ и маса i-го атома відповідно.

    с.%

    80 ---------------- г

    с,%

    а)

    б)

    Мал. I. Дозові залежності складу поверхні: а- віхідного ПК и б-карбонізовані ПК

    У Першому набліженні можна вважаті, что -Л / і примерно однакові и в разі свіжопріготованого, и в разі карбонізовані зразків. Непрямим доказ цього может служити незмінність адсорбційніх-но-десорбційніх потоків и діфузійного потоку по поверхні в процесі опромінення Електрон свіжопріготованого бланках. Експериментальні дані, наведені на рис. 1, а, свідчать про ті, что Умова

    (3)

    dC? {T) MA {t)

    ------------ Л-- -const

    dt mr

    віконується з десятіпроцентній точністю. В (3) МА0) и Сс (() 'маса аналізованого ОБСЯГИ и концентрація вуглецю свіжопріготованого бланках при Електрон опроміненні.

    З урахуванням введеного Наближення и експериментального результатів (рис. 1), величину діфузійного потоку атомів вуглецю в ОБСЯГИ ПК можна обчісліті за формулою

    А

    dc? {T)

    dt

    (4)

    де Мс (0, з? (/) - маса аналізованого ОБСЯГИ и концентрація вуглецю при

    опроміненні карбонізовані бланках ПК.

    Обчислення показують, что за годину електронного опромінення величина, / Л [- змінюється в межах (1.7-2Д) -1013 см'2.

    В результате електронного опромінення в діапазоні ФО карбонізовані ПК зникає низькоенергетичного смуга около 1.9 еВ (650 нм) i істотно растет амплітуда спектрального максимуму в синьо-зеленій області. Цей факт добре узгоджується з уявленням про ті, что обробка Електрон з енергією 3 кеВ виробляти до Зменшення Розмірів кістяків квантових ниток Si за рахунок додатково зростання монокрісгалліческой фази SiC. У такому випадки, если весь потік атомів вуглецю, діфундуваті в ОБСЯГИ, просунути на стімульовану Електрон карбонізацію, то, віходячі з оціночніх Даних Величини JDy, до

    кінця опромінення утворюється шар карбіду кремнію товщина 40-45 нм.

    Таким чином, дослідження показали, что в процесі опромінення Електрон з енергією 3 кеВ карбонізовані ПК, концентрація вуглецю на его поверхні істотно зменшується. Це пояснюється наявністю електронно-стімульованої діфузії атомів вуглецю в ОБСЯГИ матеріалу. З урахуванням того, что в спектрі фотолюмінесценції после Електронної ОБРОБКИ зникає смуга, Якою відповідає ФО з квантової ниток кремнію, Зроблено припущені про додатковий карбонізації бланках в процесі опромінення. Віходячі з експериментального Даних, Зроблено оцінка товщина шару, карбонізовані за рахунок Електронної стімуляції поверхні (40-45 нм).

    Робота фінансувалася грантами РФФД № 99-02-17903, «Російські університети - фундаментальні дослідження» н «Матеріали, структур и прилади напівпровіднікової оптоелектронікі».

    ЛІТЕРАТУРА

    1. C.hang J.M., Chuo G.S., Chang D.C. et at. // J. Appl. Phys. 1995. V. 77. № 10. P. 5365-5368.

    2. Костішко Б.М., Орлов A.M. // ЖТФ. 1998. T. 68. N3.C. 58-63.

    3. Астрова E.B., Вітман Р.Ф., Ємцев В.ВЛ ФТП. 1996. Т. 29. Віп.7. С. 1301-1305.

    4. Атажаіое Ш.Р., Костішко Б.М., Комов О.М., Чепурнов В.І. // Поверхня. 1998. Т.П. С. 117-123.

    5. Костішко Б.М., Атажанов Ш.Р., Миков С.І. // Листи ЖТФ. 1998. Т. 24. Вип. 16. С. 24-30.

    УДК 621.315.592

    Л.Р. Шагінян, І.А. Косская, В.Ф. Брітун

    Вплив ПАРАМЕТРІВ осадженим НА Властивості ПЛІВОК 1п203: 5п02

    Інститут проблем матеріалознавства НАН України, Київ

    Плівкові прозорі електропровідні контакти в оптоелектронних приладнати застосовують при необхідності прікладення напруги до активного елементів приладнав и Виведення видимого випромінювання через ЦІ контакти з мінімальнімі Втрата.

    Таким Вимоги відповідають плівки оксидів індію та олова. Однако Пітом Опір шкірного з них окремо Досить високо (~ 10'2 ом.см). В [1,2] повідомлялося про Отримання Прозоров плівок з електропровідністю до 10 "4 ом.см, отриманий ВЧ'распіленіем мішені, спечений Із суміші порошків 20% 8п02: 80% 1П20? [I], а такоже реакційнім розпіленням сплаву 1п- бп в суміші Аг-Ог и розпіленням порошкової спеченной мішені 8п02: 1п203 [2]. у [3] описів способ создания Прозоров омічного контакту до карбіду кремнію методом ВЧ-розпілення порошкової мішені 8п02: 1п203. Однако у всех ціх робот не досліджувалі впліву параметрів осадженим на склад и структуру плівок, Які, Взагалі Кажучи, є фундаменту ьнімі характе Істік, визначальності їх інші Фізичні Властивості.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити