О ГРАНИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ В МЕЖФАЗНОЙ ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОЛИТ—КРЕМНИЙ ПРИ САМООРГАНИЗАЦИИ МОЗАИЧНОЙ СТРУКТУРЫ 3D–ОСТРОВКОВ НАНОКРИСТАЛЛИТОВ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ АНОДНОМ ТРАВЛЕНИИ p–Si (100) В ЭЛЕКТРОЛИТЕ С ВНУТРЕННИМ ИСТОЧНИКОМ ТОКА

Рассмотрен процесс образования и самоорганизации мозаичной структуры поверхности пористого кремния (por-Si) при длительном анодном травлении Si (100) p-типа проводимости (p-Si) в электролитах с внутренним источником тока. Показано, что образование 3D-островков нанокристаллитов мозаичной структуры por-Si происходит с участием осажденных адсорбированных атомов кремния, образующихся в результате реакций диспропорционирования при травлении монокристалла кремния, как это имеет место в случае эпитаксиального роста нанокристаллитов при молекулярно-лучевом осаждении атомов кремния на поверхности полупроводников АIIIВV и Si и их дальнейшем спонтанном самоупорядочении. При этом учтены квантово-размерные эффекты, имеющие место на локальных участках атомно-шероховатой поверхности реального кристалла кремния. Отмечена существенная роль окисления поверхности кремния в процессе образования и самоорганизации мозаичной структуры por-Si при длительном анодном травлении p-Si (100) в электролите HF : Н2О2.

1. Андреев, А. Ф. Стрикционные сверхструктуры в двумерных фазовых переходах / А. Ф. Андреев // Письма в ЖЭТФ. – 1980. – Т. 32. – С. 654—656.

2. Марченко, В. И. Возможные структуры и фазовые переходы на поверхности кристаллов / В. И. Марченко // Там же. – 1981. – Т. 33. – С. 397—399.

3. Андреев, А. Ф. О равновесной форме и колебаниях поверхности квантовых кристаллов / А. Ф. Андреев, А. Я. Паршин // ЖЭТФ. – 1978. – Т. 75. – С. 1511.

4. Марченко, В. И. Об упругих свойствах поверхности кристаллов / В. И. Марченко, А. Я. Паршин // Там же. – 1980. – Т. 79. – С. 257.

5. Марченко, В. И. К теории равновесной формы кристаллов / В. И. Марченко // Там же. – 1981. – Т. 81. – С. 1141.

6. Андреев, А. Ф. Капиллярные явления в теории упругости / А. Ф. Андреев, Ю. А. Косевич // Там же. – 1981. – Т. 81. – С. 1435.

7. Леденцов, Н. Н. Упорядоченные массивы квантовых точек в полупроводниковых матрицах / Н. Н. Леденцов, В. М. Устинов, С. В. Иванов, Б. Я. Мельцер, М. В. Максимов, П. С. Копьев, Д. Бимберг, Ж. И. Алферов // УФН. – 1996. – Т. 166, № 10. – С. 423—428.

8. Леденцов, Н. Н. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры / Н. Н. Леденцов, В. М. Устинов, В. А. Щукин, П. С. Копьев, Ж. И. Алферов, Д. Бимберг // ФТП. – 1998. – Т. 32, № 4. – С. 385—410.

9. Кукушкин, С. А. Процессы конденсации тонких пленок / С. А. Кукушкин, А. В. Осипов // УФН. – 1998. – Т. 168, № 10. – С. 1083—1116.

10. Емельянов, В. И. Самоорганизация упорядоченных ансамблей наночастиц при лазерно-управляемом осаждении атомов / В. И. Емельянов // Квантовая электроника. – 2006. – Т. 36. – С. 489—507.

11. Емельянов, В. И. Нелинейная динамика самоорганизации гексагональных ансамблей пор при окислении и травлении металлов и полупроводников / В. И. Емельянов, В. В. Старков // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2006. – Т. 36, № 11. – С. 53—68.

12. Valance, A. Porous sisicon formation: Stability analysis of the silicon-electrolyte interface / A. Valance // Phys. Rev. B. − 1995. −V. 52. −P. 8323—8336.

13. Климов, А. В. О нелинейном капиллярно-флук туационном периодическом волновом движении в тонкой пленке жидкости на твердой подложке / А. В. Климов, А. И. Григорьев // ЖТФ. – 2009. – Т. 79, № 10. – С. 14—21.

14. Горячев, Д. Н. Электролитический способ приготовления пористого кремния с использованием внутреннего источника тока / Д. Н. Горячев, Л. В. Беляков, О. М. Сресели // ФТП. – 2003. – Т. 37, вып. 4. – С. 494—498.

15. Тыныштыкбаев, К. Б. Морфология пористого кремния при длительном анодном травлении в электролите с внутренним источником тока / К. Б. Тыныштыкбаев, Ю. А. Рябикин, С. Ж. Токмолдин, Т. Айтмукан, Б. А. Ракыметов, Р. Б. Верменичев // Письма в ЖТФ. – 2010. – Т. 36, № 11. – С. 104—110.

16. Тыныштыкбаев, К. Б. Динамика формирования мозаичной структуры пористого кремния при длительном анодном травлении в электролитах с внутренним источником тока / К. Б. Тыныштыкбаев, Ю. А. Рябикин, К. А. Мить, Б. А. Ракыметов, Т. Айтмукан // ФТТ. – 2011. – Т. 53, № 8. – С. 1498—1504.

17. Беляков, Л. В. Роль синглетного кислорода при образовании нанопористого кремния / Л. В. Беляков, Д. Н. Горячев, О. М Сресели // ФТП. – 2007. – Т. 41, вып. 12. – С. 1473—1476.

18. Ельцов, К. Н. Модификация пористого кремния в сверхвысоком вакууме и вклад нанокристаллитов графита в фотолюминесценцию // К. Н. Ельцов, В. А. Караванский, В. В. Мартынов // Письма в ЖЭТФ. 1996. – Т. 63. – С. 106—111.

19. Дерягин, Б. В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок / Б. В. Дерягин. – М. : Наука, 1986. – 405 с.

20. Леньшин, А. С. Влияние естественного старения на фотолюминесценцию пористого кремния / А. С. Леньшин, В. М. Кашкаров, С. Ю. Турищев, М. С. Смирнов, Э. П. Домашевская // Письма в ЖТФ. – 2011. – Т. 37, вып. 17. – С. 1—8.

21. Пчеляков, О. П. Кремний-германиевые наноструктуры с квантовыми точками: механизмы образования и электрические свойства // О. П. Пчеляков, Ю. Б. Болховитянов, А. В. Двуреченский, Л. В. Соколов, А. И. Никифоров, А. И. Якимов, Б. Фойхтлендер // ФТП. – 2000. Т. 34, вып. 11. – С. 1281—1299.

22. Bolkhovityanov, Yu. B. The initial stages of heteroepitaxy from the liquid phase at a low misfit: InGaAsP on GaAs / Yu. B. Bolkhovityanov, V. I. Yudaev, A. K. Gutakovsky // Thin solid films. – 1986. – V. 137. – P. 111—121.

23. Тимохов, Д. Ф. Влияние кристаллографической ориентации кремния на формирование кремниевых нанокластеров в процессе анодного электрохимического травления // Д. Ф. Тимохов, Ф. П. Тимохов / ФТП. – 2009. Т. 43, № 1. – С. 95—99.

24. Eaglesham, D. J. Equilibrium shape of Si / D. J. Eaglesham, A. E. White, L. C. Feldman, N. Moriya, D. C. Jacobson // Phys. Rev. Lett. – 1993. V. 70, iss. 11. – P. 1643.

25. Шкляев, А. А. Предельно плотные массивы наноструктур германия и кремния / А. А. Шкляев, М. Ичикава // УФН. – 2008. – Т. 178. – С. 139—169.

26. Киселев, В. Ф. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках / В. Ф. Киселев, О. В. Крылов. – М. : Наука, 1979. – 232 c.