СИНТЕЗ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ С НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА МЕТОДОМ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-278-283

Полный текст:


Аннотация

Предложена новая методика синтеза слоев пористого кремния с наночастицами серебра, основанная на методе низкоэнергетической высокодозовой имплантации кремния ионами металла. Для демонстрации методики проведена имплантация полированной пластины монокристаллического кремния однозарядными ионами Ag+ при комнатной температуре с энергией 30 кэВ при дозе облучения 1,5 ⋅ 1017 ион/см2 и плотности тока в ионном пучке 8 мкA/см2. Методами высокоразрешающей сканирующей электронной и атомно−силовой микроскопии, а также рентгеноспектрального микрозондового анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света показано, что в результате проведенной ионной имплантации на поверхности облучаемого кремния формируется тонкий аморфный слой пористого кремния со средним диаметром пор порядка 150—180 нм, глубиной пор ~100 нм и толщиной стенок между отверстиями 30—60 нм. В структуре пористого кремния расположены наночастицы серебра диаметром 5—15 нм. Кроме того, установлено, что в процессе проведения имплантации происходит ранее не наблюдаемое на практике распыление поверхности кремния ионами серебра. Сделано заключение о том, что предлагаемый физический метод получения пористого кремния, в отличие от химических подходов, обладает тем преимуществом, что может быть достаточно легко интегрирован в индустриальный современный процесс технологии изготовления и совершенствования электронных микросхем, основанный на промышленной ионной имплантации. 


Об авторах

Р. И. Баталов
Казанский физико–технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, ул. Сибирский тракт, д. 10/7, Казань, 420029, Россия
Россия

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник



В. Ф. Валеев
Казанский физико–технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, ул. Сибирский тракт, д. 10/7, Казань, 420029, Россия
Россия

научный сотрудник



В. И. Нуждин
Казанский физико–технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, ул. Сибирский тракт, д. 10/7, Казань, 420029, Россия
Россия

старший научный сотрудник



В. В. Воробьев
Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, д. 18, Казань, 420008, Россия
Россия

аспирант



Ю. Н. Осин
Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, д. 18, Казань, 420008, Россия
Россия

директор МДЦ АМ



Д. В. Лебедев
Казанский физико–технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, ул. Сибирский тракт, д. 10/7, Казань, 420029, Россия
Россия

кандидат физ.−мат. наук, научный сотрудник



А. А. Бухараев
Казанский физико–технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, ул. Сибирский тракт, д. 10/7, Казань, 420029, Россия
Россия

доктор физ.−мат. наук, заведующий лабораторией



А. Л. Степанов
Казанский физико–технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, ул. Сибирский тракт, д. 10/7, Казань, 420029, Россия Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, д. 18, Казань, 420008, Россия
Россия

доктор физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник



Список литературы

1. Ищенко,А.А. Нанокремний:свойства,получение,применение,методы исследования и контроля/А.А.Ищенко,Г. В. Фетисов, Л. А. Асланов. − М. : Физматлит, 2011. − 573 c.

2. Козловский, В. В. Модифицирование полупроводников пучками протонов / В. В. Козловский, В. А. Козлов, В. Н. Ломасов // ФТП. − 2000. − Т. 34. − С. 129—147.

3. Lehmann, V. Porous silicon formation: A quantum wire effect / V. Lehmann, U. Gosele // Appl. Phys. Lett. − 1991. − V. 58. − P. 856—868.

4. Stein, H. J. Infrared spectroscopy of chemically bonded hydrogen at voids and defects in silicon / H. J. Stein, S. M. Myers, D. M. Follstaedt // J. Appl. Phys. − 1993. − V. 73. − P. 2755—2764.

5. Amran,T.S.Optical absorption and photoluminescence studies of gold nanoparticles deposited on porous silicon / T. S. Amran, M. R. Hashim, N. K. Al−Obaidi, H. Yazid, R. Adnan // Nanoscale Res. Lett. − 2013. − V. 8. − P. 35—41.

6. Wang, Y. Broadening antireflection on the silicon surface realized by Ag nanoparticle−patterned silicon / Y. Wang, Y. P. Liu, H. L. Liang, Z. X. Mei, X. L. Du // Phys. Chem. Chem. Phys. − 2013. − V. 12. − P. 2345—2350.

7. Panarin, A. Y. Formation of SERS−active silver structures on the surface of mesoporous silicon / A. Y. Panarin, V. S. Chirvony, K. I. Kholostov, P.−Y. Turpin, S. N. Terekhov // J. Appl. Spectr. − 2009. − V. 76. − P. 280—287.

8. Kreibig,U. Optical properties of metal clusters/U.Kreibig, M. Vollmer. − Berlin : Springer, 1995. − 468 p.

9. Stepanov, A. L. Ion−synthesis of metal nanoparticles and their optical properties / A. L. Stepanov. − N. Y. : Nova Sci. Publ., 2010. − 81 p.

10. Степанов, А. Л. Фотонные среды с наночастицами, синтезированными ионной имплантацией / А. Л. Степанов. − Саарбрюккен : Lambert Acad. Publ., 2014. − 353 c.

11. Ziegler, J. F. The stopping and range of ions in solids / J. F. Ziegler, J. P. Biersack, U. Littmark. − N. Y. : Pergamon Press, 1985. − 465 p.

12. Тысченко, И. Е. Формирование пленок нанокристаллического кремния имплантацией больших доз ионов H+ в слои кремния на изоляторе и последующим быстрым термическим отжигом / И. Е. Тысченко, В. П. Попов, А. Б. Талочкин, А. К. Гутаковский, К. С. Журавлев // ФТП. − 2004. − Т. 38. − С. 111—116.

13. Бухараев, А. А. Мониторинг жидкостного травления имплантированного диоксида кремния с помощью атомно−силового микроскопа / А. А. Бухараев, Н. И. Нургазизов, А. В. Сугоняко // Микроэлектроника. − 2002. − Т. 31. − С. 121—128.

14. Romano, L. Nanostructuring in Ge by self−ion implantation / L. Romano, G. Impellizzeri, M. V. Tomasello, G. Giannazzo, C. Spinella, M. G. Grimaldi // J. Appl. Phys. − 2010. − V. 107. − P. 084314−1—084314−5.

15. Герасименко,Н.Н.Кремний—материал нанооэлектроники / Н. Н. Герасименко, Ю. Н. Пархоменко. − М. : Техносфера, 2007. − 270 c.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Баталов Р.И., Валеев В.Ф., Нуждин В.И., Воробьев В.В., Осин Ю.Н., Лебедев Д.В., Бухараев А.А., Степанов А.Л. СИНТЕЗ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ С НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА МЕТОДОМ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(4):278-283. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-278-283

For citation: Batalov R.I., Valeev V.F., Nuzhdin V.I., Vorobev V.V., Osin Y.N., Lebedev D.V., Bukharaev A.A., Stepanov A.L. Synthesis of Porous Silicon with Silver Nanoparticles by Low–Energy Ion Implantation. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(4):278-283. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-278-283

Просмотров: 270

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)