Впервые проведено подробное комплексное исследование «сухого» травления дислокационных и бездислокационных образцов германия на плоскостях {111}, {110}, {100}. Травление осуществляли путем воздействия импульсов наносекундного ультрафиолетового (УФ) лазерного излучения допороговой интенсивности (длина волны — 355 нм, длительность ~ 10 нс, плотность энергии ~ 0,5—1,3 Дж/см², частота следования импульсов — 100 Гц, расходимость — 1—2 мрад). До и после лазерной термообработки поверхности образцы исследовали с помощью оптического профилометра Zygo и растрового электронного микроскопа. Выявлены особенности характера повреждения поверхностей, соответствующих различным кристаллографическим плоскостям монокристаллов промышленного дислокационного германия. Они сопоставлены с данными о допороговых повреждениях типовых бездислокационных кристаллов.

Показано, что в дислокационных образцах германия на плоскости {111} возможно создание режима воздействия излучения, приводящего к формированию ямок травления, внешне идентичных дислокационным ямкам, выявляемым при селективном химическом травлении. Их концентрация по порядку величины соответствует плотности дислокаций.

На плоскости {100} дислокационных образцов также обнаружены результаты травления, явно имеющие кристаллографическую природу. При плотности энергии воздействующего излучения ≥ 0,4 Дж/см² на поверхностях дислокационного (плоскость {100}), и бездислокационного германия (плоскости {111}, {100}, {110}), были зарегистрированы лишь отдельные пятна размером ~ 50 мкм, а также отдельные микрократеры размером ~ 0,1—1 мкм, не имеющие кристаллографических признаков. Показана возможность экологичного выявления дислокаций в германии без использования химических реагентов.

Механическая обработка полупроводниковых монокристаллических слитков является одним из ключевых этапов в производстве пластин GaAs. Основной вопрос для получения качественных пластин — определение оптимальных параметров механической обработки, которое заключается в выявлении зависимостей качества поверхности подложек после резки от задаваемых при этом технологическом процессе параметров. Технология получения полированных полупроводниковых пластин (подложек) у практически всех полупроводниковых материалов схожая и имеет в своем различии только ряд отличительных черт, связанных с механическими и структурными особенностями отдельных материалов. Механическая обработка является первым после роста кристалла этапом, при котором необходимо соблюдать и совершенствовать множество технологических параметров для получения качественной готовой продукции. В технологическом процессе обработки полупроводника необходимо в первую очередь разделить кристалл на пластины со схожими поверхностными характеристиками. От качества этого разделения зависит то, какие пластины получатся в конечном итоге и насколько они будут пригодны как подложки для производства приборов при массовом производстве. Исследование влияния параметров резки на структуру нарушенного слоя и основных геометрических параметров пластин позволяет выявить оптимальные параметры механической резки и диапазон отклонений, возможный для получения пластин схожего качества для дальнейшей обработки.

Синтезированы тройные наночастицы FeCoCu, распределенные и стабилизированные в углеродной матрице металлоуглеродных нанокомпозитов FeCoCu/C. Синтез нанокомпозитов осуществлен методом контролируемого ИК-пиролиза прекурсоров типа «полимер — ацетилацетонат железа — ацетаты кобальта и меди», полученных совместным растворением компонентов с последующим удалением растворителя. Исследовано влияние температуры синтеза на структуру, состав и электромагнитные свойства нанокомпозитов. Методом рентгенофлуоресцентного анализа показано, что образование тройных наночастиц FeCoCu происходит за счет взаимодействия Fe₃С с наночастицами твердого раствора CoCu. С повышением температуры синтеза увеличивается размер наночастиц металлов, что обусловлено процессами их агломерации и коалесценции при перестройке матрицы. Также в зависимости от температуры синтеза и соотношения металлов могут образовываться наночастицы тройного сплава с различным составом. Методом рамановской спектроскопии показано, что с повышением температуры синтеза степень кристалличности углеродной матрицы нанокомпозитов возрастает. Исследованы частотные зависимости относительной комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости нанокомпозитов в диапазоне 3—13 ГГц. Показано, что изменение соотношения металлов приводит к значительному увеличению как диэлектрических, так и магнитных потерь. Первые связаны с формированием сложной наноструктуры углеродной матрицы нанокомпозита, а вторые обусловлены увеличением размера наночастиц и сдвигом частоты естественного ферромагнитного резонанса в низкочастотную область. Расчеты потерь на отражение проведены по стандартной методике на основе экспериментальных данных частотных зависимостей комплексной магнитной и диэлектрической проницаемости. Показано, что регулирование частотного диапазона и значения поглощения электромагнитных волн (от –20 до –52 дБ) может осуществляться путем изменения соотношения металлов в прекурсоре. Полученные нанокомпозиты обеспечивают более высокие результаты по сравнению с нанокомпозитами FeCo/C, полученными при аналогичных условиях.

В работе изучаются тепловые, электрические и термоэлектрические свойства керамик ZnO-Me_xO_y с 1 ≤ x, y ≤ 3, где Me = Al, Co, Fe, Ni, Ti. Образцы изготавливались на основе керамической технологии спекания порошковых смесей двух или более оксидов в открытой атмосфере с вариациями температуры и продолжительности отжига. Структурно-фазовые исследования керамик указывают на то, что добавление порошков легирующих агентов Me_xO_y в порошок ZnO со структурой вюрцита после процесса синтеза приводит к выделению вторичных фаз типа шпинелей Zn_x(Mе)_yO₄ и росту пористости полученных керамик в 4 раза. Исследования теплопроводности при комнатной температуре указывают на преобладание решеточного вклада. Уменьшение теплопроводности при легировании обусловлено увеличением рассеяния фононов вследствие воздействия следующих факторов: (1) размерный фактор при замещении ионов цинка в кристаллической решетке ZnO (вюрцит) ионами металлов из добавляемых оксидов Me_xO_y; (2) образование дефектов - точечных, границ зерен (измельчение микроструктуры); (3) рост пористости (снижения плотности); и (4) формирование частиц дополнительных фазы (типа шпинелей Zn_x(Mе)_yO₄). Действие перечисленных факторов при замещение ионов цинка металлами (Co, Al, Ti, Ni, Fe) приводит к увеличению термоэлектрической добротности ZT на 4 порядка (за счет уменьшения удельного электросопротивления и теплопроводности при относительно небольшом снижении коэффициента термоЭДС). Причиной снижения электросопротивления является, образующееся при увеличении продолжительности отжига, более равномерное перераспределение ионов легирующих металлов в решетке вюрцита, приводящее к росту числа донорных центров.

Ga₂O₃ — широкозонный материал с рядом уникальных характеристик, которые делают его перспективным материалом фотоники: он оптически прозрачен для оптического и ближнего ультрафиолетового излучения, обладает высокими значениями пробивных напряжений и высокой радиационной стойкостью. Одним из недостатков, которые в настоящее время препятствуют использованию данного материала в солнечно-слепых фотодетекторах, является аномально большое время нарастания и спада фотопроводимости, которое может достигать сотен секунд. Такая «замедленная» фотопроводимость существенно ограничивает область применения этих материалов. Проведены исследования природы этого эффекта. Выполнены измерения времени нарастания и спада фотоиндуцированного тока в диодах Шотки на основе α-Ga₂O₃, выращенных методом HVPE на сапфире, при засветке светодиодами с длиной волны 259 и 530 нм. При засветке ультрафиолетовым излучением рост тока через фоточувствительную структуру из двух встречных диодов происходил в три этапа: достаточно быстрое нарастание с характерным временем 70 мс, медленный рост с характерным временем 40 с и затянутый спад с характерным временем порядка 300 с. При последующей засветке излучением зеленого цвета рост тока с характерным временем 130 мс и 40 с накладывался на стимулируемый засветкой медленный спад амплитуды максимального тока с характерным временем порядка 1500 с. Анализ релаксации тока показал наличие глубоких центров с энергией (E_C – 0,17 эВ). Существенное замедление релаксации фотоиндуцированного тока можно связать с флуктуациями потенциала вблизи барьера Шотки.

Исследовано влияние пленок оксида алюминия, полученных методом ВЧ-катодного распыления мишени Al₂O₃ в среде аргона, на зарядовые свойства границы раздела SiO₂/p-Si. Проведены измерения высокочастотных C—V-характеристик МДП-структур с однослойными диэлектрическими пленками: SiO₂ толщиной 0,10 и 0,36 мкм, Al₂O₃ толщиной 0,14 мкм и двухслойными композициями на их основе. В качестве исходного материала были выбраны пластины марок КДБ-4,5 и КДБ-5000. Рассчитаны электрофизические параметры пленок, такие как U_FB и Q_ss. Экспериментальные результаты подтвердили, что отрицательный встроенный заряд в пленке Al₂O₃ способен предотвратить образование инверсионного слоя на поверхности кремния р-типа проводимости, компенсируя положительный встроенный заряд в пленке SiO₂ и обогащая поверхность полупроводника основными носителями, и таким образом позволяет стабилизировать зарядовые свойства границы раздела SiO₂/p-Si. На примере многоплощадочного p—i—n-фоточувствительного элемента (ФЧЭ) подтверждена применимость пленки Al₂O₃ в качестве дополнительного диэлектрического покрытия в технологиях изготовления фотодиодов на основе высокоомного кремния p-типа проводимости. Установлено, что пассивация диоксида кремния пленкой Al₂O₃ на периферии и между элементами ФЧЭ позволяет улучшить вольт-амперные характеристики и сопротивление изоляции R_из, что ведет к повышению процента выхода годных фотодиодов.

Исследована кристаллическая структура, пьезоэлектрические и магнитные свойства твердых растворов BiMn_1-xFe_xO₃ (x ≤ 0,4), полученных методом твердофазных реакций из стехиометрической смеси простых оксидов при высоких давлениях и температурах. Структура составов характеризуется наличием концентрационного фазового перехода из моноклинной структуры в орторомбическую. Появление орторомбической фазы регистрируется при концентрации x ≈ 0,2, при этом начинает разрушаться упорядочение d_z2 орбиталей ионов Mn³⁺, что приводит к стабилизации неоднородного магнитного состояния. Твердые растворы с 0,2 ≤ x ≤ 0,4 характеризуются ненулевым пьезоэлектрическим откликом, причем составы обладают как сегнетоэлектрической, так и магнитной доменной структурой, напряжение сегнетоэлектрического переключения уменьшается с увеличением концентрации железа, а остаточная намагниченность уменьшается. Максимальный сигнал пьезоотклика наблюдается в твердом растворе BiMn_0,7Fe_0,3O₃. В работе уточнена взаимосвязь между химическим составом, типом кристаллической структуры, пьезоэлектрическими и магнитными свойствами твердых растворов BiMn_1-xFe_xO₃. Наличие одновременно магнитного и электрического дипольного упорядочения свидетельствует о перспективах практического использования таких материалов.

Редакционная статья