Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 21, № 1 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-1

5-17 224
Аннотация

Рассмотрены процессы геттерирования быстро диффундирующих металлических примесей и дефектов структуры в кремнии, преимущественно используемые в производстве интегральных схем, силовых высоковольтных приборов, ядерно-легированного кремния. Проанализированы геттеры на основе структурных дефектов и газофазные геттеры на основе хлорсодержащих соединений. Отмечено, что для формирования геттеров на основе дефектов структуры требуется создать внутренние источники генерации дислокаций и образования преципитат-дислокационных скоплений. Показано, что дислокации генерируются в устьях микротрещин, которые затем образуют малоподвижную дислокационную сетку на нерабочей стороне пластин. Во втором случае дефекты создаются в области пластины, примыкающей к активному слою электронного компонента. В основе процесса создания внутреннего геттера лежит распад пересыщенного твердого раствора кислорода в кремнии, за счет которого в кристалле формируется сложная дефектная среда состоящая из различного рода преципитат-дислокационных скоплений. Образуются также дефекты упаковки — оксидный преципитат с облаком дислокационных петель Франка. Рассмотрены два варианта создания внутреннего геттера: первый связан с отгонкой примеси кислорода из приповерхностной области пластины, второй — с тонкой регулировкой распределения вакансий по толщине пластины. Проведен анализ влияния геттера как дефектной структуры на снижение механических напряжений начала генерации дислокаций, что в итоге может определять механическую прочность пластин кремния.

Рассмотрен также механизм геттерирования примесей и дефектов газофазной средой с добавками хлор-содержащих соединений. Показано, что при повышенных температурах за счет взаимодействия атомов кремния с хлором в приповерхностной области пластины возможно образование вакансий, которые с некоторой вероятностью проникают в объем образца. В результате реализуется случай
ΔСv > 0 и ΔCi ≤ 0, что приводит к изменению состава микродефектов и их плотности. Даны примеры практического применения термообработки в хлорсодержащей атмосфере пластин кремния при нанесении оксидной пленки, в случае целевой необходимости растворения микродефектов и вывода быстро диффундирующих примесей из объема кристалла, а также для предотвращения образования генерационно-рекомбинационных центров в процессе изготовления приборов и при ядерном легировании кремния.

Материаловедение и технология. Диэлектрики

18-25 183
Аннотация

В настоящее время появляются новые технологии детектирования высокоэнергетических излучений, для которых применяются материалы, легированные ионами редкоземельных элементов. Существует большая потребность в разработке новых неорганических сцинтилляторов для медицинского применения, в частности для детектирования рентгеновского и гамма-излучений. В этом случае сцинтилляционные материалы должны отвечать основным требованиям: высокое оптическое качество, высокое значение световыхода, быстрое время реагирования и др. К таким материалам относится сцинтилляционный кристалл Gd3Al2Ga3O12 : Ce (GAGG : Ce). На сегодняшний день оптические характеристики GAGG : Ce исследованы недостаточно. В связи с этим методом оптической спектроскопии в диапазоне длин волн 200—750 нм измерены спектральные зависимости пропускания и отражения таких кристаллов. Для кристаллов GAGG : Ce определены значения показателей поглощения и преломления, коэффициенты экстинкции, проведена оценка значения оптической ширины запрещенной зоны. Для определения значений показателей преломления использованы два спектрофотометрических метода: по измеренным углам Брюстера и по коэффициенту отражения при малом угле падения света, близком к нормальному. На основании полученных результатов построены дисперсионные зависимости показателей преломления.

 

Моделирование процессов и материалов

26-34 139
Аннотация

Определение условий высокоскоростного выращивания монокристаллов надлежащего качества является приоритетным направлением для промышленного производства кристаллических материалов. Кристаллы дигидрофосфата калия (KDP) — это важные оптические материалы, которые выращивают из водного раствора. Поэтому увеличение скорости выращивания и качества монокристалла имеет важное прикладное значение.

Выполнено математическое моделирование гидродинамических и массообменных процессов при выращивании KDP кристаллов. Течение и массоперенос исследованы в рамках моделирования сплошной среды, которая рассмотрена как водный раствор специальной соли — дигидрофосфата калия. Эта соль растворяется в воде до уровня насыщения при высокой температуре. Затем такой пересыщенный раствор используют для выращивания кристаллов при более низких температурах в кристаллизаторах непроточного и проточного типов. Математическая модель рассматрена в сопряженной постановке с учетом массообмена в системе «раствор—кристалл». Определены локальные особенности гидродинамики и массообмена в растворе вблизи поверхности растущего кристалла, которые могут влиять на локальную (для конкретного места и направления) скорость роста кристалла и образование дефектов. Обсуждены требования к кристаллизаторам, обеспечивающим «нужную» гидродинамику в растворе. Для апробации математической модели рассмотрена задача о кристаллизации длинной обтекаемой горизонтальной пластины, имитирующей растущую грань кристалла. Скорость осаждения соли оценивали по предложенной математической модели, которая сопрягает расчет течения раствора по уравнениям Навье—Стокса для несжимаемой жидкости с термодинамическим условием для нормального роста грани в условиях двумерного зарождения. Рассмотрены особенности течений раствора в различных конструкциях кристаллизаторов. Действие проточных кристаллизаторов проанализировано для различных вариантов втекания раствора (осевое и кольцевое) и вытекания через осевое донное отверстие.

35-42 130
Аннотация

В режиме «охлаждения» исследована температурная зависимость удельной теплоемкости и изменении термодинамических функций, легированного стронцием сплава АК1М2 на основе особочистого алюминия в диапазоне 298,15—900 К. Получены математические модели, описывающие изменении указанных свойств сплавов в этом температурном интервале, а также от концентрации легирующего компонента. Установлено, что теплоемкость, энтальпия и энтропия сплавов с ростом температуры увеличиваются, а от концентрации легирующего компонента до 0,5 % (мас.) уменьшаются, а затем растут. Значение энергии Гиббса имеет обратную зависимость: с ростом температуры — уменьшается, а с увеличением содержания легирующего компонента до 0,5 (мас.) % — растет.

Эпитаксиальные слои и многослойные композиции

43-47 96
Аннотация

Исследовано травление подложек теллурида кадмия в водных и неводных растворах перед процессом эпитаксиального наращивания структур CdxHg1-xTe и его влияние на качество поверхности эпитаксиальных слоев. В качестве травителей использовали 2—20%-ные растворы брома в изобутиловом спирте, 5%-ные растворы брома в метаноле, диметилсульфоксиде, этиленгликоле, растворы брома в бромистоводородной кислоте и смеси с глицерином, насыщенный раствор бихромата калия в серной кислоте.

Скорости травления изменялись от 0,2 до 9 мкм/мин. Установлен полирующий характер травления подложек теллурида кадмия в 5%-ном растворе брома в изобутаноле. Процесс растворения носит диффузионный характер, лимитирован массопереносом реагентов в интервале температур 10—60 °С и зависит от концентрации брома и вязкости раствора.

Исследованы морфология и высота микронеровностей эпитаксиальных слоев CdxHg1-xTe в зависимости от способа травления исходной подложки. Найдены оптимальные составы травителей для предэпитаксиальной обработки с целью получения структур с высотой микронеровностей поверхности на уровне 0,1 мкм.

Физические свойства и методы исследования

48-53 147
Аннотация

Методом твердофазного синтеза из частично восстановленных прекурсоров SrFeO2,52 и SrMoO4 получали поликристаллические образцы Sr2FeMoO6-δ. Установлено, что в процессе выделения кислорода из соединения Sr2FeMoO6-δ в политермическом режиме в потоке газовой смеси 5%Н2/Ar при различных скоростях нагрева величина кислородного индекса «6-δ» зависит от скорости нагрева и при Т = 1420 К не выходит на насыщение. При расчете энергии активации диффузии кислорода методом Мержанова обнаружено, что на начальном этапе десорбции кислорода из Sr2FeMoO6-d энергия активации имеет минимальное значение Еа = 76,7 кДж/моль при δ = 0,005. По мере увеличения концентрации кислородных вакансий она увеличивается до значения Еа = 156,3 кДж/моль при δ = 0,06. Замечено, что зависимости dδ/dt = f(Т) и dδ/dt = f(δ) претерпевают характерный излом, который позволяет условно разделить процесс десорбции кислорода на две стадии развития. Сделано предположение, что с увеличением концентрации кислородных вакансий V ·· происходит взаимодействие между ними с последующим протеканием процессов их упорядочения в кристаллографических плоскостях Fe/Mo-O1 с образованием ассоциатов различного типа.

54-62 110
Аннотация

Показано, что в материалах с пространственным распределением (градиентом) плотности и/или упругости имеет место нелокальная дисперсия продольных ультразвуковых волн. Эта дисперсия приводит к возникновению ультразвуковых спектров, таких как широкодиапазонное плато полного отражения, туннельные спектральные области и области полного пропускания. В рамках точно решаемых моделей сред с непрерывно распределенными плотностью и упругостью исследованы ультразвуковые волны в градиентных материалах, сформированные интерференцией прямых и обратных волн, а также затухающими и незатухающими модами. Приведены примеры спектров пропускания как для металлических, так и для полупроводниковых градиентных структур, а также рассмотрена общая концепция искусственной нелокальной дисперсии для градиентных композитных материалов. Необходимо заметить, что волновое уравнение для акустических волн в градиентных средах с постоянным модулем упругости и определенным заданным распределением плотности сводится к уравнению, описывающему распространение электромагнитных волн в прозрачных диэлектрических средах. Это формальное сходство свидетельствует о том, что концепция нелокальной дисперсии является общей как для оптических, так и для акустических явлений, что позволяет напрямую использовать разработанные для градиентной оптики физические принципы и точные математические решения при реализации соответствующих акустических задач.

63-64 112
Аннотация

Харченко В. А., Смирнов Л. С., Соловьев С. П., Стась В. Ф. Легирование полупроводников методом ядерных реакций. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 262 с. ISBN 978-620-2-01287-4



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


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