Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 20, № 2 (2017)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-2

81-98 128
Аннотация

Представлены результаты изучения квантовой лестницы проводимости дырок в одномерных каналах, полученных методом расщепленного затвора внутри кремниевых наносандвичей, которые представляют собой сверхузкую квантовую яму, ограниченную дельта−барьерами, сильно легированными бором на поверхности n−типа Si (100). Так как исследуемая кремниевая квантовая яма является сверхузкой (~2 нм) и ограниченной дельта−барьерами, которые состоят из дипольных центров бора с отрицательной корреляционной энергией, квантовая лестница проводимости одномерных каналов наблюдается при относительно высоких температурах (T > 77 К). Кроме того, квантовая лестница проводимости исследована в зависимости от кинетической энергии дырок и их двумерной плотности в квантовых ямах. Показано, что квантовая лестница дырочной проводимости в р−Si квантовых проволоках обусловлена независимыми вкладами одномерных (1D) подзон тяжелых и легких дырок. Эти вклады проявляются при изучении квантовых проволок квадратного сечения в удвоении амплитуды квантовой ступени (G0 = 4e2/h), исключая первую ступень (G0 = 2e2/h) из−за отсутствия вырождения нижней 1D подзоны. Анализ высоты первой и второй квантовых ступеней указывает на существование спонтанной спиновой поляризации тяжелых и легких дырок, что подчеркивает очень важную роль обменного взаимодействия в процессах одномерного транспорта одиночных носителей. Кроме того, тушение квантовой лестницы дырочной проводимости в электрическом поле проявляется в ситуации, когда энергия полевого разогрева носителей становится сравнимой с энергетической щелью между 1D подзонами. Использование метода расщепленным затвором позволило обнаружить эффект резкого увеличения высоты квантовых ступеней проводимости, когда кинетическая энергия дырок увеличивается. Этот эффект является наиболее сильным для квантовых проволок конечной длины, которые нельзя описать в рамках квантового точечного контакта. Приведены результаты для квантовой лестницы дырочной проводимости, краевыми каналов в кремниевых наносандвичах, выполненных в рамках холловской геометрии. Эта продольная квантовая лестница проводимости, Gxx, выявляется при приложении напряжения к холловским контактам Vху и достигает максимума при 4е2/h. В дополнение к стандартному плато (2e2/h) варьирование напряжения Vxy выявляет дробные значения квантовой лестницы дырочной проводимости с плато и ступенями, величины которых коррелируют с четными и нечетными дробными значениями.

Материаловедение и технология. Полупроводники

99-106 112
Аннотация

Рассмотрено текущее состояние и перспективы развития производства основного материала — поликристаллического кремния (поликремния), используемого в производстве изделий микро− и силовой электроники и фотоэнергетики. Выполнен анализ динамики рынка поликристаллического кремния. Отмечено, что рост объемов выпуска поликремния связан, прежде всего, с возрастающими потребностями фотоэнергетики, с общемировой тенденцией перехода на возобнавляемую, альтернативную энергетику. Сделано предположение, что ежегодный прирост объемов выпуска поликремния достигнет в ближайшее время уровня 10—15 % и выше. Для интенсивного развития фотоэнергетики существенную роль играет уровень технологии поликристаллического кремния и доступность этого материала для широкомасштабного производства высокоэффективных солнечных элементов. По прогнозам основная применяемая в промышленности технология на базе «Сименс−процесса» останется доминирующей в обозримый период времени. ООО «Кремнийтехнопром» осуществляет разработку современного проекта производства поликремния на основе оригинальных разработок и модернизации «Сименс−процесса», которое планируется создать в России с привлечением ведущих специалистов и предприятий Германии (SPSC GmbH, GEC GmbH). На создаваемом предприятии предусматривается максимально полная безопасность производства, несмотря на потенциальные риски, заложенные в технологии. Это обеспечивается, прежде всего, гарантиями работы современных аппаратурно−технологических схем, надежностью применяемого оборудования и проектных решений в целом, комплексом противоаварийных защит. Токсичные отходы производства будут перерабатываться в безопасные вещества — целевые продукты для реализации. На предприятии будет достигнута оптимизация основных показателей для конкурентоспособного производства: цены поликремния, объемов производства, удельных капитальных инвестиций и текущих удельных затрат.

Материаловедение и технология. Диэлектрики

107-114 114
Аннотация

Высокочастотным магнетронным распылением мишени синтезированы пленки ниобата лития на кремниевых подложках. Полученные таким образом пленки представляли слой поликристаллического ниобата лития. Методом спектрофотометрии получены спектральные зависимости коэффициентов отражения в диапазоне длин волн 300—700 нм при малых углах падения. Угловые зависимости отражения света при p− и s−поляризациях измерены для дискретного набора длин волн от 300 до 700 нм с шагом по длинам волн 50 нм, а по углам с шагом 1°. Значения показателей преломления, толщины пленок и коэффициентов экстинкции определены с использованием численного метода решения обратных задач. В качестве модели оптической системы выбрана модель однослойной изотропной поглощающей пленки на полубесконечной поглощающей подложке с резкой границей раздела. Начальные приближения для решения обратных задач найдены с применением методик, основанных на определении положения интерференционных экстремумов на спектрально−угловых зависимостях отражения. Обнаружено, что значения показателей преломления пленки отличаются от значений, характерных для монокристаллического LiNbO3. Последние получены как из справочной литературы, так и путем измерений прямым гониометрическим методом показателей преломления аттестованного стандартного образца предприятия, изготовленного из монокристалла LiNbO3. Проведены дополнительные исследования образцов методами рентгенодифракционного анализа и сканирующей зондовой микроскопии. Показано, что причинами отклонений значений показателей преломления являются неоднородность пленки, наличие второй фазы и разупорядочение структуры. Включения второй фазы в виде кристаллитов наблюдаются с преимущественной ориентацией вдоль оси Z.

Моделирование процессов и материалов

115-121 93
Аннотация

Твердотельная технология освещения на основе светодиодов предлагает широкие возможности в освещении растений. Представлен прототип твердотельной лампы на основе светодиодов InGaN с максимумами излучения 440, 460, 530 нм и AlInGaP с максимумами излучения 590, 630 и 660 нм, оснащенный источником стабилизированного тока и оптимизированным радиатором. Спектр излучения светодиодного осветителя представляет собой результат численного моделирования с применением экспериментально полученного спектра поглощения листа растения. Проведено сравнение эффекта применения светодиодов с воздействием натриевой трубчатой лампы. На основе оценки результатов биометрических измерений, которые проводили на протяжении всего эксперимента, показана возможность воздействия спектра предложенного светодиодного осветителя на рост растений.

Физические свойства и методы исследования

122-128 140
Аннотация

Проведен численный расчет распределения потенциала и параметров потенциального барьера для электронов в полупроводниковом кристаллите. Расчет выполнен в кристаллите сферической формы с равномерно распределенными поверхностными состояниями и равномерно распределенными донорами. При расчете учтено, что экранировка поверхностного заряда происходит на ионизованных донорах, а также на свободных электронах, экранировкой на которых нельзя пренебрегать в полупроводниках с высокой концентрацией свободных электронов. Показано, что высота потенциального барьера немонотонно зависит от концентрации доноров в кристаллите. При этом на зависимости высоты потенциального барьера от концентрации доноров можно выделить два участка, соответствующих случаям полного и частичного истощения кристаллита. На первом участке высота потенциального барьера возрастает с ростом концентрации доноров, а на втором — падает. Установлено, что высота потенциального барьера возрастает при увеличении концентрации поверхностных состояний. Оценена возможность появления поверхностных потенциальных барьеров в нано− и поликристаллических металлооксидных полупроводниках, применяемых в качестве чувствительного слоя газовых сенсоров. Сделан вывод о том, что в случае, когда радиус кристаллитов в металлооксидных полупроводниках не превышает 10 нм, объяснение чувствительности сенсора к газу с помощью часто используемой барьерной модели представляется маловероятным. Продемонстрирована необходимость учета формы кристаллита и экранирования поверхностного заряда свободными носителями для расчета ширины потенциального барьера.

129-133 97
Аннотация

Изучена динамика изменения распределения атомов фтора по толщине выращенных слоев анодного оксида и эффективного поверхностного заряда на кристаллах InAs под такими слоями. Анодное окисление проведено в щелочном электролите с добавкой фторосодержащего компонента в гальваностатическом режиме при плотностях анодного тока 0,05 или 0,5 мА · см−2. Толщину слоев в пределах 32—51 нм варьировали, задавая конечное напряжение на электродах при выращивании в пределах значений 15—25 В. Толщина и коэффициент преломления слоев измерены методом эллипсометрии, а распределение атомов фтора по толщине — методом фотоэлектронной спектроскопии в сочетании с ионным травлением. Параллельно на основе выращенных слоев изготовлены МДП−структуры, из расчета вольт−фарадных характеристик которых определены значения эффективного поверхностного заряда и плотности поверхностных состояний, соответствующие различным толщинам слоя.

Установлено, что по мере роста слоев независимо от плотности тока анодирования происходит их уплотнение. Профиль распределения атомов фтора смещается в сторону InAs, а положительный эффективный поверхностный заряд постепенно уменьшается от 3,6 · 1011 до 2,0 · 1011 см−2 при плотности поверхностных состояний в пределах (6—7) · 1011 эВ−1 · см−2 для всех случаев. На основе сопоставления полученных данных с теоретическими представлениями о зарядовом строении МДП−структуры сделан вывод о постепенном отдалении встроенного заряда от границы с InAs в процессе выращивания анодного оксидного слоя. Это объясняет наблюдаемое уменьшения эффективного поверхностного заряда с ростом толщины слоя. Полученный результат свидетельствует о том, что скорость роста слоя превышает скорость смещения встроенного заряда в сторону InAs.

134-141 150
Аннотация

Описана процедура синтеза твердых растворов Cd3As2—Zn3As2 (в дальнейшем, (Cd1−x Znx)3As2 из паровой фазы. Синтезированы монокристаллы твердого раствора (Cd0,993 Zn0,007)3As2. Результаты сканирующей электронной микроскопии и дифракции электронов свидетельствуют о высоком кристаллическом совершенстве изученного образца. Исследована его структура и морфология поверхности, содержащей ростовые зародыши и плоскости скола. В области низких температур выявлены гигантское анизотропное магнетосопротивление, а также осцилляции Шубникова—де Гааза. Полученные результаты указывают на сохранение особенностей фазы дираковского полуметалла для твердого раствора (Cd1−x Znx)3As2 с низким содержанием цинка. В то же время присутствуют указания на возможные отличия от свойств исходного материала Cd3As2.

Атомные структуры и методы структурных исследований

142-147 124
Аннотация

Методом трехкристальной рентгеновской дифрактометрии исследовано влияние фотонного отжига на возникновение деформаций в кристаллической структуре легированных бором кремниевых пластин, полученных по методу Чохральского (Cz−Si). Установлено, что традиционный отжиг всей поверхности двусторонне полированных пластин кремния галогенными лампами (режим фотонного отжига) в режимах быстрого термического отжига приводит к возникновению деформаций сжатия. Тот же процесс с использованием оригинальных фотомасок, позволяющих локально проводить обработку множественных, пространственно разделенных областей пластины (режим локального фотонного отжига) при относительно низких температурах обрабатываемой пластины (менее 55°С), приводит к возникновению деформаций растяжения. Установленный эффект не наблюдается при наличии на тыльной стороне пластин механического геттерирующего слоя. Предложен механизм, объясняющий полученные экспериментальные результаты, который может быть использован при формировании зарядовых насосов в структуре фотоэлектрических преобразователей.



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


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