В работе проведен анализ новых технических решений и идей, направленных на повышение производительности процессов получения поликристаллического кремния «солнечного» и полупроводникового качества. Доминирующей технологией поликристаллического кремния остается Сименс-процесс, включающий перевод технического кремния (получаемого карботермическим восстановлением кварцитов) в трихлорсилан с последующими ректификационной очисткой и водородным восстановлением. Для снижения стоимости получаемого кремния необходимо уменьшать затраты на производство трихлорсилана путем совершенствования технологии и аппаратурного оформления. Рассмотрены преимущества, недостатки и пути снижения производственных затрат четырех известных методов получения трихлорсилана: взаимодействием хлористого водорода с техническим кремнием «direct chlorination» (DC), гомогенным гидрированием тетрахлорсилана (конверсией), реакцией тетрахлорсилана и водорода с кремнием «hydro chlorination silicon» (HC), а также взаимодействием тетрахлорсилана и дихлорслана в присутствии катализатора (реакцией перераспределения или анти-диспропорционирования). Эти методы остаются актуальными и постоянно совершенствуются. Большую роль играют каталитические процессы на поверхности кремния, понимание механизма которых позволит найти новые приложения и получить новые результаты. Отмечено, что необходимыми элементами аппаратурно-технологических схем являются рециклы и совмещенные процессы, в том числе реактивная дистилляция. Это позволяет наиболее полно использовать исходный трихлорсилан, получать полезные продукты и снижать стоимость изготавливаемого кремния.

Разработана теоретическая модель, позволяющая определять концентрацию свободных электронов в n-GaAs по характеристическим точкам на спектрах отражения в дальней инфракрасной области. Показано что при этом необходимо учитывать плазмон-фононное взаимодействие (в противном случае значение концентрации электронов оказывается завышенным). Получена расчетная зависимость концентрации электронов N_опт от характеристического волнового числа ν+, которая описывается полиномом второй степени.
На двадцати пяти образцах арсенида галлия, легированных теллуром, проведены измерения концентрации электронов двумя способами: по традиционной четырехконтактной методике (метод Ван дер Пау) и с помощью разработанного авторами оптического метода (измерения проводились при комнатной температуре). По результатам экспериментов построена зависимость значений концентрации электронов, полученных из холловских данных, N_холл от значений концентрации электронов, полученных оптическим методом, Nопт. Показано, что эта зависимость описывается линейной функцией. Установлено, что данные оптических и электрофизических измерений совпадают, если концентрация электронов равна N_равн = 1,07 ⋅ 10¹⁸ см^-3. При меньших значениях холловской концентрации N_холл < N_опт, а при больших — N_холл > N_опт. 
Предложена качественная модель, объясняющая полученные результаты. Высказано предположение, что атомы теллура связываются с вакансиями мышьяка в комплексы, вследствие чего концентрация электронов уменьшается. На поверхности кристалла концентрация вакансий мышьяка меньше и, следовательно, должно выполняться условие N_опт > N_холл. По мере увеличения уровня легирования все больше атомов теллура остается электрически активными, поэтому концентрация электронов в объеме начинает превалировать над поверхностной концентрацией. Однако при дальнейшем увеличении уровня легирования отношение N_холл/N_опт опять убывает, стремясь к единице. Это, по-видимому, связано с тем, что интенсивность распада комплексов «атом теллура + вакансия мышьяка» при увеличении уровня легирования уменьшается.

Ниобат и танталат лития относятся к важнейшим и наиболее широко применяемым материалам в акустооптике и акустоэлектронике. Эти материалы обладают большими значениями пьезоэлектрических констант, что позволяет использовать их в качестве актюаторов. Однако их использование ограничено термической неустойчивостью кристалла ниобата лития и низкой температурой Кюри T_C кристалла танталата лития. Преодолеть эти недостатки, характерные для отдельных соединений, можно путем получения кристаллов LiNb_1-xTa_xO₃. Методом Чохральского выращены кристаллы LiNb_0,5Ta_0,5O₃ хорошего качества. Проведены сравнительные исследования особенностей высокотемпературной монодоменизации кристаллов LiNb_0,5Ta_0,5O₃. Продемонстрированы основные отличия в технологических режимах при монодоменизации конгруэнтных кристаллов LiNb_0,5Ta_0,5O₃ от конгруэнтных кристаллов LiNbO₃. Представлены параметры высокотемпературной электродиффузионной обработки кристаллов LiNb_0,5Ta_0,5O₃, позволяющие получать монодоменные кристаллы для дальнейшего изучения их физических свойств.

Проведено сравнение структуры и диэлектрических свойств образцов керамики титаната бария, спеченных при температурах 1100, 1150, 1200, 1250 и 1350 °С, и диэлектрических характеристик образцов композита титанат бария (80 % (об.)) — феррит бария (20 % (об.)), спеченных при температурах 1150, 1200 и 1250 °С. Показано, что поляризацию, достаточную для проявления пьезоэлектрического эффекта, имеют только образцы титаната бария, спеченные при температурах 1250 и 1350 °С. У этих же образцов величина пирокоэффициента и остаточной поляризации значительно превосходят аналогичные значения для образцов, спеченных при более низких температурах. Анализ структуры образцов подтвердил зависимость диэлектрических свойств керамики титаната бария от размера зерен и, как следствие, от температуры спекания. На основании проведенных исследований выбран оптимальный режим спекания образцов композита титанат бария (80 % (об.)) — феррит бария (20 % (об.)) —1250 °С. Дальнейшее повышение температуры до 1300 °С показало наличие у данного композита эвтектики. При этом температурная зависимость диэлектрической проницаемости для образцов композита на основе феррита бария — титаната бария с температурой спекания 1250 °С аналогичны зависимости для образцов керамики BaTiO₃, спеченных при 1350 °С. При комнатных температурах у образцов композита диэлектрическая проницаемость также значительно больше, чем у образцов керамики титаната бария, полученных при тех же температурах спекания. Добавление феррита бария в состав титаната бария не только повысило диэлектрическую проницаемость композита, но и привело к размытию сегнетоэлектрического фазового перехода и смещению температуры максимума диэлектрической проницаемости на 10 градусов в сторону высоких температур. 

Методом плоско-поперечного изгиба проведены измерения прочности тонких монокристаллических пластин нелегированного InSb с кристаллографической ориентацией (100). Установлено, что прочность пластин (толщиной ≤ 800 мкм) зависит от их обработки. Использование полного цикла обработки (шлифовки и химической полировки) позволяет увеличить прочность пластин InSb в 2 раза (от 3,0 до 6,4 кг/мм²). Показано, что зависимость прочности от обработки для пластин с ориентацией (100) аналогична этой зависимости для пластин (111), при этом величина прочности пластин (111) в 2 раза выше. Методом контактной профилометрии измерена шероховатость тонких пластин, также прошедших последовательные этапы обработки. Установлено, что при проведении полного цикла обработки шероховатость пластин InSb уменьшается (R_a от 0,6 до 0,04 мкм), приводя к общему выравниванию шероховатости на поверхности. Проведено сравнение прочности и шероховатости пластин (100) InSb и GaAs. Установлено, что прочность резаных пластин GaAs в 2 раза выше прочности резаных пластин InSb и незначительно увеличивается после полного цикла их обработки. Показано, что шероховатость пластин GaAs и InSb после полного цикла обработки поверхности значительно уменьшается: в 10 раз для InSb за счет общего выравнивания поверхности и в 3 раза для GaAs (R_z от 2,4 до 0,8 мкм) за счет снижения пиковой составляющей. Проведение полного цикла обработки пластин InSb позволяет повысить их прочность, удаляя нарушенные слои последовательными операциями и снижая риск развития механических повреждений.

Работа посвящена изучению влияния эффекта зарядовой связи на характеристики полевого элемента Холла, изготовленного на основе тонкопленочного МОП транзистора. Анализ развития современной микроэлектроники показал необходимость развития элементной базы датчиков внешних воздействий на основе кремниевой технологии с повышенной функциональностью. Одним из способов значительного улучшения характеристик чувствительных элементов различных воздействий, в том числе и магнитного поля, является создание тонкопленочных транзисторов на основе структуры «кремний на изоляторе» (КНИ). Показано, что полевой датчик Холла (ПДХ) может стать основой высокочувствительных датчиков магнитного поля, использующих эффект зарядовой связи, возникающей в двухзатворной вертикальной топологии такого элемента. Проведены электрофизические исследования ПДХ при различных режимах включения затворов и питания. Полученные результаты показывают, что эффект зарядовой связи между затворами наблюдается в ПДХ при толщине рабочего слоя между ними равным 200 нм. Этот эффект приводит к росту эффективной подвижности носителей, и следовательно к росту магнитной чувствительности. Таким образом, полевые элементы Холла на основе тонкопленочных транзисторов, изготовленных по кремниевой технологии, позволяют значительно повысить магнитную чувствительность и использовать их в датчиках магнитного поля повышенной надежности. 

Рецензия на статью Wuzong Zhou "Reversed Crystal Growth", опубликованную в журнале Crystals. https://doi.org/10.3390/cryst 9010007

Редакция журнала "Известия вузов. Материалы электронной техники" поздравляет Вячеслава Александровича с 80-летием!