Формування та дослідження двовимірних фотонних структур на основі макропористого кремнію - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Інституті фізики напівпровідників НАН України Науковий керівник: доктор технічних наук, Карачевцева Людмила Анатоліївна, Інститут фізики напівпровідників НАН України, зав. відділом Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор, Осинський Володимир Іванович, науково-дослідний інститут “Мікроприлад” міністерства промислової політики України, заступник директора Захист відбудеться “18” жовтня 2002 р. о 1415 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.199.01 в Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою 03028, м.Такі методи дозволяють формувати структури з періодом від нанометрів до мікрометрів. Двовимірні структури макропористого кремнію вперше були виготовлені на фірмі СІМЕНС В. Леманном. Наявність глибоких пор, розділених тонкими перегородками кристалічного кремнію, забезпечує велику ефективну поверхню зразка, що визначає оптичні та електрофізичні характеристики структур макропористого кремнію. Роботу виконано згідно з тематикою та планами наукових досліджень Інституту фізики напівпровідників НАН України, зокрема за держбюджетними темами № 31/20 “Розробка фізико-хімічних основ технологій створення та функціональна діагностика кристалів і структур (приладів) для реєстрації та перетворення енергії інфрачервоного випромінювання на базі напівпровідникових сполук і вузькощілинних твердих сполук”, № 7 “Фізико-технологічні дослідження напівпровідникових систем інфрачервоної мікроелектроніки”, одним з виконавців яких був автор дисертаційної роботи. Метою даної роботи було виготовлення двовимірних фотонних структур макропористого кремнію методом фотоанодного травлення, дослідження процесів формування структур та механізмів трансформації енергетичного спектру електромагнітного випромінювання для розробки нових випромінювальних та сенсорних пристроїв напівпровідникової електроніки.Підкреслено, що виготовлення досконалих фотонних структур макропористого кремнію залежить від узгодження режимів електрохімічного процесу з характеристиками кремнієвого аноду (орієнтація, легування, геометрія). Для управління режимами електрохімічного формування структур макропористого кремнію були досліджені вольтамперні характеристики системи “кремній - електроліт”. Встановлено, що для досліджуваної системи діапазон напруг протягом електрохімічного формування макропор відповідає двовалентній реакції розчинення кремнію або перехідній області між двовалентним і чотирьохвалентним розчиненням кремнію. Електронно-мікроскопічні дослідження зовнішніх поверхонь і поперечних перерізів стінок макропор показали, що на стінках макропор зразків, сформованих при низьких густинах струму, має місце деревоподібна структура мікропористого шару товщиною до 700 нм; при більшій густині струму спостерігаються мікропористі шари товщиною до 250 нм без деревоподібної структури. Вперше була виміряна оранжева фотолюмінесценція на структурах макропористого кремнію з нанокристалами мікропористих шарів товщиною 100-700 нм, сформованих на стінках макропор в режимі великої густини струму протягом електрохімічного процесу формування макропор.Вперше в рамках дифузійно-дрейфової моделі встановлено і експериментально доведено співвідношення між параметрами процесу електрохімічного формування макропор при товщині кремнієвого аноду, яка перевищує довжину дифузії дірок, а також при порівняно великих діаметрах макропор. Оптичне поглинання двовимірними фотонними структурами макропористого кремнію для довжин хвиль 2-25 мкм становить більш, ніж 102 по відношенню до однорідного матеріалу з ефективним коефіцієнтом поглинання 300-500 см-1.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ