Наноструктури на поверхні та в приповерхневих шарах широкозонних напівпровідників 6H-SiC, BN та ZnS, сформовані імпульсним лазерним опроміненням - Автореферат

Виходячи з вищесказаного, дисертаційна робота присвячена дослідженню впливу ЛО на структурні та фізичні властивості приповерхневих шарів субмікронного діапазону товщин карбіду кремнію, розробленню лазерних технологічних методів наноструктуризації і формуванню стійких омічних контактів до SIC, та застосування розроблених лазерних методів для отримання нанокристалічних структур BN та модифікації тонких плівок ZNS-Cu,Cl. Метою дисертаційної роботи є встановлення закономірностей фізичних процесів, що протікають на поверхні та в приповерхневих шарах карбіду кремнію під дією лазерного опромінення в залежності від режимів випромінювання, створення на основі встановлених закономірностей наноструктур 6H-SIC та омічного тугоплавкого контакту до монокристалу 6H-SIC n-типу провідності, отримання нанокристалічних структур BN методами лазерної технології, зясування впливу лазерного випромінення на морфологію поверхні та люмінесцентні властивості плівок ZNS-Cu,Cl. Обєктом дослідження були монокристали 6H-SIC n-типу, контактні структури з використанням субмікронних шарів вольфраму і Si3N4 до 6H-SIC n-типу, нано-та мікрокристалічні структури отримані на поверхні 6H-SIC n-типу під дією сфокусованого імпульсного ультрафіолетового (УФ) лазерного випромінення, тонкі плівки ZNS-Cu,Cl на діелектричній підкладці, спресовані порошки графітоподібного піролітичного і турбостратного BN. Предметом дослідження були: фізичні механізми, що призводять до утворення на поверхні 6H-SIC нано-та мікроструктур під дією лазерного опромінення, їх фотолюмінесцентні, морфологічні, структурні, та електрофізичні властивості; фізичні процеси, що відбуваються при лазерному формуванні контактних структур до 6H-SIC n-типу та при утворенні нанокристалічних структур BN; зясування впливу лазерного випромінення на морфологію поверхні та люмінесцентні властивості плівок ZNS-Cu,Cl. Застосовано комплекс методів дослідження: мікроскопія атомних сил (МАС) - для виявлення змін морфології поверхні SIC поверхні тонких плівок ZNS-Cu,Cl після лазерного опромінення та стану поверхні SIC до та після осадження, лазерного відпалу контактних структур;. фотолюмінесцентні (ФЛ) та раманівські спектри - для визначення структурних змін на поверхні та в приповерхневих шарах карбіду кремнію під дією лазерного опромінення; емісійні вольтамперні характеристики (ВАХ) вимірювались в вакуумі при тиску залишкових газів 10-6 Торр; вимірювання товщини напилених плівок контактних структур проводилось за допомогою багатопроменевого мікроінтерферометра МІІ-11; електрична провідність контактних шарів після осадження та в процесі лазерного відпалу визначалась чотиризондовим методом вимірювання питомого контактного опору; електронно-мікроскопічний аналіз спресованих порошків графітоподібного піролітичного і турбостратного BN до та після лазерного опромінення проводився на універсальному просвічуючому мікроскопі ПЕМ-У.Для визначення впливу оточуючого середовища на умови формування наноструктур на поверхні карбіду кремнію зразки 6H-SIC:N розміщувались для опромінення в вакуумі (p ? 10-4 Торр.), в атмосфері атомарно чистого Ar та в атмосфері N2. В третьому розділі наведено теоретичні розрахунки дії потужного наносекундного лазерного імпульсу на 6H-SIC та результати по формуванню та дослідженню механізмів утворення та фізичних властивостей нанокристалічних структур на поверхні карбіду кремнію. Процес абляції 6H-SIC при опроміненні наносекундними імпульсами N2 лазеру розраховувався чисельно в рамках теплової моделі за умови збереження міжфазової границі газ-конденсат при випаровуванні з поверхні. Оскільки за рахунок малої ентальпії випаровування SIC зменшується кінетична енергія поверхні, та як наслідок - температура, то максимум температури в даному випадку буде зміщений дещо вглиб кристалу (на величину ~ 250 нм), максимальне значення температури 50000К. Дослідження впливу лазерного опромінення показало, що дія імпульсів одномодового N2 лазера (l = 0.337мкм, ті = 7нс, Еі = 300 МКДЖ) або та N2 - лазеру з поперечним розрядом з випроміненням в багатомодовому режимі (l = 0.337 мкм, ті = 5 нс, Еі = 1.5 МДЖ) на поверхню 6H-SIC:N при допорогових рівнях густини енергії ЛО W спричиняла ефект утворення нанокристалічних структур з характерними розмірами 100?200 нм висотою та 5?10 нм перерізу поблизу вістря.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ