Отримання та дослідження кремнієвих структур з алмазними та алмазоподібними плівками - Автореферат

Завдяки відпрацюванню технологічних режимів, зявилась можливість контрольованої зміни структури, фазового складу та властивостей АПП плівок. Такі унікальні властивості плівок, як велика ширина забороненої зони, хімічна та радіаційна стійкість, біосумісність, високі значення теплопровідності, температурної стабільності характеристик, мікротвердості та зносостійкості, малий коефіцієнт тертя, висока прозорість в широкому оптичному діапазоні (від 0,2 до 20 мкм) та інші властивості у поєднанні з можливістю осадження плівок на підкладинки при температурі 300-400 К, простота процесу осадження, зумовили широкі перспективи для використання цих плівок в оптиці, електроніці, біомедицині, машинобудуванні, космічному приладобудуванні та інших областях науки та техніки. Найбільша увага в дисертаційній роботі була приділена дослідженню електрофізичних та фотоелектричних властивостей кремнієвих структур з АП, отриманих методом лазерного осадження, і з АПП, отриманих методом плазмо-хімічного осадження; вивченню залежностей цих властивостей від умов отримання, а також можливостям використання отриманих кремнієвих структур з плівками в оптоелектронних пристроях. Дослідницька робота по темі дисертаціїї виконувалась в Національному Технічному Університеті України “КПІ” у відповідності з Програмою Державного комітету України з питань науки і технології 5.44.02-92 “Розробка та виготовлення нового покоління сенсорів на базі напівпровідникових матеріалів”, Державною науково-технічною програмою “Електроніка - 2000”, Державною науково-технічною програмою “Сонячна енергетика-2000”, Національною космічною програмою України-2000 року (“Мікросупутник”, “Либідь”, “Січ-1м”), Державною науково-технічною програмою ТП-35-2000 “Електронні сенсори фізичних величин на основі нових тонкоплівкових матеріалів - оксидів, силіцидів, компаундів”. Використані слідуючі методи дослідження: 1) вимірювання спектрів оптичного поглинання та відбивання, що дозволяють визначити ширину забороненої зони та коефіцієнт заломлення матеріалу; 2) вимірювання вольтамперних та вольт-фарадних характеристик, за допомогою котрих можна визначити висоту потенційного барєру, поверхневі та обємні характеристики напівпровідника; 3) спектроскопія комбінаційного розсіяння (КР) світла та електронний парамагнітний резонанс (ЕПР), що дозволяють визначити присутність в плівках алмазної фази та співвідношення sp2-та sp3-станів, ступінь дефектності плівок, присутність в них азотних включень; 4) електронне та протонне опромінення для визначення деградаційних властивостей ФЕП з різними покриттями.В процесі вивчення взаємозвязку структури та фазового складу АП та АПП плівок з умовами осадження встановлено, що для алмазних плівок характерна сильна залежність структури та фазового складу від інтенсивності лазерного випромінювання. Збільшення ступеню іонізації частинок плазмового потоку призводить до зменшення розміру зерен в синтезованих полікристалічних дрібнодісперсних алмазних плівках від 30-40 до 10-20 нм при зміні ступеню іонізації від 20 % до 60 %. Визначено, що при концентрації азоту в газовій суміші 15-20 % азот сприяє початку фазово-структурних змін у плівці і формуванню sp3 координованих звязків, що утворюють алмазоподібну фракцію. В спектрах КР плівок спостерігається зміна інтенсивностей D і G смуг та їх зсув при введенні азоту в газову суміш, що також підтверджує зміну структури плівки за присутності азоту. Результати аналогічних досліджень структур АПП/Si показали більшу перспективність використання гетеропереходу з АПП, отриманої методом плазмо-хімічного осадження, оскільки отримано, що гетероперехід з АПП, осадженими при напрузі автозміщення-100 В, має діодні характеристики з високим коефіцієнтом випрямлення 103-104, а також температурну стабільність ВАХ до 393 К.

Основний зміст дисертації