Комплексне теоретичне та експериментальне дослідження структурних і електрофізичних характеристик багатофазних шаруватих систем на основі кремнію, а також впливу віддзеркалювальних шарів на властивості фотоперетворювальних і транзисторних композицій.
При низкой оригинальности работы "Структура та фізичні властивості кремнійових композицій з розупорядкованими шарами", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук СТРУКТУРА ТА ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КРЕМНІЙОВИХ КОМПОЗИЦІЙ З РОЗУПОРЯДКОВАНИМИ ШАРАМИ спеціальність 01. 04.Робота виконана в Запорізькій державній інженерній академії Міністерства освіти України. Науковий керівник доктор технічних наук, професор Левінзон Давид Іделевич, Запорізька державна інженерна академія, завідувач кафедри фізичної та біомедичної електроніки. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Литовченко Петро Григорович, Інститут ядерних досліджень НАН України, завідувач відділу радіаційної фізики кандидат фізико-математичних наук, доцент Бахрушин Володимир Євгенович, Запорізький державний університет, доцент кафедри твердотілої електроніки та мікроелектроніки. Захист відбудеться 9 09 1999 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К17. 051.Успіхи в дослідженні фізичних процесів, які відбуваються в тонких напівпровідникових шарах та шаруватих структурах типу діелектрик - напівпровідник, метал - діелектрик - напівпровідник, гетероперехідних композиціях та ін., майже цілком визначають прогрес сучасної твердотілої електроніки та мікроелектроніки. Тому на перший план висуваються проблеми вивчення ефектів, повязаних з різноманітними фізичними чинниками впливу, такими як термічні обробки, радіаційне опромінення, гетерування, іонна імплантація на показники якості згаданих структур та композицій, виготовлених переважно на основі кремнію, який є і залишається головним матеріалом в напівпровідниковому приладобудуванні. До моменту постановки роботи не були достатньо повно вивчені механізми взаємодії розупорядкованих багатофазних шаруватих структур із домішковими і дефектними комплексами в кремнію; кінетичні особливості формування плівок пористого кремнію; проблеми, які повязані з впливом складу і структури шаруватих фаз на оптичні, фізичні, електричні характеристики виробів твердотілої електроніки. Слід також взяти до уваги, що до початку наших досліджень роль таких композицій в формуванні базових фотоперетворювальних композицій типу широкозонний напівпровідник - діелектрик - вузькозонний напівпровідник і планарних біполярних транзисторних структур, була висвітлена досить слабо. Дослідити електрофізичні та структурні параметри кремнійових гетероперехідних композицій типу напівпровідник-діелектрик-напівпровідник, які містять розупорядковані шари, а також здійснити експериментальну перевірку одержаних результатів шляхом виготовлення на їх основі фотоелектричних перетворювачів.Показано, що у сучасній вітчизняній науково-технічній практиці практично відсутній досвід виготовлення фотоперетворювачів на основі композиції типу широкозонний напівпровідник (ITO) - діелектрик - пористий кремній. Особливу увагу, зважаючи на істотні переваги, приділено дослідженням властивостей та структури розупорядкованих шарів у транзисторних композиціях, при формуванні яких використовується іонна імплантація. Для цієї мети була розроблена спеціальна лабораторна установка формування шарів пористого кремнію методом анодного травлення в розчині плавикової кислоти, опис якої наведено в дисертації. Визначення товщини пористого кремнію здійснювали за допомогою оптичного мікроскопу методом косого шліфа з наступним декоруванням межі розділу у розчині (CRO3: H2O: HF=3: 6: 2). Формування шарів пористого кремнію виконувалось перед нарощуванням епітаксійного шару травленням у 10% водному розчині плавикової кислоти при густині анодного току 4 МА/см2.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОсновний зміст дисертації відображений в наступних публікаціях: Жолудев Г. К., Хрипко С. Л. Исследование геттерирования в кремниевых транзисторных структурах// Микроэлектроника. -1996. -Т. 25. -№6. -С. 436-441.
Хрипко С. Л., Коломоец Г. П., Левинзон Д. И., Исследование электрофизических и оптических характеристик ITO/NSI/n Si фотопреобразователей с различной структурой поверхности кремния// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. -1998. -Т. 41. -№11. -С. 67-72.
Хрипко С. Л. Исследование структуры слоев пористого кремния методом просвечивающей микроскопии// Вісник Запорізького державного університету: Збірник наукових статей. Фізико-математичні науки. -Запоріжжя, 1999. -№1. -С. 154-157.
Хрипко С. Л, Левинзон Д. И., Коломоець Г. П. Экспериментальные исследования свойств пористого кремния// Состояние, проблемы и направления развития производства цветных металлов в Украине. Сб. научн. труд. -Запорожье,. 1997. -С. 346-352.
Коломоец Г. П., Приходько А. В., Хрипко С. Л., Шухина И. Е. Вплив структури і механічних властивостей полікристалічного кремнію на короблення КСДІ// Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. -Чернігів, 1997. -№4. -С. 145-152.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л., Приходько А. В. Дослідження електричних параметрів фотоперетворювачів виготовлених на текстурованих поверхнях// The first international conference on material science of chalcogenide and diamond-structure semiconductors. New device applications (CMSCDSS-94). -Chernivtsi, 1994. -Vol. II. -С. 218.
Levinson D. I., Zholudev G. K., Khripko S. L. Investigating defects under aluminum films// Proceeding IX Russian Symposium on scanning electron and analytical methods of solids investigations. SEM characterization of semiconductor materials and structures (REM-95). -Chernogolovka, 1995. -С. 38-39.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л., Дослідження структури з прихованими ізолюючими шарами// Матеріали V Міжнародній конференції з фізики і технології тонких плівок. -Івано-Франківськ, 1995. -С. 41.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л., Вплив складу ITO шарів на параметри фотоперетворювачів// Матеріали V Міжнародній конференції з фізики і технології тонких плівок. - Івано-Франківськ, 1995. -С. 77.
Жолудев Г. К., Хрипко С. Л., Фоменко О. В. Исследование электрических характеристик БИС с применением пористого кремния// Тезисы докладов V Российской научной студенческой конференции. Физика твердого тела. -Томск, 1996. -С. 69-70.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л. Геттерирование в кремниевых пластинах пленочными покрытиями// Тезисы докладов Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния “Кремний-96”. - М., 1996. -С. 256.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л. Комбинированное геттерирование в кремниевых монокристаллических структурах// Тезисы докладов Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния “Кремний-96”. - М., 1996. -С. 257.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л. Структурное геттерирование в кремниевых монокристаллических структурах// Тезисы докладов Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния “Кремний-96”. - М., 1996. -С. 258.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л. Планарное геттерирование в кремниевых монокристаллических структурах// Тезисы докладов Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния “Кремний-96”. - М., 1996. -С. 259.
Левинзон Д. И., Жолудев Г. К., Хрипко С. Л. Лабораторная установка для получения пленок пористого кремния// Тезисы докладов Первой Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния “Кремний-96”. - М., 1996. -С. 277.
Khripko S. L., Levinzon D. I., Zholudev G. K. Properties and application on film coatings in solar energy converters// Proceeding 4 International symposium on space means for power utilities (SPS-97). - Montreal, 1997. -Р. 131-133.
Хрипко С. Л. Структура і фізичні властивості кремнієвих композицій із розупорядкованими шарами. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01. 04. 10 - фізика напівпровідників і діелектриків. - Запорізький державний університет, Запоріжжя, 1999.
У дисертації досліджено структуру і фізичні властивості кремнійових композицій і приладів із розупорядкованими шарами імплантованого і пористого кремнію. На широкому матеріалі із використанням джерел різнорідної часової приналежності у роботі розглянуті антивіддзеркалювані та гетеруючі властивості шарів імплантованого та пористого кремнію. Проведено комплексні дослідження структурних і фізичних властивостей композицій від умов їх формування. Проведено електрофізичні дослідження отриманих фотоелектричних перетворювачів і транзисторних структур.
Хрипко С. Л. Структура и физические свойства кремниевых композиций с разупорядоченными слоями. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01. 04. 10 - физика полупроводников и диэлектриков. - Запорожский государственный университет, Запорожье, 1999.
В диссертации исследованы структура и физические свойства кремниевых композиций и приборов с разупорядоченными слоями, такими как слои имплантированного и пористого кремния. На обширном материале с использованием разновременных источников в работе рассмотрены антиотражающие и геттерирующие свойства слоев имплантированного и пористого кремния. Проведены комплексные исследования структурных и физических свойств композиций от условий их формирования. Проведены электрофизические исследования полученных фотоэлектрических преобразователей и транзисторных структур.
Khripko S. L. The Structure and physical characteristics of silicon compositions with disordered layers. - Manuscript.
The Thesis on competition a teaching degrees of candidate of physico-mathematical sciences on professions 01. 04. 10 - physics of semiconductors and dielectrics. - Zaporozhye state university, Zaporozhye, 1999.
The results of disordered layers classification in semiconductors are presented. It is understood from published data, that the main methods of layers shaping is an anode etching and implantation by high energy ions.
It is presented the review of results of theoretical and experimental investigation of wide-zone semiconductor - isolator - narrow-zone semiconductor photoelectric converters shaping.
The advantage of using fine ITO-films at fabrication of photoelectric converters is shown. The specific role disordered layers as anti-reflecting covering (especially for porous silicon) is specified. The data of optical and electrophysical characteristics of porous silicon depending on used equipment and conditions of shaping are discussed. It is shown that in modern domestic research practical is missing the experience of photoelectric converters fabrication base on wide-zone semiconductor (ITO) - isolator - -porous silicon compositions.
List of methods of gettering defects is presented for active areas of crystal.
In etching process contents of hydrofluoric acid in solution change from 10% to 49%. The thickness of porous silicon layers was from 0, 5 - 14 mm.
The porous silicon layers shaping was before epitaxial layer growth at anode current density 4 IA/cm2.
The particularities of factor of absorption determination and reflection factor calculation, which was used in the work is presented.
The techniques of layers thickness, resistivity and surface resistance, spectral, current-voltage and capacitance-voltage characteristics measurement for photoelectric converters and study of porous silicon density are presented.
The study of disordered layers structure of silicon was carried by means of optical, electronic raster and x-raying microscopy.
Density of defects in active areas of transistor structure was measured by means of selective etching. The technique of electronic-microscopic study for defects of structure in laminated silicon compositions was presented.
The maximum amount of pores (4*108 - 8*109 sm-2) corresponds to the diameter range 40-80Е.
The microdifractive pictures shows that samples with porous layer have the reflexes, which have charge of presence of amorphous phase.
The dependencies of INXSNYO film surface resistance from percent contents SNCL4 (5H2O) in solution were measured. It is stated that under small concentrations of tin in mixtures its atoms substitute the atoms an india in structure of film. However, when SNCL4 (5H2O) concentrations increase in the solution, contents of phase SNO2 increases in composition of film INXSNYO, that cause reduction of free carriers concentrations and reduction of conduction.
The calculation of ITO layer reflection factor from thickness was carried out. The least size of reflection factor has covering with thickness from 500Е to 800Е within the range of waves lengths 0, 42-0, 61 mm.
The forming of defects in nearsurface areas of silicon under ion implantation was explored. Their own sizes and site can change in process of lattice defects annealing. The nature of defects is basically defined by the type of ions, dose and energy of implantation, as well as thermal processing conditions.
Gettering characteristics of porous silicon, got before epitaxy was measured. The results show that porous silicon thickness increase leads to amorphous silicon thickness increasing and both polycristalline and amorphous phases formation.
When the density of porous silicon changes from 1, 92 g/sm3 to 1, 48 g/sm3, the epitaxial film defects density inheres in borders from 8. 0*100sm-2 to 1. 2*107 sm-2.
It notes that in interval of porous silicon density from 1, 54 g/sm3 to 1, 62 g/sm3 density of defects in epitaxial layer changes from 1, 1*106 sm-2 to 4, 0*105 sm2. In this interval density of defects in nearby areas an epitaxial film on n -layer inheres in borders 8, 0*100sm-2 - 1, 1*101sm-2.
Also was researched dependency of defect density from the operational procedure of fabrication of transistor compositions with different doses of implantations 2*1014-7*1015ni-2 ions of argon when forming multifunction gettering.
The defect density reduction 1, 45*101 sm-2 exists if implantation dose is 7*1014 sm-2. This enables control a quality transistor structure depending on implantation dose.
In work is shown that efficient control electrophysical parameters of transistor composition is possible also by making the gettering sewers both in volume epitaxial layer and on its surface in places of multilevel isolation shaping.
