Abstract_15 молодёжная школа

В результате выполнения данной работы была написана программа, позволяющая моделировать процесс капиллярной конденсации и получать информацию о распределении пор по размерам в исследуемом материале. На данном этапе моделирования используется модель цилиндрических пор, в перспективе возможно расширение функционала программы с добавлением других, более совершенных, моделей.

Результаты, полученные с помощью компьютерного моделирования, показали хорошее совпадение с данными, получаемыми при исследовании материала с использованием прибора СОРБИ.

Работа выполнялась в рамках реализации ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России», 2009-2013 гг, ГК № 14.В37.21.034; 14.В37.21.0238.

Литература 1. В.М. Кашкаров, А.С. Леньшин, А.Е. Попов и др. Состав и строение слоев

нанопористого кремния с гальванически осажденным Fe и Co // Известия РАН. Серия физическая, 2008, Т. 72, № 4, с. 484 – 490.

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ЛОКАЛЬНОГО ЗОНДОВОГО ОКИСЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТИТАНА

А. В. Старцева, А. И. Максимов Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Одним из методов модификации поверхности с помощью сканирующего зондового микроскопа является метод локального анодного окисления, который представляет большой интерес в качестве простого способа формирования элементов наноэлектроники. С целью наилучшего использования метода локального зондового окисления для получения и производства элементов электроники с характерными размерами вплоть до десятков нанометров следует четко и детально понимать механизмы и особенности этого процесса. Геометрические размеры и конфигурация формируемых оксидных структур зависят от прикладываемого напряжения, состояния окружающей среды, параметров используемых зондов и от множества других факторов и целью настоящей работы является исследование влияния различных параметров на процесс локального анодного окисления и конфигурацию формируемых наноразмерных оксидных структур.

Суть метода локального анодного окисления связана с протеканием электрохимической реакции, сопровождающейся процессами электро- и массопереноса ионизированных атомов подложки и гидроксильных групп с образованием

60

оксидов и водорода, под проводящим зондом на способной окисляться поверхности при приложении к ней положительного смещения относительно зонда.

В качестве объекта исследования процесса локального анодного окисления использовались тонкие пленки титана толщиной порядка 10 12 нм, нанесенные методом магнетронного распыления металла на окисленные пластины кремния. Локальное зондовое окисление полученных пленок титана осуществлялось на воздухе с помощью сканирующего зондового микроскопа на базе платформы зондовой нанолаборатории NTEGRA в контактном режиме. В качестве зондов для проведения локального анодного окисления использовались обычные кремниевые зонды и кремниевые зонды с алмазоподобным проводящим покрытием.

По результатам исследований было выяснено, что пороговое напряжение начала процесса локального окисления титана равно 6 В, зависимость высоты оксида от величины прикладываемого напряжения носит линейный характер, а кинетика процесса подчиняется логарифмическому закону. Также в работе показано, что на конфигурацию формируемого оксида непосредственным образом влияют влажность среды, сила прижима зонда к поверхности и параметры зонда.

МЕТОД МИКРОЭМУЛЬСИИ ДЛЯ СИНТЕЗА КОЛЛОИДНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК СУЛЬФИДА КАДМИЯ

Д. Н. Трефилов, Л. Б. Матюшкин, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Нанокристаллы прямозонных полупроводниковых материалов с шириной запрещенной зоны более 2 эВ представляют интерес для создания приборов нелинейной оптики и оптоэлектроники, телекоммуникационных систем и медицины. В частности, наночастицы сульфида кадмия предполагается использовать в светочувствительных матрицах, лазерах, солнечных батареях, а также в качестве флуоресцентных маркеров и систем доставки лекарств. Оптические свойства наночастиц регулируются изменением их размеров в ходе технологического процесса за счет варьирования температуры и времени роста.

Методами синтеза наночастиц CdS являются как газофазные, так и многочисленные жидкофазные методы: золь-гель-синтез, сонохимия, термический нагрев смешанных прекурсоров, синтез в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ) и полимерно-темплатный синтез. Однако к любой технологии предъявляются требования воспроизводимости результатов синтеза, экономической целесообразности и масштабируемости метода от лабораторных исследований до промышленного производства.

61

Одним из технологически простых методов получения монодисперсных частиц CdS является метод микроэмульсий («вода в масле»), заключающийся в смешивании двух жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью, содержащих обратные мицеллы с прекурсорами металла (хлорид кадмия CdCl2) и халькогенида (сульфид натрия Na2S). Размеры частиц, образующихся в ходе реакции, ограничены объемами мицелл, выступающих в качестве нанореакторов. Как стабилизатор коллоидной системы используется анионное ПАВ (цетилтриметиламмоний бромид). Размеры капель, а значит и получающихся частиц, могут быть изменены соотношением количества молекул основное ПАВ/вспомогательное ПАВ. В качестве последнего может выступать пентанол. ПАВ стабилизируют не только исходные мицеллы, но и получающиеся частицы сульфида кадмия.

Метод микроэмульсий – универсальный способ получения не только квантовых точек, но и наночастиц магнитных, металлических и металлооксидных материалов. Помимо получения сферических частиц, метод может быть расширен до синтеза других типов и архитектур, таких, как ядро-оболочка, полые сферы и нанопровода.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК Cu2Se-Ga2Se3 С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ

С. С. Туленин1, Ю. М. Спивак2, В. Ф. Марков1 1Уральский Федеральный Университет им. первого Президента России

Б.Н. Ельцина 2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

В последние десятилетия к диселениду меди (I) и индия проявляется повышенный интерес как к перспективному материалу солнечной энергетики. В первую очередь это связанно с уникальным комплексом электрофизических и оптических свойств данного материала (высокий коэффициент поглощения солнечного излучения, близость ширины запрещенной зоны к солнечному излучению). В то же время тонкие пленки диселенида меди и индия, которые выступают в качестве солнечных преобразователей, могут быть получены методом гидрохимического осаждения, что значительно упрощает процесс их получения как в техническом, так и в экономическом плане [1].

Однако при синтезе подобных тонкопленочных многокомпонентных соединений определенную роль играет не только состав, но и морфология пленок, которая также оказывает влияния на конечные свойства слоев. Атомносиловая микроскопия (АСМ) будучи одним из видов сканирующей зондовой

62

микроскопии позволяет исследовать поверхность на наноуровне и является мощным современным исследовательским инструментом [2]. Поэтому в данной работе наряду с определением состава полученных пленок были проведены исследования поверхности посредством атомно-силовой микроскопии.

Тонкие слои диселенида меди (I) и индия предварительно наносились методом гидрохимического осаждения на подготовленную ситалловую подложку. Измерения толщин полученных слоев проводились на интерферометре МИИ-4. Элементарный состав и химические формы элементов определялись посредствам рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) на электронном спектрометре ESCALAB MK II (Екатеринбург) с магниевым катодом в качестве источника рентгеновского излучения. В камере электронного спектрометра поддерживался сверхвысокий вакуум. Исследования поверхности пленок проводились на установке NTEGRA Termo (СанктПетербург) в воздушной среде в контактном и полуконтактном режимах.

Было показано, что синтезированные слои толщиной от 230 до 450 нм имеют поликристаллическую структуру. В составе пленок был обнаружен кислород наряду с Cu, Ga, Se. Атомно-силовая микроскопия также показала однородность состава и «микро»-особенности строения поверхности пленок.

Литература

1.Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иванов П.Н. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Ек. Изд-во УрО РАН, 2006.

2.Мошников В.А., Спивак Ю.М. Атомно-силовая микроскопия для нанотехнологии и диагностики микро- и наноэлектронике: Учеб. пособие. СПб. Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2009.

GROWTH OF 4H-SiC SINGLE CRYSTALS ON THE NON-BASAL PLANES

A.Yu. Fadeeva, A. O. Lebedevb, D. D. Avrova, S. I. Dorozhkina, Yu. М. Tairova,

A.S. Tregubovab

aMicro- & Nanoelectronics Department, St. Petersburg Electrotechnical University,

Russia

bPhysics of Dielelectrics and Semiconductors Department, Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Science, St. Petersburg, Russia

Defect structure of silicon carbide ingots grown by the modified Lely method is extremely complicated and considerably depends on the growth direction. Thus, silicon carbide ingots grown on (0001)-plane are usually characterized by a number of micropipes which are strongly propagated along <0001>. So, the growth of SiC on the

63

non-basal planes is of the interest. In spite of the number of publications [1, 2] the defect structure of SiC crystals grown on the non-basal planes is not studied enough. In this study the defect structure of the 4H-SiC crystals grown on (10-10), (11-20) and (11-22) planes is considered.

As a rule use of (0001) Si-plane for the 4H-SiC crystal growth leads to the multiple faults in stacking sequence and sometimes even to the total conversion of initial polytype to 6H. On the contrary, (10-10), (11-20) and (11-22) seeds provided the stable growth of 4H polytype. The growth on planes normal to the basal one ({11-20}, {10-10}) leads to no micropipes but a large number of stacking faults (SFs) formation. So defect structure of ingots grown on the (11-22) and (11-2-2) seeds was also considered. Such a plane of seed is quasi-polar and in principle could be optimal for no micropipes and no SFs formation.

The defect structure of the (11-22) and (11-2-2) seeds was characterized by total dislocation density of 104 cm-2 and several micropipes traversing the seed plane at acute angle. The seeds contained the defect area corresponding to the initial stage of growth of the crystal which the seeds were cut from. This defect area was specified by increased dislocation density (2·105 cm-2) and presence of growth SFs.

The growth on the (11-22) and (11-2-2) planes was characterized by SF generation at the whole crystallization front. The SF density after 20 hours of growth was about 103 cm-1 according to the optical microscopy data. The threading dislocations from the defect area rapidly left the growing crystal. Basal plane dislocation density in inherited defect area lowered from 105 cm-2 to 104 cm-2.

The type of appeared SFs was estimated with X-ray diffraction data by determining reflexions affected by faulting. Calculated and experimental normalized intensities of reflexes 21.l (l = 4 - 8) for possible types of SFs were compared. Experimental intensities distribution corresponded to SF type (5.2) with the fault probability not less than 10-3. It conforms with SF density more than 2·104 cm-1. HRTEM investigations confirmed the SFs type intrinsic Frank SFs (5.2) and their average density

4.5·104 cm-1.

References

[1]H.-J. Rost, M. Schmidbauer, D. Siche, R. Fornari. J. Cryst. Growth, 290 (2006) 137.

[2]H. Shiomi, H. Kinoshita, T. Furusho, T. Hayashi, M. Tajima, E. Higashi. J. Cryst. Growth, 292 (2006) 188.

64

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ НАНОСТРУКТУР В РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЯХ КАРБИДА КРЕМНИЯ, СОЗДАННЫХ

ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИЕЙ

А.А. Шемухин Научно-исследовательский институт им. Д.В. Скобельцына Московского государственного института им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Многообещающие перспективы в развитии электронных устройств связываются с созданием светоизлучающих приборов нового поколения, созданных на основе кремниевых и других нанокластеров с использованием квантоворазмерных эффектов.

Одним из таких перспективных материалов является карбид кремния. Этот материал обладает рядом свойств, представляющих особый интерес в современной электронике: малый коэффициент теплового расширения, высокая химическая стойкость. Кроме того необходимо отметить, что SiC наряду с оптическими сигналами, может проводить и электрические. Поэтому представляет интерес задача по созданию кремниевых нанокластеров в матрице SiC и исследованию их фотолюминесцентных свойств.

В работе представлены результаты измерений фотолюминесцентных (ФЛ) характеристик структур, полученных имплантацией ионов кремния в матрицы SiC на ускорителе HVEE-500 НИИЯФ МГУ. Исследования проводились на различных модификациях карбида кремния: 3C-SiC, 6H-SiC, а также в аморфных пленках SiC. Аморфные пленки изготавливались путѐм совместного напыления атомов углерода и кремния.

Облучение происходило при энергии 40 кэВ и дозой 2.5·1016 ион/см2. Затем проводился отжиг полученных структур при температуре 1100 оС. Генерация ФЛ в исследуемых образцах осуществлялась с помощью облучения Ar лазером с длиной волны 488 нм. Регистрация спектров излучения проводилась с использованием спектрографа MS 3504 I (SOLAR TII) и монохроматора МДР 12 (ЛОМО). Обсуждается зависимость оптических свойств изготовленных структур от дозы и энергии ионного облучения.

65

СПЕКТРОСКОПИЯ АДМИТТАНСА СПЕЦИАЛЬНЫХ СТЕКОЛ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

З. В. Шомахов1, С. С. Налимова2 1 Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова

2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Важнейший класс неорганических стекол составляют силикатные стекла, по распространенности в быту и технике (в частности микроканальных пластинах) с которыми не могут сравниться никакие другие классы стекол. Исследование электрофизических свойств силикатных стекол является актуальной задачей для решения проблемы, связанной с разработкой структурной модели неорганических стекол, а также для целенаправленного синтеза некристаллических силикатных материалов с заданными свойствами. Целью данной работы являлось изучение релаксационных процессов в свинцово-силикатных и боратнобариевых стеклах в переменном электрическом поле.

Измерения частотных зависимостей емкости и тангенса угла диэлектрических потерь проводились в частотном диапазоне от 10 кГц до 1 МГц при температуре 375 °С с помощью измерителя иммитанса Е7-20. Частотные зависимости параметров строили в виде диаграмм Коула – Коула.

Используя полученные зависимости, были определены эффективные значения статической (ε0eff) и высокочастотной (ε∞eff) диэлектрической проницаемости. Для свинцово-силикатного стекла ε0eff равняется 10, ε∞eff - 13, а для боратнобариевого стекла 0.5 и 2.7, соответственно. По этим данным были рассчитаны время релаксации (η) и энергия активации проводимости (θ) для исследуемых

янная Больцмана, Т – температура.

Под временем релаксации в данном случае понималось время, необходимое носителю заряда (иону) для преодоления потенциального барьера. Для свинцо- во-силикатного стекла η равняется 10-6 с, θ – 0.31 эВ, а для боратно-бариевого стекла 10-8 с и 0.52 эВ, соответственно.

Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (ГК № 14.В37.21.034, № 14.В37.21.0238).

66

A.Yu. Fadeev, A. O. Lebedev, D. D. Avrov, S. I. Dorozhkin, Yu. М. Tairov,

A.S. Tregubova GROWTH OF 4H-SiC SINGLE CRYSTALS ON THE NON-

BASAL PLANES…………………………………………………………………. 63

А.А. Шемухин ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ НАНОСТРУКТУР В РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЯХ КАРБИДА КРЕМНИЯ, СОЗДАННЫХ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИЕЙ…………………………. 65 З. В. Шомахов, С. С. Налимова СПЕКТРОСКОПИЯ АДМИТТАНСА СПЕ-

ЦИАЛЬНЫХ СТЕКОЛ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ……………………….. 66

69