Главная – Журналы – Автометрия 2009 номер 4

Разработан метод наноструктурирования слоев кремний-на-изоляторе (КНИ) на основе газового травления в XeF₂ или SF₆:CFCl₃ для формирования КНИ-нанопроволочных структур. На его основе изготовлены и исследованы характеристики КНИ-нанопроволочных транзисторов (КНИ НПТ) с открытыми каналами, используемыми в качестве сенсорных элементов электронных детекторов. Показано, что предложенный способ изготовления нанопроволок не требует проведения высокотемпературных операций для удаления дефектов после наноструктурирования слоев КНИ, чувствительность КНИ НПТ к тестовым молекулам белка BSA (Bovine Serum Albumin) составляет 10^-15 моль/л, что в настоящее время является одним из лучших показателей для нанопроволочных биосенсоров.

Методом сворачивания напряженных нанопленок сформированы киральные метаматериалы терагерцового (ТГц) диапазона, структурными элементами которых являются металл-полупроводниковые микроспирали. Продемонстрирована резонансная оптическая активность новых метаматериалов в ТГц-диапазоне. Сформированы и исследованы в СВЧ-диапазоне массивы модельных проволочных спиралей.

Представлены результаты исследований процессов роста твердых растворов CdHgTe на подложках из кремния диаметром 76,2 мм методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Определены условия получения гетероструктур CdHgTe/Si(310) для спектрального диапазона 3-5 мкм, на основе которых возможно производство приборов высокого качества. Изготовлен фотоприемник формата 4 × 288 методом гибридной сборки матричного фоточувствительного элемента с мультиплексором. Приведены результаты исследования чувствительности и устойчивости к термоциклированию данного фотоприемника.

Исследованы вольт-амперные характеристики ИК-фотодиодов и профили распределения концентрации носителей заряда в n⁺-n^--p-структурах на основе пленок Cd_xHg_1-xTe вакансионного p-типа проводимости с x = 0,22. Проведено численное моделирование трехмерного профиля концентрации носителей и вольт-амперных характеристик при отжиге фотодиодов. Рассчитано, что причинами больших значений туннельных токов в диодах после имплантации может быть повышенная (более 10¹⁵ см^-3) концентрация доноров в n^--слое, что увеличивает туннелирование за счет уменьшения толщины области пространственного заряда n^--перехода, а также малая (менее 3 мкм) величина глубины залегания p-n-перехода.

Исследованы при температуре жидкого азота фотомагнитный эффект и фотопроводимость в магнитном поле для геометрии Фойгта на пленках p-CdHgTe с варизонными приграничными областями, в которых содержание кадмия x увеличено по сравнению с центральной областью структуры, однородной по x. Рассмотрен случай доминирующей рекомбинации Шокли - Рида. Экспериментально показано, что пленочную структуру при изучении этих эффектов можно заменить центральной областью с одинаковым x, введя эффективные скорости поверхностной рекомбинации и эффективный темп поверхностной генерации неравновесных носителей заряда на границах центральной области с варизонными областями.

Представлен теоретический и экспериментальный анализ степени кристалличности в нанокристаллических пленках, выращенных низкоэнергетическим плазмохимическим осаждением. Проанализирована роль ключевых параметров, таких как температура, плотность потока силана и доля H₂ в газовой смеси. Разработана атомистическая модель Монте-Карло, в которой вероятность кристаллизации зависит от локального окружения кристаллического зародыша. На основе модели Монте-Карло проведено моделирование роста нанокристаллической пленки. При использовании единственного подгоночного параметра достигнуто хорошее согласие между теорией и экспериментом.

Исследовалось самоформирование наноостровков германия на поверхности фторида кальция с помощью атомно-силовой микроскопии и дифракции электронов на отражение.
Методом молекулярно-лучевой эпитаксии выращена структура Ge/CaF₂/Si(111). Нанесением субмонослойного покрытия углерода модифицирована поверхность пленки фторида кальция для стимулирования зарождения наноостровков германия. Обнаружена зависимость параметров массива наноостровков от величины покрытия.

Предлагается модель пластической релаксации наноостровков, способная предсказать критические характеристики (форму, размер, элементный состав), при которых вводятся дислокации. Проводится теоретическое рассмотрение начальной стадии пластической релаксации трехмерных островков, формирующихся в процессе гетероэпитаксии в режиме Странского - Крастанова, на примере гетеросистемы Ge/Si(100). Исследование базируется на сочетании численного и аналитического подходов к расчету деформаций в трехмерном островке, содержащем дислокацию. Подтверждается, что зарождение дислокаций в трехмерных SiGe-островках не лимитируется кинетическим барьером.

Проведена оптимизация параметров структуры, состоящей из легированного GaAs-канала и AlGaAs-буфера, расположенного между подложкой и каналом, с помощью пакета программно-технологического моделирования Sentaurus TCAD, разработанного фирмой "Synopsys". Показано, что введение этого буфера увеличивает пробивное напряжение и мощность транзистора по сравнению с транзистором на базовой структуре без AlGaAs-буфера. Также показано, что в наибольшей степени на пробивное напряжение транзистора оказывает влияние состав буфера (доля алюминия в твердом растворе Al_xGa_1-xAs) и что для получения максимального пробивного напряжения буфер должен содержать не менее 18 % алюминия.

С помощью моделирования методом Монте-Карло исследован процесс формирования нановискеров на подложках, активированных каплями катализатора. Получены зависимости скорости роста вискеров от их диаметра в различных режимах роста. Рассмотрено влияние условий осаждения на морфологию вискеров. Показано, что при использовании катализатора, имеющего большой контактный угол с материалом вискера, возможно получение неискривленных и однородных по толщине тонких вискеров. При изменении ростовых условий в такой физико-химической системе возможно формирование нанотрубок. Предложен атомарный механизм формирования вискеров с полостью. Определены области модельных ростовых условий, соответствующих росту нановискеров и нанотрубок.

Показано, что для блокирующего слоя элемента флэш-памяти, основанного на нитриде кремния, существует оптимальная величина диэлектрической проницаемости, что позволяет достичь максимальной величины окна памяти в режимах записи-стирания.

Приведены результаты экспериментальных исследований и расчетов отдельных составляющих макетной системы регистрации терагерцового излучения и формирования изображения, включая лазер на свободных электронах и устройства для диагностики его излучения, пленочные экраны с поглощающими покрытиями для формирования промежуточного теплового изображения, прототипы чувствительных элементов на основе пленок PbSnTe:In.

Разработан полупроводниковый лазер с вертикальным резонатором на основе твердых растворов Al_xGa_1-xAs. Лазеры демонстрируют устойчивый одномодовый режим генерации на длине волны 795 нм, что открывает перспективы их использования в миниатюрных атомных стандартах частоты нового поколения.

Методом Монте-Карло проведено моделирование атомарных процессов на поверхности кремниевых наноканальных мембран при молекулярно-лучевом осаждении кремния и последующем термическом окислении. Показано, что эпитаксия кремния на пластинах Si(001) с цилиндрическими порами 1-100 нм приводит к сужению входных отверстий каналов. Получены зависимости скорости заращивания наноканалов от температуры подложки, скорости осаждения кремния и их размеров. Определены оптимальные условия осаждения кремния на наноканальные мембраны: температура подложек 250-450 °C, молекулярный поток кремния 10^-2-10 монослоев в секунду (МС/с), при которых скорость уменьшения входных отверстий пор составила 0,13-0,15 нм/МС, что позволило модифицировать каналы в мембранах в широком диапазоне размеров вплоть до единиц нанометров. Показано, что при моделировании процесса термического окисления наноканальных мембран в потоке кислорода прецизионное уменьшение размеров входного отверстия каналов до их полного перекрытия за счет роста окисла было возможно только при малых исходных диаметрах отверстий. Для каналов с большими поперечными размерами эффект уменьшения входного отверстия за счет окисления оказался незначительным. Окисление пор повышает их устойчивость к последующим высокотемпературным обработкам.

Приведены экспериментальные результаты генерации квантового ключа на созданной оптоволоконной установке на телекоммуникационной длине волны 1555 нм. Оптическая схема установки собрана по автокомпенсационной двухпроходной схеме. Генерация квантового ключа осуществлялась на основе кодирования фазовых состояний одиночных фотонов, излучаемых импульсным полупроводниковым лазером, в двух альтернативных базисах, не ортогональных друг другу. В качестве высокочувствительных фотодетекторов использовались разработанные счетчики одиночных фотонов на основе лавинных фотодиодов InGaAs:InP. Приведены результаты исследования параметров квантовой эффективности, вероятности появления послеимпульсов и уровня шумов для различных режимов работы детекторов в диапазоне температур от -40 до -60 °C. Получена скорость генерации ключа 450 бит/с для одномодового оптоволоконного квантового канала связи между приемником и передатчиком длиной 25 км при тактовой частоте повторения лазерных импульсов 5 МГц и среднем числе фотонов в импульсе около 0,2. Для достигнутых параметров фотодетекторов среднее количество ошибок в квантовом ключе не превышало 3,7 %.