В.А. Антонов1, В.П. Попов1, С.М. Тарков1, А.В. Мяконьких2, А.А. Ломов2, К.В. Руденко2 1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия ava@isp.nsc.ru 2Физико-технологический институт им. К. А. Валиева РАН, Москва, Россия amiakonkikh@gmail.com
Ключевые слова: водородный перенос, кремний-на-сапфире, диоксид гафния, межслойные механические напряжения, сегнетоэлектричество
Страницы: 12-20
Проведены структурные, электрофизические и оптические исследования подложек кремний-на-сапфире с нанослоями кремния и диоксида гафния в зависимости от толщины подложки. Показано, что наведённое в результате термообработок таких структур двухосное напряжение растяжения в промежуточном слое HfO2 из-за большой разницы в коэффициентах теплового расширения между слоями кремния, сапфира и диоксида гафния стимулирует гистерезис тока в канале КНС-псевдо-МОП-транзистора. Выявлено, что уменьшение механического напряжения в диоксиде гафния приводит к увеличению коэрцитивного поля и сегнетоэлектрического переключения при слабых полях в нанослоях диоксида гафния.
С.А. Пономарев1,2, К.Е. Захожев1,2, Д.И. Рогило1, Н.Н. Курусь1, Д.В. Щеглов1, А.Г. Милехин1, А.В. Латышев1,2 1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия sergei_pon971610@mail.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия k.zakhozhev@g.nsu.ru
Ключевые слова: ван-дер-ваальсовая эпитаксия, кремний, селен, халькогениды металлов, BiSe, поверхность, SnSe
Страницы: 21-27
С использованием метода in situ отражательной электронной микроскопии выращены плёнки слоистого SnSe2 толщиной около 50 и 30 нм на подложках Si(111) и Bi2Se3(0001) соответственно. Рост плёнок в обоих случаях проходил по многослойному механизму с формированием выраженных холмов. Высота атомных ступеней измерена методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) и составила 0,6 нм, что соответствует толщине слоя SnSe2. Ex situ АСМ-изображение поверхности SnSe2, выращенное на подложке Si(111), показало высокую концентрацию винтовых дислокаций в плёнке (∼12 мкм-2) и присутствие доменов с треугольной огранкой ступеней, имеющих два типа ориентации относительно подложки. Обнаружено, что рост плёнки SnSe2 на поверхности (0001) монокристалла Bi2Se3 происходит с формированием одинаково ориентированных относительно подложки холмов с шестиугольной огранкой. Холмы образовывались по многослойному механизму как в местах выхода на поверхность винтовых дислокаций, так и за счёт периодичного зарождения 2D -островков на наивысших террасах, размеры которых достигают 1 мкм. Методом комбинационного рассеяния света показано, что плёнки на обеих подложках имеют спектры, характерные для фазы 1T-SnSe2.
Получена межзонная фотолюминесценция (ФЛ) структур с множественными квантовыми ямами (МКЯ) с различным содержанием Ge и Sn. Положение пика на спектрах ФЛ, полученных от МКЯ Ge0,93 xSixSn0,07/Si, смещается в длинноволновую область с увеличением содержания Ge в твёрдом растворе и наблюдается в диапазоне энергий 0,85-0,68 эВ для содержания германия от 30 до 78 %. Таким образом, смещение пика по длине волны наблюдалось от 1,46 до 1,82 мкм, а общий спектральный диапазон люминесценции МКЯ, перекрываемый данными структурами, составлял 1,3-2,1 мкм. Ещё более существенного смещения пика ФЛ МКЯ в длинноволновую область удалось добиться за счёт повышения содержания олова. Увеличение доли Sn от 7 до 14 % при неизменной доле Ge 30 % привело к смещению пика от 0,85 до 0,75 эВ. Одновременное повышение содержания как олова, так и германия в твёрдом растворе (до 14 и 79 % соответственно) позволило получить пик ФЛ с энергией 0,58 эВ, что соответствует длине волны излучения 2,14 мкм. Обнаружен резкий «красный» сдвиг положения пика ФЛ при увеличении температуры, величина которого составляла до 50 мэВ при изменении температуры нагрева образца с 11 до 60-80 К. Столь существенная величина сдвига положения пика ФЛ МКЯ объяснена в рамках модели, предполагающей, что при малых температурах носители заряда случайным образом локализованы на пространственных неоднородностях МКЯ, а при повышении температуры происходит их перераспределение и переход к термодинамически равновесному состоянию с наименьшей энергией.
Кинетика сигналов отражения наноструктур, состоящих из одинакового количества квантовых ям одинакового состава InxGa1-xAs (x = 0, 32) с барьерами из GaAs толщиной в 2, 4, 6 и 8 монослоёв, выращенных на полупроводниковом отражателе в одинаковых условиях, исследована методом накачки-зондирования. Обнаружена тенденция к укорочению времени релаксации для более тонких барьеров. Обсуждаются перспективы дальнейших исследований и практического применения квантовых ям, связанных туннелированием носителей заряда.
В.А. Володин1,2, F. Zhang2, И.Д. Юшков1,2, L. Yin2, Г.Н. Камаев1 1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия volodin@isp.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия 840003068@qq.com
Ключевые слова: нестехиометрические германосиликатные плёнки, аморфные нанокластеры, структуры металл-диэлектрик-полупроводник, мемристоры, вольт-амперные характеристики, фототок
Страницы: 42-53
Проведён анализ структуры исходных плёнок нестехиометрических германосиликатных стёкол и трансформации их структуры при отжигах с применением спектроскопии комбинационного рассеяния света и ИК-спектроскопии. Показано, что структура плёнок стабильна до температуры 350 ◦C, а при отжигах от 400 ◦C в них формируются кластеры аморфного германия. На базе этих плёнок изготовлены структуры металл-диэлектрик-полупроводник и продемонстрированы перспективы их использования в мемристорах и фотодетекторах.
В данной работе продемонстрировано, что цифровые технологии могут быть успешно применены для анализа изображений и прогнозирования свойств функциональных материалов на примере нового метода быстрой идентификации параметров кристаллографической ориентации мультикристаллического кремния. Предлагаемый метод основывается на технологиях машинного обучения. Анализ текстурированных пластин мультикристаллического кремния осуществляется с помощью оригинального алгоритма кластеризации монокристаллических зёрен, а идентификация параметров кристаллографической ориентации производится посредством модели нейронной сети. Принцип идентификации базируется на корреляции контраста отображения макроструктуры, связанного с отражательными особенностями зёрен и параметрами их ориентации. Архитектура нейронной сети - многослойный персептрон - выбрана с учётом ограничений по количеству входных данных. Однако в совокупности с алгоритмом оптимальное количество обучающих данных удовлетворяет требованиям процесса обучения нейронной сети и обеспечивает высокую эффективность идентификации параметров ориентации на сканированных изображениях текстурированных пластин мультикристаллического кремния.
В.В. Романов1, В.А. Кожевников1, Ю.П. Яшин1, Н.Т. Баграев1,2, Н.И. Руль1,2 1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия romanov@phmf.spbstu.ru 2Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия bagraev@spbstu.ru
Ключевые слова: эффект де Гааза-ван Альфена, кремниевая наносандвич-структура, отрицательная корреляционная энергия, плотность состояний, эффективная масса носителя, уровни Ландау, численное моделирование, суперкомпьютер
Страницы: 64-70
Полевая зависимость намагниченности кремниевого наносандвича, наблюдаемая при комнатной температуре, демонстрирует весьма сложный характер, сформированный в основном вкладом квантового магнитного эффекта, который интерпретирован как эффект де Гааза - ван Альфена при целочисленных и дробных факторах заполнения. На основе ранее найденной двумерной плотности носителей вычислены критические поля для соответствующих факторов заполнения. Проведено моделирование осцилляций де Гааза - ван Альфена при высокой температуре (T = 300 K) по заданному распределению энергетической плотности состояний кремниевого наносандвича в окрестностях уровней Ландау путём вычислительной процедуры, реализованной на суперкомпьютере. Принята во внимание ранее обнаруженная нами зависимость эффективной массы носителей от напряжённости внешнего магнитного поля.
С.В. Кудрич1, А.А. Спирина2, Н.Л. Шварц1,2 1Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия snegkyd@mail.ru 2Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия spirina.anna.alex@gmail.com
Ключевые слова: золото, Si(100), Si(111), моделирование, метод Монте-Карло
Страницы: 71-78
Представленная работа посвящена моделированию Монте-Карло движения капель расплава Au-Si по вицинальной поверхности Si(111) при осаждении золота на подложку из кремния. Рассмотрено поведение капель на поверхностях Si с ориентациями (100) и (111). Выяснено, что направленное движение капель Au-Si на вицинальной поверхности Si(111) обусловлено асимметрией латеральной границы раздела капля - подложка. Причиной асимметрии латеральной границы раздела на вицинальной поверхности Si(111) являются ступени. Движение капли происходит за счёт растворения кремниевой подложки в стремлении достичь равновесной концентрации расплава Au-Si в объёме капли. Проанализирована кинетика движения капель расплава Au-Si по поверхности кремния.
К.В. Чиж, Л.В. Арапкина, В.П. Дубков, Д.Б. Ставровский, В.А. Юрьев, М.С. Сторожевых
Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Москва, Россия k_chizh@mail.ru
Ключевые слова: кремний, тонкие плёнки, силицид платины, ИК-спектроскопия
Страницы: 79-89
Один из перспективных подходов к решению задачи производства недорогих матричных фотоприёмных устройств заключается в разработке диодных матриц на основе структур с барьерами Шоттки PtSi/поли-Si, производимых по стандартным КМОП-процессам. При создании таких структур возникает ряд задач, решению которых посвящена данная работа. На этапе формирования слоёв Si/Si3N4 методом инфракрасной Фурье-спектроскопии обнаружена и исследована диффузия атомов водорода из плёнки Si3N4 в плёнку кремния при комнатной температуре. При исследовании формирования слоёв PtSi/поли-Si было установлено, что при магнетронном напылении платины на поверхности поли-Si образуется интерфейсная плёнка, состоящая из силицидов Pt3Si и Pt2Si, а при нагреве структуры Pt/(Pt3Si+Pt2Si)/поли-Si до ∼300 ◦C в течение 30 мин происходит переход фазы Pt3Si в фазу Pt2Si; далее с повышением температуры начинает образовываться соединение PtSi, а при температуре 480 ◦C все силициды полностью переходят в фазу PtSi.
Исследовано влияние покрытий, содержащих ионы диспрозия или эрбия, на свойства фоточувствительных структур на основе пористого кремния. Измерены вольт-амперные, вольт-фарадные и спектральные характеристики структур с p-n-переходом и плёнками фторида эрбия или диспрозия, а также структуры с оксидным слоем сложного состава, содержащего ионы эрбия. Изучалось влияние рентгеновского излучения с энергией кванта 6,9 КэВ на фотоэлектрические свойства структур с пористым слоем и покрытием из фторида эрбия. Показано заметное влияние покрытия на характеристики структур.