Синтез нанокристаллов А3В5 и IV группы в структурах SiO2/Si методом высокодозной ионной имплантации и термообработок для изделий микро- и наноэлектроники : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Ф. Ф. Комаров

Abstract

Объектом исследования являлись ионно-имплантированные атомы (In + As), (In + Sb), и Sn в структуры SiO2/Si и Si. Цель работы – исследовать процессы формирования нанокристаллов А3В5 и IV группы в структурах SiO2/Si и Si методом высокодозной ионной имплантации и термообработок, а также зарегистрировать фотолюминесценцию, получить спектры комбинационного рассеяния (КРС) в образцах с различными режимами термообработки, измерить электрофизические свойства сформированных систем в широком температурном и частотном диапазонах. Развиты методики формирования нанокристаллов А3В5 и IV группы в структурах SiO2/Si и Si методом высокодозной ионной имплантации и последующих высокотемпературных отжигов. Исследование основывается на использовании методов резерфордовского обратного рассеяния и просвечивающей электронной микроскопии, регистрации фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света для определения состава, структуры и свойств материалов, а также электрофизических свойств исследуемых структур в широком диапазоне температур (10 – 400 К) и частот (50 Гц – 5 МГц). На примере высокодозной имплантации ионов (In + As), (In + Sb), и Sn в структуру SiO2/Si и Si изучены профили распределения примеси по глубине с учетом влияния температуры подложки в процессе облучения и последующей термообработки. Методом РОР исследованы распределения концентрации внедренных атомов по глубине до и после термообработок. Установлено, что различные условия имплантации (при комнатной и повышенных температурах) и последующих термообработок приводят к «размытию» профилей внедренных примесей (Sb и In, As и In и Sn) и снижению их максимальной концентрации по сравнению с данными моделирования. Методами ПЭМ и КРС обнаружено формирование нанокластеров (In + As), (In + Sb) и Sn в структуры SiO2/Si и Si и для нанокластеров (In + As) и (In + Sb) подтверждена кристаллическая структура. Спектры ФЛ для всех исследуемых систем характеризуются интенсивной широкой полосой. Следует отметить, что максимальной выход люминесценции зафиксирован в случае, когда после имплантации проводился быстрый (для структуры SiO2/Si с нанокластерами InAs и Si с нанокластерами InSb) или длительный термический (для структур SiO2/Si с нанокластерами олова) отжиги. В результате для измерения электропроводности оксидных слоев была разработана и изготовлена экспериментальная установка для снятия ВАХ на основе осциллографа-генератора B-422. Данная установка обладает следующими особенностями: − возможность снимать вольт-амперные характеристики полупроводниковых структур с большой емкостью; − относительно широкий диапазон напряжений ВАХ (±35 В) в диапазоне токов ±2 А, что является преимуществом для снятия ВАХ высокоомных структур; − реализация светодиодной засветки для регистрации фоточувствительности приборных структур. Область применения: результаты, полученные при выполнении работы, могут быть использованы при создании приборов опто- и микроэлектроники на белорусских электронных предприятиях ОАО «Интеграл», Минский научно-исследовательский институт радиоматериалов, НПО «Пеленг».