Разработка и исследование процессов создания нанопористых материалов на основе структур SiO2/Si, Si3N4/Si для систем микро-, опто- и наноэлектроники методом вытравливания треков : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Л. А. Власукова

Abstract

Объектом исследования являются процессы трекообразования в аморфном диоксиде и нитриде кремния при облучении высокоэнергетическими ионами. Методы исследования - компьютерное моделирование параметров трекообразования в диоксиде и нитриде кремния и химическая обработка облученных структур SiO2/Si, Si3N4/Si для формирования нанопористых диэлектрических слоев. Для изучения морфологии и оптических свойств облученных образцов использованы методы сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, а также ИК-спектрометрия и фотолюминесценция. Цель работы – теоретическое и экспериментальное исследование процессов создания нанопористых материалов на основе структур SiO2/Si, Si3N4/Si методом вытравливания треков быстрых ионов. В результате выполнения НИР в рамках модели термического пика рассчитаны параметры трекообразования (радиус и время жизни расплавленной области вдоль траектории быстрого иона) в диоксиде и нитриде кремния для ряда ионов в диапазоне энергий (28 – 200 МэВ). В качестве критерия «травимости» треков выбрано формирование расплавленной зоны вдоль трека при прохождении быстрого иона в диоксиде или нитриде кремния. Проведено облучение образцов SiO2/Siи Si3N4/SiO2/Si ионами Ar с энергией 38 МэВ, ионами Kr с энергией 54 МэВ и ионами Xe с энергией 133 и 200 МэВ флюэнсами (108- 1011 см-2) на ускорителе DC-60 (Астана, Казахстан), а также эксперименты по вытравливанию ионных треков в облученных образцах. Сравнение результатов моделирования с результатами химического травления показало следующее: - для аморфного SiO2 подтверждена пригодность выбранного критерия для формирования гомогенных «травимых» треков, а именно - создание вокруг траектории быстрого иона расплавленной области радиусом ≥ 3,0 нм; -в случае Si3N4 низкая эффективность вытравливания и значительный разброс размеров вытравленных пор позволяют предположить формирование прерывистых треков в условиях нашего эксперимента; выяснение возможности применения модели термического пика для моделирования трекообразования в Si3N4 - предмет дальнейших исследований.