Список условных обозначений 3
Аннотация 4
Введение 5
1. Литературный обзор 7
1.1. Условия формирования пленок ПК 7
1.2. Механизмы образования структурных особенностей ПК 9
1.3. Механизм порообразования при анодировании кремния n-типа 13
1.4. Влияние режимов обработки на морфологию ПК n-типа 15
1.5. Характер динамики системы электролит-кремний n-типа при анодировании
в растворах плавиковой кислоты 16
1.6. Фотолюминесценция ПК 20
2. Экспериментальная часть 22
2.1. Приборы и оборудование, использовавшиеся в эксперименте 22
2.2. Электрохимические исследования 25
2.2.1. Формирование ПК при освещении с помощью СИД 25
2.2.2. Формирование ПК при освещении лампой накаливания через
светофильтры (режим постоянного напряжения) 27
2.2.3. Формирование ПК при освещении лампой накаливания через
светофильтры (режим постоянного тока) 30
2.3. Морфология полученных структур ПК 33
2.4. Спектры фотолюминесценции ПК 37
Заключение 40
Литература 41
Приложения должны быть в работе, но в настоящий момент отсутствуют
Основные тенденции развития современной полупроводниковой технологии связаны с повышением степени интеграции и функциональной сложности микросхем, с увеличением их быстродействия. Одним из перспективных направлений в современной технологии полупроводников является использование пористого кремния, получаемого низкотемпературной электрохимической анодной обработкой монокристаллического кремния. Его использование открывает возможность вернуться к традиционной более дешевой кремниевой технологии даже в тех случаях, когда использовались иные вещества и материалы. Использование пористого кремния позволяет решить такие технологические проблемы, как формирование толстых (более 1 мкм ) диэлектрических пленок, глубоких легированных слоев, осуществить геттерирование нежелательных примесей. Ожидается, что пористый кремний найдет широкое техническое применение при создании светодиодов, оптопар, газовых сенсоров и других приборов современной микроэлектроники. Изменяя пористость, а также воздействуя на внутреннюю поверхность пористого кремния, например, окислением, удается получать слои пористого кремния, обладающие интенсивной фотолюминесценцией от ближней инфракрасной до фиолетовой областей спектра с эффективностью до 5%. Это, в свою очередь делает потенциально возможным изготовление светодиодов и лазерных структур для указанных областей спектра, которые затем могут быть легко интегрированы в оптоэлектронные интегральные схемы.
В связи с этим возникает задача целенаправленного регулирования свойств этого материала. Многие свойства пористого кремния остаются не вполне ясными: механизм фотолюминесценции до сих пор остается предметом дискуссий, непонятен и механизм самоформирования наноразмерных структур пористого кремния, поскольку пористый кремний является новым и достаточно сложным для изучения объектом. Поэтому проблема формирования пористого кремния с заданными параметрами остается по-прежнему актуальной. Одним из путей ее решения является управление морфологией пористой структуры и изучение взаимосвязи этой морфологии с физико-химическими свойствами.
Целью работы было исследование влияния длины волны инициирующего освещения на морфологию и ФЛ ПК.
Основные результаты работы заключаются в следующем.
1) Проведены электрохимические исследования системы кремний- электролит токовыми методами. Полученные зависимости напряжения и тока от времени анодирования наглядно характеризуют процессы, происходящие в ходе порообразования.
2) Выделено 4 типа морфологии макроструктур ПК, которые образуются при определенных сочетаниях параметров процесса анодирования и длины волны инициирующего освещения. Показана возможность управления структурой ПК с различного типа морфологией. Выявлен механизм порообразования, проявляющийся в кристаллографической анизотропии травления кремния.
3) Измерены спектры ФЛ образцов, полученных при освещении светом с различной длиной волны. Для объяснения полученных результатов предложено использовать модель механизма ФЛ, в которой участвуют поверхностные состояния кристаллитов.
