Автореферат (1097806), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Фотопроводимость ансамблейкремниевых нанокристаллов в слоях пористого кремния вдоль кристаллографическогонаправления [ 1 1 0 ] (вдоль которого вытянуты нанокристаллы) существенно выше, чемвдоль кристаллографического направления [001].9. Изменение поверхностного покрытия нанокристаллов в ПК за счет адсорбцииактивных молекул, приводит к значительному изменению как концентрации носителейзаряда, так и их подвижности. Имеется возможность увеличения на несколько порядковзначений концентрации и подвижности свободных носителей заряда в ПК посредствомадсорбции активных молекул. Заметное изменение подвижности носителей заряда в ПКпри адсорбции может объясняться изменением высоты потенциального барьера награницах нанокристалловПрактическая ценность работыДанные о проводимости, фотопроводимости и оптическом поглощении пленокnc-Si/a-Si:H, полученные в работе, можно использовать при создании различныхфотопреобразователей на основе аморфного и нанокристаллического кремния.Результаты по влиянию длительного освещения, термического отжига и облученияэлектронами пленок nc-Si/a-Si:H с большой долей кристаллической фазы могут бытьиспользованы для оценки стабильности, надежности и срока службы приборов наоснове нанокристаллического гидрированного кремния, в случае их использования подпрямым действием солнечных лучей, при повышенных температурах или вкосмическом пространстве.Полученные в работе данные об изменении структуры, проводимости,фотопроводимости и оптического поглощения гидрогенизированного аморфногокремния в результате его облучения фемтосекундными лазерными импульсами можноиспользовать при создании различных тонкопленочных полупроводниковых приборовна основе аморфного и нанокристаллического кремния.11Данные по проводимости структур nc-Si/SiO2 могут быть полезны при созданииоптоэлектронных приборов, в частности светодиодов, на основе внедренных вдиэлектрическую матрицу ансамблей кремниевых нанокристаллов.Полученные в работе зависимости электрических и фотоэлектрических свойствпористого кремния от формы кремниевых нанокристаллов и их локального окружениямогут быть полезны при создании газовых сенсоров на основе ПК, а также приразработке различных оптоэлектронных приборов на основе ансамблей связанныхкремниевых нанокристаллов.Достоверность полученных результатов определяется применением наборасовременныхвзаимодополняющихэкспериментальныхметодик,согласиемполученных экспериментальных данных на различных сериях образцов, а такжесопоставлением некоторых данных экспериментов с результатами работ другихавторов, выполненных на схожих образцах.Апробация работыОсновные результаты, изложенные в диссертации, представлены в 40 докладах напрофильныхвсероссийскихимеждународныхконференциях,средикоторыхМеждународная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводники»(Санкт-Петербург, Россия, 2000, 2002, 2006); Международная конференция “ElectronicMaterials and European Materials Research Society” (Страсбург, Франция, 2000);Российская конференции по материаловедению и физико-химическим основамтехнологий получения легированных кристаллов кремния «Кремний-2000» (Москва,Россия, 2000); Международная конференция «Materials Science and Condensed MatterPhysics» (Кишинев, Молдавия, 2006, 2008, 2012); Международная школа NATOAdvanced Study Institute "Sensors for Environment, Health and Security: AdvancedMaterials and Technologies", (Виши, Франция, 2007); Международная научнопрактическаяконференция“Современныеинформационныеиэлектронныетехнологии” (Одесса, Украина, 2009); Международная конференция «Аморфные инанокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, Россия, 2012); Российскаяконференции “Кремний-2012” (Санкт-Петербург, Россия, 2012); Международнаяконференция “SPIE Photonics Europe 2012” (Брюссель, Бельгия, 2012); Международнаяконференция “SPIE Photonics West” 2013, (Сан-Франциско, США, 2013); Российскаяконференция “Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройствадля солнечных элементов 3-го поколения” (Чебоксары, Россия, 2013); Международнаяконференция “Нанотехнологии и биомедицинские приложения” (Кишинев, Молдова,2013); Российская научная конференция, посвященную итогам реализации федеральной12целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениямразвития научно-технологического комплекса России на 2007 – 2013 годы» (Москва,Россия, 2013) и др.По теме диссертации опубликовано 32 статьи, список которых приведен в концеавтореферата.Личный вклад автора.
Все изложенные в диссертации оригинальные результатыполучены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. Постановказадачи, выборподходов кее решениюианализполученныхрезультатовосуществлялись также автором.Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав,заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 302 страницах ивключает 147 рисунков и 9 таблиц.
Список литературы содержит 328 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введениидано обоснование актуальноститемы диссертации иеепрактической значимости, а также сформулированы цель работы, ее научная новизна иприведены положения, выносимые на защиту.Бόльшая часть диссертации посвящена оптическим и электрическим свойствампленок nc-Si/a-Si:H, которые описаны в первых четырех главах.В первой главе представлены сведения о методах получения и структурныхпараметрах исследованных в работе образцов nc-Si/a-Si:H.
Из представленных в главелитературных данных следует, что среди имеющихся технологий наиболее изученнымсточкизренияформированияструктурыnc-Si/a-Si:Hявляетсяметодплазмохимического осаждения из газовой фазы смеси моносилана и водорода (PECVD– Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) [1-4]. Поэтому исследованияэлектрических, оптических и фотоэлектрических свойств, а также влияния на нихструктурных особенностей, в диссертационной работе в основном изучается на пленкахnc-Si/a-Si:H, полученных именно этим методом и схожим с ним методом химическогоосаждения из плазмы, возбуждаемой в условиях циклотронного резонанса (ECRCVD –Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition) [5].
Однако в последнее времяинтерес исследователей привлекает возможность создания кремниевых нанокристалловв аморфной матрице кремния путем лазерной кристаллизации a-Si:H [6-9]. Особенноинтереснымявляетсяприменениефемтосекундныхлазерныхимпульсов(длительностью несколько сотен фемтосекунд) с длинами волн, лежащими в областипрозрачности a-Si:H, поскольку при этом возможно осуществлять однороднуюобъемную модификацию материала за счет больших значений плотности энергии в13лазерных импульсах. Однако детальным исследованиям структуры получаемых такимспособом пленок nc-Si/a-Si:H в литературе отведено не достаточно внимания. Поэтомунаряду с пленками nc-Si/a-Si:H, полученными методом PECVD, в диссертацииисследовались оптические и электрические свойства пленок nc-Si/a-Si:H, полученныхфемтосекундным лазерным облучением (ФЛО) a-Si:H.Поскольку оптические и электрические свойства пленок nc-Si/a-Si:H сильнозависят от объемной доли кристаллической фазы, в первой главе особое вниманиеуделено использованию спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) дляопределения объемной доли кристаллической фазы в изучаемых пленках.
Дляопределения доли кристаллической фазы в образцах nc-Si/a-Si:H их спектры КРС былиразложены на составляющие фононные моды. Доля кристаллической фазы (Xc)определяласьпосоотношениюинтегральныхинтенсивностейиспользованныхсоставляющих фононных мод, соответствующих кристаллической и аморфной фазам.Для оценки среднего диаметра нанокристаллов в пленках nc-Si/a-Si:H былаиспользована модель пространственного конфайнмента ТО фононов при уменьшенииразмера нанокристаллов кремния. Диаметр нанокристаллов определялся по смещениюмаксимума ТО моды в спектре КРС пленки nc-Si/a-Si:H от значения 520.5 см-1,соответствующего объемному кристаллическому кремнию [10,11].Было показано, что в исследованных пленках nc-Si/a-Si:H, полученных методамиPECVD, Xc увеличивается до значений, больших 80 %, при увеличении в процессеосаждения пленки содержания водорода в газовой смеси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
