Автореферат (1149282)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЛОШАЧЕНКО Антон СергеевичВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ДИСЛОКАЦИОННЫМИ СЕТКАМИСРАЩЕННЫХ ПЛАСТИН КРЕМНИЯ01.04.10 — физика полупроводниковАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург20182Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университетеНаучный руководитель:Вывенко Олег Фёдоровичдоктор физико-математических наук, профессор кафедрыЭлектроники твёрдого тела физического факультетаСПбГУОфициальныеоппоненты:Зубков Василий Ивановичдоктор физико-математических наук, профессор, доценткафедры Микро- и наноэлектроники, ФГАОУВО «СанктПетербургский государственный электротехническийуниверситет», г.
Санкт-Петербург.Якимов Евгений Борисовичдоктор физико-математических наук, профессор, главныйнаучный сотрудник лаборатории «Локальная диагностикаполупроводниковых материалов», ФГБУН «Институтпроблем технологии микроэлектроники и особо чистыхматериалов Российской академии наук», г. ЧерноголовкаВедущая организация:ФГБУ «Петербургский институт ядерной физикиим. Б.П. Константинова национального исследовательского центра «Курчатовский институт»», г.
ГатчинаЗащита состоится «__» __________ 2018 г. в _____ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.33 по защите диссертаций на соисканиеучёной степени кандидата наук, на соискание учёной степени доктора наук набазе Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул., д.
5, ауд. 209.Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу:198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул., д. 1, учёному секретарю диссертационного совета Д 212.232.33 А.М. Поляничко.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им.М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9. Диссертация и автореферат диссертации размещены на сайте www.disser.spbu.ru.Автореферат разослан «___»_____________2018 г.Учёный секретарьдиссертационного совета Д 212.232.33к.
физ.-мат. наук, доцентА.М. Поляничко.3Общая характеристика работыАктуальность работыМультикристаллический кремний является основным материалом припроизводстве элементов солнечных батарей, эффективность которых ограничивается повышенной рекомбинацией носителей на дефектах структуры и, преждевсего, на дислокациях. С другой стороны, дислокации в кремнии рассматриваются как кандидаты для создания кремниевых светоизлучающих элементов,совместимых с существующими технологиями микроэлектроники, а также дляразработки полевых транзисторов с каналом повышенной проводимости.Одним из промышленных приёмов, который используется для уменьшения рекомбинационной активности дефектов в кремнии, является внедрение внего водорода. К настоящему времени установлено, что электрическая активность большинства точечных дефектов нейтрализуются при взаимодействии сводородом.
Достоверно определены основные конфигурации и параметры образованных водородсодержащих комплексов. При этом в большинстве случаевреакции образования последних являются экзотермическими и протекают ужепри температурах близких к комнатным.Однако в случае дислокаций ситуация несколько иная. И, прежде всего,стоит отметить, что процесс взаимодействия водорода с дислокациями состоитиз нескольких этапов: движение по регулярной решётке после его внедрения вкристалл, затягивание в область упругих напряжений дислокаций и, наконец,достижение области ядра дислокации, где водород вступает в реакции с собственными электронными состояниями дислокаций и сегрегировавших примесей. В доступных нам работах, посвящённых изучению взаимодействия водорода с дислокациями, как правило, регистрировались изменения рекомбинационной активности протяжённых дефектов или интенсивностей пиков (DLTSспектров), ассоциированных с соответствующими глубокими уровнями, а такжепроизводилась оценка количества водорода при его экстракции из кристалла.При этом было установлено, что для протекания указанных выше реакций, напоследней стадии требуется термическая активация при температурах 300℃ ивыше, а экстракция водорода происходит при ещё более высоких температурах.В тоже время, детали процесса начальной стадии взаимодействия водорода с дислокациями при относительно низких температурах, при которых онуже имеет заметную подвижность в решётке кремния, и способен попасть в область упругих напряжений дислокации, но ещё не взаимодействует с её ядром,остались вне поля зрения исследователей.
Такая ситуация обусловлена во многом невозможностью проследить пространственное перемещение водородавблизи ростовых дислокаций или дислокаций, введённых пластической деформацией, при использовании последних в качестве объектов исследований.4Относительно недавно была разработана технология сращивания пластин кремния, которая позволяет получать регулярные дислокационные сетки,локализованные параллельно поверхности на столь малой глубине, что они попадают в область пространственного заряда Шоттки-диодов. Помимо хорошоопределённой дислокационной структуры, интерфейс сращенных пластин несодержит каких-либо заметных загрязнений переходными металлами, посколькуего формирование происходит в сверхчистых условиях, которые может обеспечить современное производство микроэлектроники. Наличие подобных объектовпозволяет перенести некоторые приёмы, которые ранее с успехом применялисьдля исследований взаимодействия водорода с точечными дефектами, на дислокации, а в перспективе даёт возможность развивать новые экспериментальныеподходы при изучении свойств дислокаций.Цели и задачи работыЦелью настоящей работы является установление основных закономерностей взаимодействия водорода с дислокациями в диапазоне температур300-400 K, когда водород сохраняет свою подвижность, но не вступает в реакциис состояниями вблизи ядра дислокаций.Задачи исследования состояли в следующем:-методом вольт-фарадного профилирования в интервале температур 300400 K получить данные об особенностях процесса взаимодействия водорода,введённого в образцы из водных растворов слабых кислот с сетками дислокаций,созданных методом сращивания пластин кремния;-получить данные по аккумуляционной способности дислокаций вотношении водорода;-изучить кинетику процесса проникновения водорода через дислокационные сетки, оценить энергию связи водорода с дислокациями и определить егозарядовое состояние;-поиск и применение методики, позволяющей повысить чувствительностьметода комбинационного рассеяния света при регистрации колебательных модводорода на дислокациях;-изучить влияние высокотемпературных отжигов на локальные дислокационные уровни в запрещённой зоне и положение водорода в решётке кремния.Научная новизна1.
Обнаружено, что дислокационные сетки на интерфейсах сращенных пластин кремния являются эффективным препятствием для диффузии водорода вобъём кристалла. Впервые показано, что миграция водорода через дислокационную сетку возможна только при наличии внешнего электрического поля.2. Впервые проведены оценки энергии связи водорода с дислокациями принизких температурах и обнаружено наличие слабосвязанного водорода в окрестности дислокации, характеризующегося энергией активации процесса его экстракции менее 1 эВ, что во много раз меньше сообщённых ранеевеличин, полученных в экспериментах при высоких температурах.53.
Предложена новая методика измерения слабых сигналов комбинационного рассеяния от захороненных в объёме материала слоёв, основанная на использовании оптического интерференционного усиления в комбинации с применением методов просвечивающей оптической и электронной микроскопии.4. Впервые показано, что водород вблизи дислокаций является нейтральными стабилизируется в моноатомной форме в центре кремниевых связейкристалла.5.
Впервые установлено отсутствие влияния водорода на мелкие дырочныедислокационные уровни.Научная и практическая ценностьНаучная и практическая значимость результатов проведённых исследованийсостоит в следующем:1.Была предложена оригинальная методика измерений слабых сигналовкомбинационного рассеяния, которая может быть использована для исследования свойств тонких захороненных слоёв в самых различных материалах.2.Было получено экспериментальное подтверждение существованиянейтрального моноатомного водорода в центре Si-Si связи кристаллическойрешётки кремния в полях упругих деформаций дислокаций, что полностью подтверждает высказанные ранее теоретические положения.3.В результате исследований были получены некоторые параметры и данные о характере низкотемпературного (300-400 K) взаимодействия водорода сдислокациями, которые расширяют общие фундаментальные представления освойствах протяжённых дефектов в полупроводниках и могут быть использованы для моделирования технологических процессов при создании элементов иприборов на основе кремния.Положения, выносимые на защиту1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
