Введение
Глава 1 Структурообразование в некристаллических полупроводниках с позиций теории самоорганизации 13
1.1 Основы теории самоорганизации в применении к неупорядоченным полупроводниковым материалам 13
1.1.1 Основные понятия нелинейной динамики 13
1.1.2 Особенности процессов роста неупорядоченных полупроводников 16
1.1.3 Различные проявления самоорганизации при формировании твердотельной структуры 24
1.2 Модели неупорядоченного состояния материалов 30
1.3 Анализ методов исследования структурообразования неупорядоченных материалов и параметризации их структуры 35
1.3.1 Метод вложения Ф. Такенса для анализа динамики системы роста материала 44
1.4 Инварианты хаотической динамики системы роста материала и их взаимосвязь с параметрами структуры 47
1.5 Влияние технологических режимов получения на микроструктуру поверхности пленок неупорядоченных полупроводников 56
Глава 2 Разработка методики исследования процессов самоорганизации в неупорядоченных материалах и ее программная реализация 61
2.1 Математическое определение и физический смысл СВИ как инварианта порядка структуры неупорядоченных полупроводников 62
2.2 Оценка исходных данных, предполагаемых результатов, требований к методике 68
2.3 Алгоритм расчета информационных характеристик поверхности для выявления дальнодействующих корреляций 69
2.3.1 Алгоритм расчета СВИ по ненаправленному вектору, АКФ, а также 69 построения вложения Ф. Такенса по АСМ-данным о профиле поверхности материалов
2.3.2 Алгоритм расчета СВИ по окружности для выявления динамических параметров системы роста материала, обусловливающих образование кластеров на поверхности аморфной пленки 75
2.3.3 Оценка влияния погрешности измерений на точность расчетов 79
2.4 Программная реализация методики исследования порядка в структуре материалов 83
2.4.1 Функциональное назначение программы, область применения, ограничения 83
2.4.2 Краткое описание интерфейса программы «Nanolnform» 85
2.4.3 Используемые технические средства, условия применения и требования организационного, технического и технологического характера 88
2.5 Тестирование методики анализа порядка в структуре поверхности 89
2.5.1 Задачи тестирования 89
2.5.2 Тестовые математические модели поверхностей различной степени упорядочения 89
2.6 Теоретическое установление критериев степени упорядочения структуры материала на основе тестовых моделей поверхностей материалов 91
2.7 Методика расчета информационных характеристик материала в сравнении с существующими методами параметризации структуры поверхности 101 неупорядоченных полупроводников
Глава 3 Экспериментальные исследования структурных и информационных характеристик нелегированных пленок на основе кремния для выявления самоорганизации 103
3.1 Подготовка экспериментальных образцов 103
3.1.1. Технология осаждения пленок неупорядоченных полупроводников в плазме низкочастотного тлеющего разряда 103
3.1.2. Разработка конструкции экспериментальных образцов 105
3.1.3. Обоснование выбора технологических режимов получения пленок на основе a-Si:H 107
3.2 Исследование структуры поверхности соединений кремния различной структурной организации для установления критериев степени самоорганизации поверхности 108
3.2.1. Исследование морфологии поверхности тонких пленок a-Si:H, кристаллических и поликристаллических пленок кремния с применением АСМ 109
3.2.2. Исследование структуры поверхности соединений кремния различной структурной организации с применением разработанной методики для установления критериев степени самоорганизации поверхности 117
3.2.2.1. Анализ информационных характеристик поверхностей исследуемых образцов с различной степенью структурной организации 118
3.2.2.2. Экспериментальное установление критериев степени самоорганизации структуры поверхности 123
3.3 Установление взаимосвязи технологических режимов получения неупорядоченных структур, свойств поверхности и информационных характеристик самоорганизующейся системы 124
3.3.1. Исследование взаимосвязи структурных и информационных характеристик пленок a-Si:H в зависимости от температуры осаждения 124
3.3.2. Исследование взаимосвязи структурных и информационных характеристик пленок a-Si:H в зависимости от времени осаждения на подложку 131
Глава 4 Неупорядоченное состояние полупроводников как детерминированная хаотическая система 139
4.1 Разработка основы физико-математической модели неупорядоченного состояния вещества как детерминированной хаотической системы 139
4.2 Структурно-химические неоднородности и запрещенная зона в аморфных полупроводниках в концепции детерминированного хаоса 142
4.3 Явление невоспроизводимости структуры и свойств материалов с позиций теории самоорганизации 146
4.3.1 Невоспроизводимость структуры и свойств материалов, связанная со сложным поведением вещества в процессе синтеза 146
4.3.2 Разработка динамических критериев для оценки степени воспроизводимости структуры 149
4.3.3 Установление возможных способов увеличения воспроизводимости структуры 151
4.4 Управление процессами роста твердотельных материалов с позиций теории самоорганизации 153
4.4.1 Основные принципы управления самоорганизующимися системами 153
4.4.2 Пример применения принципов построения технологических систем 157
Основные результаты и выводы 161
Список использованных источников 165
Приложения 180
