Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 12
1.1. Структура энергетических зон кристаллического кремния. Квантово- размерный эффект в кремнии. Классификация наноструктур 12
1.2. Способы получения кремниевых наноструктур 14
1.3. Кулоновское взаимодействие в полупроводниковых наноструктурах. 16
1.3.1. Электростатическое взаимодействие зарядов в полупроводниковых наноструктурах (квантовых ямах, нитях и точках). 16
1.3.2 Экситоны в системах пониженной размерности 21
1.4. Модели рекомбинации неравновесных носителей заряда в кремнии и кремниевых нанокристаллах 24
1.5. Равновесные носители заряда в пористом кремнии. 28
1.6. Люминесценция ионов Ег3+ в матрицах на основе кремния 30
1.6.1. Ег3* в монокристаллическом кремнии 31
1.6.2. Еґ3* в аморфном кремнии 33
1.6.3. Ег3+ в слоях кремниевых нанокристаллов 34
1.7. Выводы из обзора литературы и постановка задачи исследования 36
ГЛАВА 2. Методика эксперимента 38
2.1. Используемые образцы 38
2.2. Регистрация фотолюминесценции 40
2.3. Регистрация ИК и ЭПР спектров 42
ГЛАВА 3. Исследование рекомбинационных процессов в наноструктурах пористого кремния 43
3.1. Моделирование электронных процессов в наноструктурах пористого кремния 43
3.1.1. Феноменологическая модель релаксации фотовозбуждения в объемных полупроводниках и системах связанных нанокристалов 43
3.1.2. Расчет параметров экситонных состояний в кремниевых квантовых нитях 45
3.1.3. Приближение эффективной среды для учета влияния диэлектрического окружения на параметры экситонных состояний в кремниевых квантовых нитях 61
3.2. Экспериментальное исследование процессов рекомбинации неравновесных носителей заряда в наноструктурах пористого кремния 63
3.2.1. Влияние морфологии образцов на статистику рекомбинации неравновесных носителей. Сравнение экспериментальных данных с моделью 64
3.2.2. Влияние диэлектриков на экситонные состояния нанопористого кремния. Сравнение с теоретической моделью 69
3.3. Выводы из главы 3 72
ГЛАВА 4 Равновесные носители заряда в кремниевых наноструктурах 73
4.1. Расчет энергии ионизации примеси бора в кремниевых квантовых нитях 73
4.2. Поглощение ИК излучения свободными носителями заряда 75
4.3. Влияние дефектов на концентрацию свободных носителей в мезопористом кремнии 79
4.4. Влияние диэлектриков на концентрацию свободных носителей в мезопористом кремнии 80
4.5. Выводы из главы 4
ГЛАВА 5 Фотолюминесцентные свойства ансамблей квазиупорядоченных кремниевых нанокристаллов
5.1. Нелегированные кремниевые квантовые точки в Si02- матрице
5.1.1. Спектры фотолюминесценции при комнатной температуре
5.1.2. Температурная зависимость фотолюминесценции
5.1.3.Кинетики фотолюминесценции
5.2. Кремниевые квантовые точки в БіОг- матрице легированной ионами
5.2.1. Спектры фотолюминесценции при комнатной температуре
5.2.2. Температурная зависимость фотолюминесценции
5.2.3.Кинетики фотолюминесценции
5.3. Модель возбуждения ионов Егэ+ в кремниевых нанокристаллах
5.4. Выводы из главы 5
Заключение и основные выводы литература
