Введение
Глава 1 Технология изготовления пленок гидрогенизированного нанокристаллического кремния 19
1.1 Технологические исследования изготовления нанокристаллического кремния – итеративный процесс нанотехнологии полупроводников 19
1.1.1 Проекты в области высоких технологий 20
1.1.2 Стратегическая концепция технологических исследований. 20
1.2. Технологические исследования процесса роста пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния с высоким (более 50%) содержанием кристаллической фазы 21
1.3 Технология роста кристаллической пленки на стекле 26
1.4 Химический состав пленки гидрогенизированного нанокристаллического кремния 29
1.4.1 Определение интенсивности спектральной линии при прохождении света через поглощающий слой 29
1.4.2 Методика измерения кремний-водородных связей в пленке кремния 32
1.4.3 Определение концентрации кремний-кислородных связей в пленке кремния 34
1.4.4 Фурье ИК спектры поглощения пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния в диапазоне от 800 см-1 до 1000 см-1 38
1.4.5 Фурье ИК спектры поглощения пленок нанокристаллического
оксигидрированного и фторированного кремния 42
1.4.6 Спектры пленок гидрогенизированного кремния изготовленных без тетрафторида кремния 49
1.4.7 Химические связи в пленках кремния изготовленных методом вакуумно-плазменного осаждения кремния из газовой фазы смеси газов силана разбавленного водородом и тетрафторида кремния 51
1.4.8 Скорости адсорбции и десорбции частиц с поверхности кремния (111) 58
1.4.9 Фтороводородистые соединения и силоксены образующиеся в процессе осаждения гидридов кремния на стекло 61
1.5 Исследования технологии изготовления пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния с использованием смеси газов SiH4:H2 63
1.5.1 Низкотемпературный режим роста нанокристаллических пленок кремния 63
1.5.2 Влияние высокочастотного разряда в реакторе с использованием смеси газов силана и водорода на химический состав пленок гидрогенизированного кремния изготовленных при температурах 120оС-180оС 68
1.6 Структурные и химические свойства анокристаллических пленок гидрогенизированного кремния изготовленных при низких температурах с использованием смеси газов SiH4, H2 и SiF4 70
1.7 Нанокристаллические гидрогенизированные пленки кремния при возрастании скорости натекания водорода при фиксированном соотношении SiF4/SiH4=0.1 и
температурах роста менее 100оС 81
1.8 Нанокристаллические гидрогенизированные пленки кремния при высоких содержаниях SiF4 в электрохимическом реакторе и при температуре менее 100оС 85
1.9 Структурные свойства нанокристаллических пленок кремния с высокой концентрацией кремний-фторных связей при температурах близких к 100оС 86
1.10 Химические свойства пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния изготовленных при изменении скоростей натекания силана и тетрафторида
кремния при постоянном соотношении [SiH4]/[SiF4]=4.8 и температурах T=120оС-
180 оС 91
1.11 Эффект травления кремния при осаждении кремния из газовой фазы на стеклянную подложку 99
1.12 Химические и структурные свойства нанокристаллических пленок гидрогенизированного кремния изготовленных при высоких (>300оC) температурах 106
1.13 Процессы осаждения кремния и его кристаллизации на поверхности пленок
117
1.14 Экспериментальное исследование образования кристаллов кремния 119
Глава 2 Оптические и структурные свойства нанокристаллического гидрогенизированного кремния 132
2.1 Методы исследования пленок кремния 132
2.2 Рамановская спектроскопия пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния 133
2.3 Рамановские спектры и фононные моды в кремнии 139
2.4 Влияние электрического поля на Рамановские спектры пленок кремния осажденных на стеклянную подложку 150
2.5 Модель образования заряженного состояния на поверхности 171
2.6 Сравнение данных атомно-силовой микроскопии с данными 175
фотолюминесцентной спектроскопии и Рамановской спектроскопии. 2.7 Роль травления в изготовлении пленок кремния со значительными фотолюминесцентными свойствами 176
2.8 Спектральные характеристики однородно ориентированных (111) пленок кремния при низких температурах менее 100oC и различной интенсивности травления пленки 177
2.9 Корреляция спектральных характеристик пленок кремния изготовленных при Т=300оС 180
2.10 Фотолюминесцентные свойства пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния 186
2.11 Размерная зависимость фотолюминесценции пленок нанокристаллического гидрогенизированного кремния 206
2.12 Влияние ВЧ разряда на спектральные характеристики 215
2.13 Спектры пропускания и поглощения пленок гидрогенизированного нанокристаллического кремния в видимом диапазоне 219
Глава 3 Квантовые свойства точечных дефектов и поверхностных состояний в пленке нанокристаллического кремния с ориентацией (111) 229
3.1 Лазерная спектроскопия пикосекундных импульсов для изучения кинетики рекомбинации носителей в кремнии 232
3.2 Спектры электронного парамагнитного резонанса в пленках нанокристаллического кремния 249
3.3 Формирование поверхностных состояний в кремнии 270
3.4 Проводимость нанокристаллического гидрогенизированного кремния 275
3.5 Вольт-амперные характеристики пленок кремния 283
3.6 Нелинейности возникающие в вольт-амперной характеристике пленки нанокристаллического кремния 285
3.7 Спектральная характеристика тока в пленке нанокристаллического гидрогенизированного кремния 287
Глава 4 Генерация второй отраженной гармоники во фторированных и оксидированных пленках кремния 293
4.1 Генерация второй гармоники поверхностью кремния (111) 293
4.2 Нелинейная поляризация пленки кремния 304
4.3 Тензор нелинейной восприимчивости %2 316
4.4. Спектры ГВГ гидрогенизированных нанокристаллических пленок кремния с примесями атомов кислорода и фтора 321
4.5 Нерезонансная ГВГ 326
4.6 Спектральные характеристики резонансной ГВГ пленки гидрогенизированного кремния (111) с размером нанокристаллов 8.45 нм, 9.7 нм, 12.1 нм и 16.1 нм 328
4.7 Морфология поверхности пленок кремния и резонансный отклик ГВГ 339
4.8 Спектральные характеристики резонансной ГВГ нанокристаллических пленок кремния содержащих кристаллы 24 нм и 27 нм 353
4.9 Резонансная генерация второй гармоники (ГВГ) пленками гидрогенизированного нанокристаллического кремния с примесными атомами фтора 354
4.10 Модель Ван дер Ваальсового взаимодействия в пленках кремния 362
4.11 Размерно-зависимый сигнал ГВГ для пленок кремния с размерами нанокристаллов в диапазоне от 7.5 нм до 27 нм 367
Глава 5 Возможности построения микро- и наноэлектронных приборов на основе пленок нанокристаллического кремния 373
5.1 Полевые транзисторные структуры на основе тонкопленочного нанокристаллического кремния 373
5.2 Устройства памяти на основе нанокристалличнеского кремния 378
5.2.1 Устройство памяти на основе тонкопленочного транзистора на основе оксидированного нанокристаллического кремния 380
5.2.2 Устройство памяти на А дефектах в нанокристаллическом кремнии (111).384
5.3 Резонансный полупроводниковый прибор на основе квантовых биений 387
5.4 Фотостимулированные некогерентные процессы при воздействии лазерного излучения на цепочку двухуровненвых систем 388
5.5 Фторосиликаты для волоконной оптики 391
5.6 Нелинейно-оптический переключатель 393
5.7 Акустоэлектрооптический прибор для переключения мод в волоконном лазере 394
5.7.1 Моделирование процесса переключения мод в твердотельном лазере с помощью АОМ 395
5.7.2 Двухрезонаторный режим работы волоконно-оптического лазера 399
5.8 Теоретическая модель генерации излучения в пленках нанокристаллического кремния 402
5.9 Солнечная батарея на основе нанокристаллического кремния 407
Заключение 415
Список литературы
