автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Физико-технические основы создания элементоввычислительной техники на основе многокомпонентных слоистых систем

Рге оя

Кшвоький грл1техн1чний I яститут

'-'•11

На правах рукопису

ЗИМЕНКО Владислав 1ванович

УДК 681. 325

Ф13ИКО-ТШ1ВД1 ОСНОВИ СТЮРЕНКЯ ЕЛЕМЕНГ1В ОБЧИСЛЮВАЛЬНОI ТЕХН1КИ НА ОСЮВ1 БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ШАРОВИХ ОШТЕМ

06.13.05 - елементи та ирисТро1 обциолювалыю} техч1ки та систем управл1ння

Авторефера? диоертацн на щабуъчп н&утвого ступени доктора техн1чних тук

КИ1В 1994

Робота виконана в 1нститут1 проблем реестрацП 1нфор-мацИ HAH УкраКни

Науковий консультант

член-кореспондент . НАН УкраЧни, доктор техн1чних наук, професор ПЕТРОВ Вячеслав Васильевич

0ф1ц1йн1 опонвнти:

член-кореспондент НАН Укрг Пни, доктор техн1чних наук, професор ПАЛАТ1Н Олександр Васильевич,

доктор техн1чних наук, професор МОЛЧАНОВ Олександр Артемович,

доктор ф1зико-математичних наук САЛЬКОВА Катерина Микола!вна

Пров¡дна оргашзац!я:

1нститут ф!зики нап1впров1Дник1в HAH Укра*ни, м. Кшв

Т/.00

Захист в1дбудеться 17 мовтня 1994 р. о V»... год. на зас!л«шн1 спец1ал1зовано'1 ради Д 068.14.09 при Ки1всько-му пол1техн1чному 4нститут1 за адресою: 262056, Ки1в, роспект Перемоги, 37

3 дисертац!ею молша оэнайомитиея в б1бл1отец1 Ки1вського пол!техн!чного 1нституту

Жл

Автореферат роз1сланий .7.9. вересня 1994 р.

Учений еекретар спещал1зовано'1 ради

доктор техн1чних наук, професор "/»^^УЗОВСЬКИЙ О. Е

Об'Чктами досл!дкення були: тестов1 структури елемент!в обчислювально! техн1ки (штегральних схем та м1кропро-цесор1в) на основ! кремн1йових та арсен1дгал1йових МДН-сгруктур, тонкопл1ВН1 та пол1кристал!чн! лш1несцентн! покриття для екран1в дисплеев на основ! сульф1ду цинку, окисл1В: калыЦю, !нд!ю, олова, 1ттр1ю, 1ттерб1ю, легованих р!дкоьемельними елементами (РЗЕ); рееструюч1 середовища для багаторазового запису з ефектом люмшесценцП на основ1 луж-ноземельних сульфшв, активованих РЗЕ (евроШем, цер1ем та самар1ем); лавино-прольотн! д!оди (ЛЦЦ) з бар"ером Шоттк1: метал (Аи, РЬ) - арсен^д гал1я, св1ГЛ0Д10ДИ на основ! ОаАз та твердих розчин!в А1ц6алжАз.

Для досягнення поставлено! мети необхИно було розв"язати так! ооновн! завдання:

1. Роэробити ф!зйко-техн1чн1 основи створення рееструю-чих' середовищ э- ефектом оптично сти:.йгльовано5 люм1несценц1У для оптичних нос Ив 1 нформац11 э можлив1стю стирання !нфор-мацП 1 П1двищеними характеристиками ив ид код и та дов-гов1чност1 на баз! лукноз«мельних сульф!д1в, активованих р1дкоземельними елементами, та реал1зувати 1х у вигляд1 конкретного технолог !чного процесу.

2. Досл1дити можлив!сть запису 1нформацП в тривим1рних об"емнкх серповищах, у тому числ! з використанням ефекту фотонного в!длуння з метою отримання елемент!в оптично! пам"ят1 велико! та над велико! емност!.

3., Роэробити науков1 основи створення атмосферост!йких люм!несцентних покритт!в 1нформац1йних диспле!в на баз! оксадив та !х сум!ипв, п$э легован! р!дкоземельними елементами.

4. Роэробити методи створення малодефектних багатоком-понентних багатошарових структур, як1 е основою ¡нтегральних схем та М1кропроцесор1в, ар виробляються за МДН-технолог! ею, як! дозволяють п!двищити вих1д придатних елемент!в та !х граничну частоту.

5. Роэробити ф1зико-техн1Чн1 обнови практичного вико-ристання метод!в термостимульованих збуджень в межах температур (4,2 - 30)К для визначення параметр!в багатокомпонент-них шарових структур, включаючи облает! меж под!лу д1елект-рик - нап!впров!дник та метал - нап!впров1дник, та для прог-

- о -

нозування якост. М1кропроцесор1в, багатофункц1ональних ¡нтегральних схем та ¡кших елемент!в обчкслювально! техники на >х основ 1.

5. розробиги технолог1чн1 основи створення рад1ац!йно ст.'йкиу елеменПв обчислювально} техн!ки, що базуються на ЩЦЬприладах га виэначити оптимальн1 технолог1чн! режими нер^внчважних в!дпалквань V лазерного, фотонного, плазмового) юнно1мплантованих прилад!в.

7. Створити феноменолог 1чш модел1 проИкання електрон-ких процессв в МДН-струкгурах, що зазнать активних вплив1в.

8. Бизначити технолог1чк1 параметра процесс гамма- та электронного опром1ненкя лавино-прольотних д1оц!в на основ1 арсен!да гал1я, як1 Шдвищують швидкод1ю, однор1дн1сть та п1ДЕИшуюхь IX характеристики, розробити методи прогнозування довгов»чност1 ЛПД.

9. Досл1дити моялив1сгь використання методу анодного окисления арсен1да гал1я в розплавах солей для пасивац1I йо-го поверхн1 та створены ВДН-прилад1в та ¡нтегральних схем на Кх основ!; досл!дити структурно електроф!эичн! та ол-тичн1 власти^ост! таких окисл!в.

Наукова новизна

1. Доведено, що граничн1 характеристики елемент!в об-числюв-чано! техн!ки (великих !нтегральних схем, м1кропро-цесор1в) та м!кроелектрон1Ки (ЛПД-д1од!в, св1тлод1од1в, ва-рактор1в) на основ1 ба1 атокомпонентних шарових систем метал - нап1впров!дник - д1електрик, метал - нап1впров!дник (порогов! напрут:. 1нтегральних МДК-транзисгор1в, частотна грани-ця, сп!вв!дношення сигнал - шум, швидкод1я, перешко-дост1йк!сть, струм вит1ку) можуть бути досягнен! шляхом зм1ни параметр!в перех!дних шар1в на межах под!лу багатоша-рових структур (концентращI дефект1в, густини поверхневих електронних отан1в) ча допомогою технолог!чних метод1в нер1вноважних в!дпалювань (фотонного, плазмового) та активних обробок (електронного та гамма опром!нення, анодного окисления нап!впров!дникових структур в рсплавах солей).

2. Показано, нр наявн1 в багатокомпонентних багатошаро-вих структурах елемент!в обчислювально! техн1ки (НВ1С та м1кропродесор1в) низькоте»пературн! термостимульован1 збуд-жены характеризуют и наявн!сть дефект!в в перех1дних шарах

цих структур, шр дозволяв передбачити молишь в!дхилекня в режимах робети елемент1в (зм1ни порогових напрут, крутост1, перешкодост!йкост), частотних властивостей), а також прогко-зувати IX рад!аЩйну ст!йк1сть в залежност1 з1д умов технолог ¡чних процес1в !х створення (температуря та складу ат-мосфери окислювалыюго оередовища, параметра шплантацП, в1дпаллваяь, метод1в фотол1тограф) 1, металззацП).

3. Показано, що тонк! пл!вки лужнсземельних сульф1д1в, шр легован! р!дко-,эмельними елементами I отриман1 електрон-но-променевим эипаренням, волод1оть ефектами електронкого захвату та оптично стимульовано'! люмшееценщ 15 що дозволяе створювати ревереивш рееструкш середовища для оптичних нос 11 в 1нформащ 1 з гПдвищеними енергетичними характеристиками, високою швадкодню та _довгов1чн1ст'ю.

4. Виявлена широка область св1т!ння (в д1апазон1 в!д зелёного до червоного) ряду оксид!в (ЭпО,, 1п,03, Ybг^i, СаО) з добагками р1дкоземельних елемект1в» шр дозволяе на В1дм1ну В1Д моиокольорових цинксульф1дних екран!в створювати ефективн1 бататокольоров) довгов1чн1 едектролш1несцентн1 диспле* для систем воображения 1нформацП.

захист виноояться:

1. Ф13ико-техн1чн1 основи створення рееструю"их середо-вищ на основ! лужноземельних сульфШв, легованих р1дкозе-мельник-: елементами, 'то мають сукутпсть властивостей: дов-гого збереяення та швидкого багаторазового перезапису 1нфор-мацП, високо! довгов!чност1, як! дозволяють розробити новий клас оптичних носив 1 нформащ1 та запам"ятовуючих пристро!в для систем збереження 1нфг"эмаци з тривалим часом збер1гання (десятки рок1в) та високою швидкод1ею (оотн! Мб1т/с).

2. Метод прогнозування властивостей елеменПв обчислю-вально'1 техники (ЩН-!нтегральних схем I м1кропроцесор1в) на основ! використання метод1в термостимульованих збуджэнь в област1 низьких (4,8 - 30)К температур, щр базуються на встановленому взаемозв"язку термостимульованого струму ] концентрацП д>.фект1В тонкого пегэх1Дного шару на меж1 под1лу д!електрик - нал!впров1дник, що дозволяють створювати елементи обчислювально 1 техн1ки з тдвищеними характеристиками перешксдостI йкост 1, швидкодп, енергоспоживання та радш.ийно!' стойкость

3. Технолог 1чы методи фотонного та плазмового нер1в-новалших в1дпалювань МДН-структур, як1 дозволяють створити елементи обчиолювально! техн1ки (велик1 1нтегральн1 схеми, м1кропроцееори та елементи пам"ят1) з п1двищеними частотними характерчохиками та низьким енергоопоживанням за рахунок зниження (до двох порядк1в величин) ц1льноет! дефект1в пе-рех1дного шару на меж1 Д1електрик - нап1впров1дник 1он-но1мплантованих 1нтегральних МДн-транэистор1в та зменшення IX порогових напрут.

4. Метод Шрогенного окисления крекшя, що зайезпечуе слабку эм!ну порогово! напруги 1нтегральнчх МДН-транзистор1в при гамма- та рентген!вському опром1ненн1 та гарантуе ьи-робництво рад1ац1йно ст1йких багатофункцЮнальних 1нтеграль-них схем та м1кропроцесор!в.

б. Методи рад1ац1йних обробок (гамма- та виеокоенергетич-ного е :ектгюнного опром1нек :я ареен1дгал1йових лавино-прольот-них д1од!в та св!тлод1од1в), як1 покрашують Их характеристики (швидкод Но та однор1ди1сть> за рахунок докор1нно'1 перебудо-ви енергетичного спектру структур метал - нап1впров1дник та зменшення 1х 1;ерв1сно1 нер1вноважност1.

6. Метод анодного окисления арсениа гал1я в безводних сольових (н1тратних) розплавах, я кий забезпечуе створення меж1 под1лу д1едектрик - нап1Впров!дник з низькою щгльнгстю дефект1в та д1елекгрика з високою електричною м1цн1стю, що робить його прийнятниы для виробництва висо.чояк! сних арсен1д гал1йових МДН-польових транзистор1в та елемент1в об-числювально* гехн1ки на 1х основа

Практична ц!нн4сть роботи базуеться на таких результатах;

1, Створений елемент оптично! пам"ят1 з можлив1стю багаторазового перезапису ¡нформапП на основ 1 рееструючих еередовнв? э е.'.лстронним захватом 1 оптичною стимуляц1ею люм1иесценцП - лужноземельних сульф1д1в, легованих рЦкоэе-мельними елементами, шр дозволило запропонувати новий клас оптичних запамиятовуючих приатр^1в з п1двгценою швидкод!ею (понад 200 Мб1т/с) та часом збереження {нформацП понад 50 рох!в» як! можуть бути використан! як зовн1шня пам"ять ЕОМ.

2. Розроблена технолог•з електронно-променевого нанесен ля ¡;а гаряч1 -клян! п!дкладки рееструючих середовищ з

, ефектом люм1несценцН, що дозволяе створювати оптичн1 нос11 э можлив1стю переэапису И}формац11, мають параметри швид-код1)£, довгов1чност1 та часу збереження 1нформацП на порядок вищ!, н1ж у магн!тооптичних середовищ.

3. Запропонована технолог1я побудови електро-лш1несцентних диспле1в ЕОМ на основ 1 о~ксид1в 1п, У, УЬ, 5п, Са, легованих р1дкоземельними елементами (Ей, Се, Бш), я-а дозволяе створювати багатокольоров1 екрани дисплеев за раху-нок того, щр Щ ок1сли масть практично вс1 основн! кольоря спектру I Шдвищену яскравЮть св1т1ння пор1вняно з моно-кольоровимн цинксульф1дними дисплеями.

4. Роэроблений метод термостимульованих збуджень в облает! низьких температур (4,2 - 30)К, якйй дозвогае прогно-гувати властивост1 еле мент 1 в обчислювально!' техн1ки (м1кроп-роцесорАв, елемент1ь пам"я'т!) на основ! МД"-структур (швид- . код1я,. перешкодост/йюсть, од1:ор1дн1сть, рад1ац1йну ст!йк!сть) за рахунок встановлення кореляцП в ЭМ1Н1 ампл1туд термостимульованих струм1в МДН-структур 1 щ1льност1 дефект1в переходного шару на меж1 под1лу д!електрик -нашвпров1дник 1 вибору необх1дних технолог 1чних умов вироб-ництва елемент^в (температури та атмосфери окиелювального еередовища, виду, енер^п та дози ¡онноНтлантовано! дом!шки).

3?пропоновано метод Шрогенного окисления кремн1ю як ефективного способу створення рад!ац1йно ст!йких елемент1в обчислювально! техшки.

5. Розроблен! технологи нетрадиц!йних нер1вноважних аьдаалювань (фотонного "а плазмового) .1онно1мплантованих № структур, на основ 1 яких створшгься елементи обчислювально! техники з п1двищениыи характеристиками перешко-дост1йкоет1, швидкодП, енергоспоживання за рахунок швидкого та однор!д;юго (в1д кра!в до центру кремн1йово1 пластики) в1дпалення поверхових дефект1в на меж1 под!лу д1електрик -нап!впров1дник 1, внасл1док цього, виготовлення 1нтегральних ЩН-транзистор^ без "завалу" крутост! 1 з високим значениям частотно! меж1.

Основн! методики досл!джень.

0пециф1ка поставлених завдаиь вимагала використання широкого кола експериментапьних метод!в. Серед них:

методи фото- та термолюм1несцентно\ спектроскоп и, оп-тично стимульовано! люм1несценцП;

метод комб1нгщ1йного роэс1ювання св!тла;

анал1з елементного складу пл1вок за . допомогою Оже-спектроскопН та рентген¡всько! фотоелектронно! спектроскоп! 1;

рентгено-структураий анал!з пл1вок;

методи вивчення оптичних властивостей тонких плiвок за допомогою вим1рювання спектр! в пропускания, в!дображення та вбудження в УФ, видим!й та 1Ч-областях спектра, ел1псо-метрП;

досл!дження електроф!зичних параметра багатошарових структур метал - д1електрик - нап!впров1дник та метал -нап1впроМдник эа допомогою термостимульованих методов у поеднанн! з методами вольт-фарадних характеристик (в тому числ1 кваз1частотних) та вольт-амперних.

Апробац1я роботи. Основн! матер!али роботи допов1далися на У Всесоюен1й нарад1 по вваемодН атомних часток з твердим т1лом (Шнськ, 1978), П-й республ!канськ1й науко-во-техн1чн1й конференцП з _ф!зичних принцип1в МДН (ДЮ 1нтегрально1 електрон!ки (Ки1в, 1978), УП Всесоюзному сим-поз!ум1 по едектронних процесс - поверхн! нап1впров!дник1в та меж1 лод!лу нап!впрсв!дник - д!електрик (Новосиб1реьк, 1980), II галузев1й конференцП по 1онн1й ¡мплантацП, об-ладнанню та технологи 'Зряз!но, 1980^, II нарад1 з ф!зики поверхн! твердих т!л (Приельбрусся, 1981), школ! з актуаль-них проблем ф!зики нап!впров!дник1в (Фергана, 1982), II Всесоюзн1й школ! з ф!зики поверхн! нап1впров!дник!в (Одеса, 1982), Всесоюзних нарадах-сем1нарах з математичного моделю-вання та експериментального досл1дження електрично! ре-лаксацП в елементах 1нтегральних схем (Москва, 1982, 1983), 1У Всесоюзн!й наряд! з дефекПв структур» в нал!впров!дниках (Новосиб1рськ, 1984), ¿осьм!й всесоюзн!й нарад! з ф1зики по-верхневих явищ в нап!впров!дниках (Кюв, 1984), X Всесоюзна конференц!I з ф!зики нап!впров!дник!в (Шнськ, 1985), Всесоюзн1й конференц!I з д1агностики поверхн! (Каунас, 1988), 1У Всесоюзному симпозиум! по св1тловому в!длунню та шляхах його практичних застосувань (Куйбишев, '989), 1Яко»1-сем1нар1 з фучдаментьльних властивостей та застосуван-

ню нап1впров!дник1в (Алушта, 1990, 1993)-, Шжнародному сим-поз1ум1 з застосувань лазер1в та оптоелектрон1ки для 1нфор-матики (Лос-Анжелес, 1994).

OcHOBHi результати дисертацП опубл1кован1 в 47 роботах та одному авторському св1доцтв1.

Особистий внесок автора в отримгчш наукових результат! в, викладених в дисертац1йн!й роботi, полягае в ре ал!зацП нового ф!зичного принципа оптичного эапису та эчи-тування 1нформацИ з використанням ефекту оптично стимульо-зано! лт1несценцй та створенн! макетного пристрою оптичного ЗП на цьому принцип!; вибор! сполучень 1з класу лужно-земельних сульф1Д1в, легованих р!дкоземельными елементами, розробц! технологi1 ix напилення електронно променевим способом та створеKKi на ix ochobI реверсивно! оптично! пам"ят!; розробц! математично! модел1 процес.взапису i зчи-тування ¡нформац!I на лкшнесцентних матер!алах та експари-ментальн1й ix перев!рц!, ' оптим1зацП структуру реверсивного тонкошарового нос!я !нформш'П; досл!дженн1 концентрац!йних, енергетичних та . оптичних характеристик лн»'1несцентних рееструючих середовищ; розробц! елемент!в оптично'! пам"ят1 на основ! об"емних рееструючих середовищ; розробц! мотод!в прогнозування властивост! та рад1ац1йно! стШкост. елемент!в обчислювальнс; техн1ки на основ i ЩЦЫнтегральних польових транзистор!в, а також лавино-прольотяих д1од!в та св!тлод1о-д!в, шр грунтуються на термостимульованих збудженнях структур в облает! низьких (4,2 - 250)К температур; розробц! метод^ та технслоПй нетрадиц1йних в!дпалювань (фотонного та плазмового) ¡онжЯмплантованих ЩН-структур для створення елемент!в обчислювально! техн1ки з п1двищеними параметрами перешкодост!йкост! та швидкодП; розробц! атмосферой 1йких багатокодьорових тонкошИвочних лш!несцентних елемент1в на основ! оксид1в, легованих р!дкоэемельними елементами; розробц! нового технолог!чного методу окисления арсен!да галл!я в безводних сольових розплавах для створення ЮТегральних схем.

Досл1дження рад!ац!йно)' ст1йкост! креми!йових ЩН-структур виконан1 сп!льно 1з сп!вроб1тниками СКТВ ]нсти-туту ф(зики твердого т!ла i нап!впров1дник!в АН Б1лopyci 'i.

Bei основн! положения та результати дисертацМно! робо-

ти, як1 винося^ься автором на захист, були отриман1 са-мост1йно. 1з роб!т, що опубл!кован1 у сп!вавторств1, вико-ристовуються Ильки т1 резульчати, що отриман! особисто по-шукувачем.

Структура та об"ем дисертацП.

Дисертац1я складаеться is вступу, п"яти розд1л1в, заключения та списку л1тер..тури, який складаеться 1з 371 найменування. Бона м!стить 264 стор1нки машинописного тексту, 8 таблиць та 117 1люстрац1й.

SMICT РОБОТИ.

У вступ! приведена загадьна характеристика роботи, обг-рунтована актуальнЮть теми, сформульована мета та згцач! роботи, а також перел1чуються ochobhI результати та поло-тння, як! виносяться на захист.

' .Перший розд!л присвячений розробц1 покритНв на основ1 окси'них систем для кольорових 1нформац1йних дисплеев систем воображения 1нформац11, а також створенню оптичних еле-мент1в об"емно1 пам"ят. для систем збереження 1нформацП.

Даеться короткий огляд роб!т з використання люм1несцент1:лх матер!ал1в для осв1тлювальних ц1лей, те-лев1з1йних та електронно-променевих трубок, в1зуальних 1нформац1йних диспле'1в ЕОМ.

ОшиЧнальн! результати були отриман1 при досл!дженн1 оптичних властивостей пл1вок ZnS: Мп, додатково активованих домхшками Си, Ей та Sir з метою ро^ширення спектрального д1апазону випром1нюваняя Zn:Mn, який широко загтосовуеться у створеHHi Г1формац1йних дис. ле!в. Встановлено, шр при вве-денн! в ZnS двох дом1шкових центр1в, пов"язаних з Мп та Си , максимум фотолюм1несценцИ (ФЛ) зм1щуеться в б1льш киротко-хвильову область ( 495 нм) пор1вняно э вих1дною пл1вкою 7nS:Мп ( v 600 нм).

Розроблеча технолог 1я отримання ефективних люм1несцент-них матер1ал1в для кольорових тонкопл!вних диспле!в CaS, SrS, легованих парою р1дкоземельних елемент!в (Eu - Sm, Се -Sm), як1 мають вс! основн! спектральн! компонента.

3 метою вирЦпення задач 1 стаб1льност1 та багатокольоро-вост! електролюм1кесцентних екран1в були досл1джен1 оксиди ln20j, Уа03, БпОата ix cyutmi, легован1 1онами европ!я, (Ir. 0.) (SnO.): Се та СаО: Eu, Sm (б ваг. X).

* О V, О <£ О 9

- 13 -

Анал1з спектр1в ФЛ цих матер1ал1в, що проводився пор! вняно )з епектрами ФЛ оксид ¡в ЗпО?:Еи (5 ваг. X) та

(1п,03) „^(ЗпО^)^ 5 : Ей (5 ваг. X) показав, що 1нтенсивн1сть •М зменшуеться при частков1й зам1н! оксида олоза оксидом ¡н-Д1Я. Спектри ФЛ цих оксидов характеризуются лШями випро-м!нювання: зеленою при 545 нм 1 ювтою при 582 нм.

КбЛ1рний графж оксид1в, активованих Ей та Се , зизна-чений на основ) вим!рювання спектров ФЛ, дозволив встановити, що оксиди СаО: Еи.Бм! О'х0А)0 5 (10,0^ у : Ей; ЧЪг 0Ъ: Ей будуть визначати червоний кол1р, оксид ЗпО :Еи - ювтий, (1пг03) ^ (Э^) : Се та 1п,03:Еи - зелений кол!р випро-мшювання електролкш несцентного екрану.

Досл1Дження фотолкшнесценш1 в матер!ал1 УгО,: Еа , що мае ефект довгоживучого св!тлового в1длуння (ДСВ) та перспективному для створення об"емних елемент1в оптично! пам"Я11, показали складну залежшзть в1д температури та спектрального, складу збудкення 1ьгенсивност1 резонансного переходу Г0- 0^(580,8 нм), щр визначае наявюсть ефекту ДСВ.

1з врахуванням ¿снуванпя дифракщйно! границ! проведена оШнка щ1льност1 ¡нформацп, що записугться, в об"емних рееструючих середовищах, яка реально досягнута. Бока дае величину меншу теоретично! (1(/1мт/см3) на два порадки.

В другому роздШ розглянут! результати роэробки ф!зи-ко-техн)чних основ створення рееструючих с-редовищ з ефектом оптично стимульовано! лкшнесценщ I для високошвидк!сних систем оптично! пам"ят1 з можлив!стю багаторазового переза-пису 1 нформацп та довгим часом збереження.

Разглякут1 оптоелектронн! мехешзми запису та зчитуван-ня ¡нформацп на новому ф1зичному принцип! - оптичнШ !_нфра-червонМ стимуляцп люм1несценцП в матер1алах, лр мають електронний захват - широкоэонних нал ;впрсв1 джках {сульфидах, фторидах та оксидах лужноземельних метал1В (Са, Вг, Ва), активованих парою р1дкоэемельних елементгв (Ем -Се, Ей - Зт, Се - Зт).

Процес запису полягав у захват) нос1я (електрона.) на глибокий стан дом1Шки сенеиб!л!затора в заборонен^ зон! нап1впров1дника (наприклад, Бт ) П1сля опромшювання його в ультрафюл&тов1й або сииьо-зелен1й облает 1 спектру.

Час. збереження 1 нформацп при використанн! щ>аго я.рин-

ш:пу запису ототогнювався з часом життя електрон!в в уловл^-вачах. Теоретичн! оц1нкг показали, що при глибин1 залягання уловлювач1в - 1,'Л эВ, яка злачно перевищуе тепдову енерг1ю електрон!в при к1мнатн1й темлератур1 (0,0£5 еВ), .та в!дсут-ност1 велико! к1лькост! дефекПв (Nt << N) час життя доитатньо великий 1 складае величину, щр перевищуе 60 рок1в.

Зчитування 1нформац1i зд1йснюрзлося шляхом впливу iH$pi..fepiOHoro випроми'ення 1,2 еВ) на елемент пам"ят1 та генерацП оптично стимульовано! люм1несценц11, спекгральний склад йко1 визначався дом1шкою активатора (Еиа*).

Так як зчитування можна проводити, використовуючи збуд-ження невелико! к!лькост1 електрон!в ("порц!й") при в!дносно невисок1й 1нтенсивност1 !Ч-п1дсв1тки, то цей процес можна викону^ати багаторазово. Саме тому середовиша з електронним захватом та оптично стимульованою люм!несценц1ею мають ре.-вэрсивн1 властивост1. Процес стирання аналог1чний процесу эчитуванья, але провалиться 1Ч-випром1шованням 61льш1 но-тужност1, н1ж при зчитуватй 1нформзцй.

11роведе-1 розрахунп показали, що для зд1йснення локального запису сфокусованим пучком УФ-випром1нювання в д1аметром плями 1 мкм необх1лна енерг1я не менше, 4 х 10 дж. Для зчитування необх!дна енерПя близько б х 10 Дж.

В результат! досл1джень проведений виб1р сполучень 1з класу лужноземельних сульф1д1в (ЛЗС) "i в1дпов!дних пар активатора 1 сенсибШзатора з кетою створення на Ix ochobI реверсивно! оптично! пам"ят' Експериментально встановлено, вр ними е CaS та SrS, Виэначен1 оптимальн1 активатори - 1они р1дкоземельних елзмент1в Ей або Се , а також сенсибШ затор Sm3*.

Пл1вки Са( Sr)S: Eu(Се)-Srn були отриман1 шляхом вакуумног го випарювання електронним промене . спресоваяих та в1дпале-них разфокусованим п/чком таблеток даних матер1ал1в на склян1 п1дкладки, нагр1т1 до температури (500 - 550)° С. Швидк1сть напилення витримувалась в 1нтервал1 10 -• 14 нм/хв. Товщина напилюваних пл!вок склад,^ла 1-3 мкм.

Дэсл1дження оптичних властивостей - спектр1в випром1нк>-вання та збудлення люм1неспенц1!, спектр!в пропускания рее-итр"ючлу середовшц ъ ефектом електронного захоплення - дозволили вперше виявити стимульовану фотолюм1несценц!ю в луж-

ноземельних сульф1дах, активованих одним р!дкозеыельним юном 5ш3' Ькспериментально показана можлив!сть викори^тання сульфШв з одтею добавкою Бш3^ як рееструючого середовища.

Вивчена залежн1сть 1нтенсивност1 антистоксовой стимуль-овано! ФЛ В1Д концентрац!йного складу 1он1в Бт**.

Досл1Д«ення спектр!в пропускания "'аЗ.-Бт дозволили вста-новити факт запасания св1тлосуми, а, зв1дси, 1 захвату електрошв глибокими р1внями. В результат! осв!тлення зразку аргоновим лазером спостер!гався зсув 1нтерференц1йно1 етрук-тури до великих значень пропускания пор!вняно з вих!^ним спектром (що св!дчило про зм!ну показника эаломлення в облает! прозорост!), а також зсув краю поглинання в короткох-вильову область (гросв1тления).

Реап!зований ф1зичний принцип оптичного запису та зчк-тування 1Нформац11 на ефект! 1Ч-стимульовано! фото-люмГнесценцП. Тактично запис зд1йснювався при вплив! на середовище лазерного випром1нювання э довжиною хвил! (337 -514) нм, а зчитування !нфорчацП - експонуваннам елемента пам"ят! 1Ч-св1тлом в спектрально област1 (800 - 1064) нм, виаслгдок чого виникало антистоксове !Ч-св1т!ння в червовому (Еи^або 5т *) або зеленому (Се1*) оптичному д1апазон1.

Встановлено, ар у матер1алах Са(5г)3:Еи(Се),Бт, як! використовуоться, час в!дгуку системи на вплив лазерного випром1нювання складае наносекунди як для запису, так I для зчитування.

•Газовий склад пл!вок лужноземельних сульф!д1в вивчений за допомогою метод!в дифракцП рентген!вських промен1в та Оже-спектроскопП.

Встановлений вплив вибору матриц! та перерозпод!лу концентрат! м!ж добавками р!дкоземельних 1он1в на оптичн1 властивост! цих матер!ал1в, в току чисд1 на !нтенсивя!сть оптично стимульоввно! люм1несценц11.

Досл1джено эал?жн1сть виходу стимульовано! ФЛ В)Д спектрального складу та потужност1 збудження. Показано, щй ¡1 максимум не эалежить в!д довжини хвйл! збудження, а 1итенсивн1сть максимальна при довжин! хвил! 488 нм.

Досл!дження 1Ч-'1ур"<? спектр!в рееструючого середовища Са5;Еи.5ш показали, то перенос енергИ м!ж активатором СЕи) та е?неиб!л!затором (5п0 зд!йснюеться заздяки 1 сщунаниге по

кальних фононхв ^ частотами в д1апазон1 240 - 315 см~ , нез-валсаючи на шдсутшсть перекритт1в областей поглинання Ей та эм1с11 Зт в цьому матер 1ал1.

Проведено моделювання на ЕОМ процес!в запису та зчиту-вання 1 кформац! I на лкшнесцентних матер юлах шляхом ршення системи к!нетичних р!внянь. Отриманий добрий зб!г теоретично розрахованих кривих оптично стимульовано! люм!несценцп в рееструючому середовищ1 СаЗСбгБ): Еи(Се)-Зт з експерименталь-ними результатами.

0птим1зовано структуру реверсивного тонкошарового нос1я на основ1 середовища з електроннмм захватом, яка забезпечуе максимальну чутлив!сть до лазерного випром!нювання при запису та максимальний вих1д люм!несцентного випром!нювання в напрямку фокусуючого об"ективу при зчитуванн! !нформацП.

Проведено також оптим1зац1ю параметр!! багатошарового люм!несцентного нос!я :нформацП, эчитування в якому ба-зуеться на ефект1 просв1тлення.

Зд1йснення процес!в запису ¡нформацН, зчитування та П стирання проводилося на розробленому стенд! на ефект! оптично стимульо^ано! лкшнесценц!I. Еспериментальн! оценки пара-метр!в рееструючого середовиша на основ! пл!вок СаЗ: Еи,5т та СаЗ: 5тС13 показали, що при викорис^анн! для запису одного "п!те" 1нформад11 енерги лазерного випром!нювання - 337 нм) Е гап - 2 нДж, енерги эчитування (Д- 830 нм) Е - 0,7 нДж, д!аметрах пучк1в запису та зчитування - 1 мкм, середня потужнЮть випром!нювання "п!та", я кий рееструеться, склада-ла величин/ близько 4 х 10 Ег.

Трет!й розд!л присвячений розробц1 термостимульованих метод!в прогнозування якост! МДН-структур - основи вироб-ляемих м1кропроцесор1в та !нтегральних схем та досл1дженню впливу 1онно1 !мплантацП на '¿х параметри.

В дан!й робот! вперше для прогнозування якост1 еле-мент!в обчислювально! техн1ки та м1кроелектрон1ки вико-ристан! методи термостимульованих збуджень (ТСЗ) в широк!й облает1 температур, включаючи гел!йов1 (4,2 К). Ун1кальн!сть застосувания метод!в ТСЗ в облает! крюгенних температур полагала в тому, що ц! методи були "зондами", за допомогою яких був визначений ха"актер фундаментальних елекгронних процессе на ььжах под!лу середовищ (д!електрик

' - 17 - '

нап1впров1дник, метал - Д1електрж), що визначають макси-мальн! параметри багатошарових багатокомпонентних струга^р, як! можуть бути досягнут 1, на баз! яких створюються мжроп-роцесори, ¡нтегральн! схеми та елементи оптоелегегрон1ки.

За допомогою методу термостимульованого визволення заряду (ТВЗ) в облает! гел1йових температур вперше показано, до в кремн!йових ЩН-структурах) як/ утворен! терм1чним окислениям кремн1ю (с1ал - (50 - 200) нм, си,- - 300 мкм,

/э* А '

по; - 10 см"э), юнуе система "др1бних" центр!в, в!дпов!да-льна за П1КИ термостимульованих збуджень в облает1 температур (8 - 30)К э енерг!ями активацП в диапазон! (0,013 -0,071) еЕ

'Лзико-техн!чною основою пронгозування якост! багатокомпонентних шарових елемент1в обчислювальяо! техн!ки служив встановлений взаемозв"язок величин ампл!туд термости-мульованих струми в низькотемпературн1й облает! та концент-раци дефекПв перех!дног.о шару на меж! под!лу д!електрик * нап!впров1дник.

У зв"язку з тим, що перех!дний шар м!стить до 90 У, вс1х актирних центр!в та мае вир!шальний вплив на параметри ЭДН-структур, його д!агностйка дозволяе прогнозувати власти-вост! майбутн!х МЛН-прилад1в, м1кропроцесор1в та ¿нтегра*".-них схем, створених на 1х основ!.

Показано, щр !нформац1я про розпод!л центр!в та 1х кон-центрац!ю в перех1Дному шар! до. воляе зробити • оц!нку эастосування технол г!чних процес!в (методу та темпеоатури окисления, складу атмосфери окислювального середовища: "во-лого!", "хлорно!", "водневоГ* та 1н.) для створення доскона-лих окисл!в та меж под!лу окисел - нап!впров!дник, а також ' вияенити ступ1нь впливу "б!ографП" вих!дно! ВДЬструктури на параметри м!кропроцесор1в та 1нтегральних схем, створених на !х основ1.

За допомогою метод!в ТСЗ в облает! температур (4,2300) К вивчений вплив !онно* !мплантацП на вла^тивост! багатокомпонентних шарових систем, в яких Юнне легуванн.. вико-ристовуеться для створення проф!лю концентрац!I, що п!длягае контролю, та введения домшки, яка легуе в задан! облает! [итегральних схем та м!кропроцесор!в.

Показано, що !онне легування практично не зм!нювало енергетичдого розпод¡лу центр¡в переходного шару виХ1ДН01

МЦН-структури як п-типу, -так 1 р-типу незалежно в1д маси бомбардуючого 1она, а також того, чи е ¡он активною (В+, Аз+) або неактивною дом!шкою (О4, Аг+). Загальна щ!льн1сть центр!в перех!дного шару Шсля 1онного легування складала близько 10' см~^ що майже на два порядки перевищувала кон-центрац!» р1вн1в на вих1дних структурах.

В четвертому розд!л1 розглянуть питания створення р',д!ац1йно стойких елеменИв обчислювально! техн1ки, м1кро-процесор1в та ¡нтегральних схем, використання ¿мпульсних нер1вноважних вплив!в (лазерного, фотонного, плазмового) для в!дпалення МДН-структур (перш за все, !онно!мплантованих), що складають основу вказаних елемент1в.

Розроблений новий "етод прогнозування рад1ац1йно1 ст1йкост1 НВ1С та м1кропроцесор1в, як1 виготовляються про-мисловим способом,' на основ! застосування метод1в термости-мульованих збуджень опром1нених тестових МДИ-структур в облает! низьких температур (б - 30)К.

Основою методу стала встановлена кореляц!я в зм1нах Шд д!ею рентгенхвського (Е -.10 - 16 кеВ, 0-10-6 к 10 рад) та пор!вняноги за впливом гамма-випром!нювання величин поро-гово! напруги МДН-транзистор1в та концентрацП дефект 1 в пе-рех!днрго шару д1електрик - иап1впров1дник, шр отриман! 1з низг-лтемпературних спектр1в термостюдульованого зв1льнення заряда. Саме зеув порогово! напруги внасл!док захвату заряду Шдзатворним окислом ! генерац!я стан!в на меж! подолу д!електрик - нап!впров1дник е основною причиною ¿Лив в робот! !нтегральних схем та м1кропроцесор!в при вплив1 вип-ром! НЮБ зшням.

Поеднання метод1в термостимульованого вив!льнення заряду в област1 температур Т - (Б - 30)К та вольт-фарадних характеристик дозволило визначити, що технолог1я п!рогенного окисления дае моклив!сть створювати рад!ац!йно ст1йк! окисли на в!дм!ну в1д технолог!К "сухого" окисления. Опром!нювання тестових МДН-структур, виконаних.за цими технолог!ями, приводило до проявления р!зко в1дм1нних спектр1в ТВЭ в облает! низьких температур.

Для вс1х тип!в рад!ац!йно нест1йких структур була характерна наявнють дуже "м!лких" центр!в у перех1дному шар! з енерг!ями в1д 0,006 до 0,030 еВ.

- 19 - '

Анал1з вплив1в рентген1вського та гамма- випром1нювання на елементи обчислювально!' техн1кь - НВ1С та мЖропроцесори на оснгв1 ВДН-структур показав, пр зм!на 1х характеристик (порогових напрут, швидкодП схеми, статичного струму'спожи-вання, потениЦалу м1ж шинами живлення та землею) зумовлена гб1льшенням щ1льност1 поверхневих стан!в 1 дефект1в в пе-рех1дному шар1 на меж! под1лу д1електрик - нап1впров1дник.

Бстановлено, що технолог1я ' виготовлення рад1ац1йно ст 1 йких НВЮ 1 м1кропроцесор!в повинна включати в себе виготовлення тестових МДН-структур, параметри яких легко контро-лювати на кожн1й стад 11' техпроцесу.

0птим1зац1я гехнолог1чних процес!в виготовлення е^е-менПв обчислювально! техн!ки за допомог ю сШльного вико-ристання метод1в термостимульованого вив1льнення заряду в облаетI низьких (Б - 30)К температур та вольт-фарадних характеристик дозволила Шдвищити рад!ац1йну ст1йк1сть багато-шарог.их КМОН НВЮ з пол!кремн1йовим затвором та м!кропрсн-цесор1в б!лыя як на порядок.

Показано, шр лазерне 1мпульсне в1дпалювання (Т - 50 не, щ1льн!сть' енергП - 1,6 х 10 Вг/смУ не е допустимим техно-лог1чним методом, шр викорибтовуеться при вироблицтв! 1нтег-ральних схем та м1кропроцесор1в, основним елемек-ом яких е кремн!йов1 МДН-структури, так як в1н приводить до пог!ршення меж1 под1лу окисел - кремн1й.

Бстановлено, пр 1мпульсне некоге^ентне фотонне в1дпалю-вання (щ1льн!сть енепгП - 3 Дж/смг, тривал1сть опром1не шя ~ 250 мс) 1онно1мплантованих МДН-структур значно Пи.срашуе електроф1зичн1 характеристики перех1дного шару 1 само! меж1 под!лу д1електрик - нап1впров1дник 1, . в1.,пов1дно, хар. .«е- ' ристики 1нтегральних схем, м1кропроцесор1в, створених на основ1 цих багатокомпонентних шарових систем. Метод характеризуемся високою швидк)стю обробки та продуктивною (. одно-час но може в1дпалюватися велика к1льк1сть пластин).

Можливою причиною зментення дефект1в е терм1чна ре-лаксаШя напруг на меж! под!лу та в1дпов1дне зиеншемнг к1ль-кост1 разупорядкованих та об1рваних кремн1й - кисневих зв"язк1в.

Бстановлено, що термопольов1 обробки (ТПО) МДН-структур збыьшують концентрац!ю позитивних 1он1в (переважно 1он1в

- го -

натрш) в д1електр!ку на меж! под! лу Si - SiQ^, зменшують крутить вольтфарадних характеристик ЦЦН-структур, що приводить до зб1льшення порогов. I напрути ЩН-транзистор iß i суттево! зм!ни шумових та частотних характеристик елемент^в обчислювально! техники (м1кропроцесор!в, HBIC) на ix ochobI, але не зм1нюе иильност! дефегспв перех1дного шару д!електрик

- налiвпров!дник багатошарових структур.. ,

Показано, що плазмове в!дг.алювання кремн1йових МДН-структур, на основ! яких виробляюгься промислов! Ш1С та М1кропроцесори, при оптимальних технолог!чних умовах (пи-TOMift потужност! високочастотного розряду.1,5 Вт/см"1, tft,a„=

- 15 хв) суттево покращуе параметри меж! подолу д!електрик -налiвпровiдник, зменшуе щ!льн!сть дефектiв перех1дного шару та поверхневих електронних станiв, що зумовлюе покращення порогових, частотних та шумових характеристик елемент)в об-числювально! техн!ки.

ТГ'ятий розд 1л присвячений прогнозуванню якост1 багато-комгонентних м!кроелектронних систем лаьино-прольотних д!од!в та св1ТЛ0д!0д1в з багатошаровим бар"ером Шэттк! метал

- налiвпров1дник э використанням метод!в термостимульованих збуджень.

РоБлЛянута д!я активних вплив1в (електронного та гамма-опром1нювання, електротренування) на властивост! ЛПД та св!тлод!од!в, визначен! режими покрашання характеристик, . а також причини деградац!! прилад!в.

Лавино-прольотн1 д1оди створювалися шляхо" теркичного виларення шару платини на. поверхню еп1такс!ально! п - п* арсен1д гал!йово! структури та подальшого формування ме-эа-структур 1э налiвпров¡дниково! пл!вки.

Св!тлод1оди створювались на основ! GaAs та твердих роз-чшпв А1-„ Gaf.» ms методом р!диннофазно! еп!таксП на силь-нолегованих цинком п1дложках Р - 6aAs.

. Показано, шр опром!нювання ЛПД з вих!дною структурно- р1вноважною межою шщлу Pt - GaAs високоенергетичними електронами (2,2 меВ, дозою до 10 см") приводило до эростан-ня зворотнього струму, викликаного перебудовою енергетичного спектру матер!алу нал1впров¡дника за аб1льшелням концент-рацП глибоких центра 8 облает! лросторового заряду зрсен*да гал!я теля опромjнюрання. Показано, ир поена ма-

тал!зац!я поверх^ шпвки п - баАз шляхом створення ЛПД з бар"ером Шоттк1 Аи - РЬ - пп+ваАз викликала перебудову енрр-гетичного спектру вих1дного матер1алу,' а саме, зменшила к!льк1сть центров, що проявляються. • Встановлено, шо зм1ни структури поверхн1 нап1впров1дника при створенн1 к.эж1 под1лу И: - баАэ в основному в!дбуваються за рахунок швидко! ди-фузП гал!я в пл!вку платини та створрння (нтерметалевих сполук Р16а, РЦба5та РЬАэ,,, а також через дифуз 1 ю золота в об"ем арсен! да 1а«1я при створенн1 металевих шар1в шляхом вакуумного напилення.

3 метою визначення механ!зму метал!зацП наШвпров^дни-ка вивчений вплив островкопго ос1дання золота на поверхню еп1такс1альних пл1вок ареен!да гал1я. Геяерац1я додаткових ПЕС та дефекПв на поверхн1 арсен!да гал1я, яка е причиною перебудови енергетичного спектру, зумовлена переважно енер-гетичним впливом на поверхню нап1впров1дника за рахунок вид1ляемоИ при адсорбЩ I золота теплоти конденсацП'.

ьо

Показано, шр опром!нювання гамма-квантами Со дозою 10 -4 х Ю^рад та електротренування (I - 5 - 60 мА на протяз1 15 50 хв) арсен1дгал!йових лавино-прольотни» д1од1в та св1тлод!од1в приводить до схожих эм1н параметр!в прилад1в, а саме, до зменшення концентрацП пор1вняно м1лких ген»-рац1йно-рекомб1нац!йних центр1в ( Е^.- 0,23) - (Ес- 0,38) еВ, 1 до додатково! генерацП б1лып глибоких центр1в в об"ем{ нап!впров1дника (Ес~ 0,54) та (Ес- 0,73) еВ, що виникають також при електронному високоенергетичному опром!тованн1.

Спостер1галася добра кореляц1я в зм!н1 спектр1в ТВЗ та вольтамперних характеристик, як! дозволяють визначити опти-мальн! режими, покращання параметр!в ЛПД та св!тлод1од1в. ГЬд1бн1 зм1ни п1д впливом гамма-опром1нювання спостер1гались в процес! витримки д!од!в п!д прямим та зворотним змшенням (процеси "формовки" та "стар1ння"). Передбачаеться,1 що эм1ни, як1 в1дбуваються в ЛПД та св!тлод1одах п1д д!ёю электронного та гамма- опромшення, електротренування, виз-начаються конкуренц1ею процес1в рад!ац1йно-стимульс^аного гетерування (ан1г1ляц!я дислокаЩй, м1жвузлових атом!в 1 ва-кансШ, стоком елементарних дефект ¡в на поверхню) та гене-рац.И глибоких рад!ац1йних дефект1в.

Вперше проведено анодне окисления арсен1да гал!я в без-

- 2? - .

водних сольових розплавах з Лонною електропров 1 дн1стю (внко-ристовувався розплав евтектики КШ^- НаШ3з добавкою Ав(Юа1 мол¡бденовокислого амон1я). Концентрац1я поверхневих стан!в на меж! под1лу анодний окисел - ^арсен!д гал¡я невелика 1 екладала величину близько 2 х 10 см"2, напруга пробою окисла досить велика 2 х 10е В/см). Характеристики структури д!електрик - нап!впров!дник через це виявилися ц!лкоч при-датними для промислових Ц1лей - створення арсен1Дгал1йових МЦН-структур, польових транзисторов та ¡нтегральних схем.

Методом рентген 1всько'1 фотоелектронно! спектроскоп 11 визначено склад анодного окислу, який в!дпов1дав сум!ш! окисл!в Азл041 (За403та в!др!знявся в1д структури природного окислу, що мае в своему Аклад1 переважно Оа^О^та неокислен! атоми мишияку.

Основн1 висноЬки

1. На основ1. запропонованих ф13ико-техн1чних основ створення рееструючйх середовищ з багаторазовим перезалисом ¡нфс^мацП на баз! лужно-земельних судьф1д1в, -легованих р1дкоземельними елементами, суть яких полягае в теоретичному передбаченнч та експериментальному встановленн! властивостей довготривалого збереження ¡нформац!1 за рахунок електронного захвату, а такол швидкого з штування та стирання за рахунок оптгшо! стимуляц11 люм1несценцП, досягнуто високих пара-метр!в рееструючйх середовищ (час збереження !нформацП .десятки рок1в, швидкод!я - сотн1 Ш1т/с), щр забезпечують розробку' нового класу оптичних нос Ив шформ^П з мож-лив1стю стирання, щр дозволило запропонувати технолоПю ви-готовлення нових систем оптично! пам"ят1.

Показано, що механ1зм оптично! пам"ят1 в цих матер!алах е принципово новим пор1вняно з 1снуючими механ!змами пам"ят1 з можлив!стю стирання: термомагн1тним, фазових перетворень. Головна його перевага полягае в тому, шр процеси тут в Обуваться на р1вн1 електронних переход1в та час вЦгуку систе-ми на вплив лазерного випром!нювання складае наносекунди як для запису, так 1 дль стирання. Це зумовлюе перевагу таких рееструючйх середовищ для швидкод!ючих систем збереження та обробки 1нформац1ь

2. розроблено метод прогнозування якост1 елемент1В об-числювально! техн1ки на основ! МДНЧнтегральних польових

транзистор1в (багатофункц1ональних !нтегральних схем, м!кропроцесор!в, елемент!в пам"ят!), який базуеться на вста-новленн1 фундаментального вэаемоэв"яэку термостимульовапих отрум1в МДН-структур при ниэьких температурах (4,2 - 30)К та щ!льяост1 активних дефект!в тонкого перех1дного шару д!електрик - нап!впров!дник, що кардинальним чином визна-чають основн1 характеристики МДН-польових транзистор!в (порогов! напруги, крут!сть характеристики, частотну мелу), ¡до стало основою ефективних технолог:чних процес!в, в ключа-, ючи технолог!5 нер!вновалних в^палювань (фотонного та плаэ-мового) {ошкммплантованих ВДН-структур, для створення еле-мент^в обчислювально!' техн1ки з п!двищеними параметрами пере ткодост )йкост 1, швидкодП, енергоспожи?ання та рад!ац1йно! ст1йкост1. •

3. Встановлено, що п1рогенне окисления кремн1ю дозволяв виробляти рад1ац!йно сПйК! МДН-прилади та елементи обчислю-вально* техн1ки (!нтегральн! схеми та м!кропроцесори на 5 л основ1). Показано, що в 1 дм!на ц!еХ рад!ац!йност!йко! технологи в1д нерад!ац1йно ст1йко'1 технологи' "сухого" окисления кремнМовйх пластин обумовлена в!дм1ною в ступен! зм!ни характеристик перех!дних шар{в цих структур (щ1льност! та енергетичного розпод1лу центров), пов"язаного з р!зною перв!сною концентрац1ею Пдроксильних груп на мели под!лу окисел - кремн!й та кисню в об"ем! ок..слу.

Проанал1зован1 моляив! механ1зми процес1в генерац!1 дефект! в в д!електрику та перех1дних шарах ВДН- структур ри рентген!вському та гамма- опром!нюванн!.

4. Показано, до виявлена експериментаяьно висока 1нтенсивн!сть люм1несценц!5 оксид1в СаО, 1па03, У л03, ЗпО , легованих Юнами р1дкоземельних елемент1в Еи3+, Се>+ або Зт; в зелен1й та червоя1й областях оптичного д!алазону дозволяе використовувати ц1 середовища як атмосферосаЧйк! ефективн1 багатокольоров! тонкопл!вочн! лш1несцентн! елементи, пр стало основою технолог!Г виготовлення ысран1в диспле!в ЕОМ. Встановлено, що к!льк1сть л1н!й випром1нпвання та ¡X !нтенсивк!сть дума зростае в матер1алах на основ1 ок-сид!в р!дкоземельних елемент1В та Xж р1зних сум1ш!в пор1вня-но> з 1пл03 та 5пОг .

Спектри лкшнесценцП оксид!в а добавками Ей характери-

зуються значно б1льшим набором л1н1й св1т1ння,пор1вняно 1э спектральними характеристиками випромшювання Се3+. Це, як показали досл1дження спектр1в комб1нац1йного розс!яння св1т-ла, пов"язано з тим, шр ¿они Се^ б1льш впорядковано вирог ваджуються в гратки о^сид!в та <51льш однозначно ' эам^щушь положения ¡п5* , гратШ пор1вняно з Юном Ей5*,

та мають б1льш високу симетр1ю.

о. Показано, шр для об"емного запису 1нформац! I перспективним е матер 1 ал У20г:Еи3*, якому притаманний ефект довгоживучого сВ1Тлового в!длуння. Встановлено^-Шр при температур! Т > 15 К в1дбуваеться зникнення ефекту ДСВ, до е основною причиною обмеження практичного викор'истання цього методу. Показано, що реальна Щ1льн1сть об'Чмного запису 1нформац11' на один - два порядки нижча теоретичних оц!нок (10 - 10 61Т/СМ3) ,* що обумовлено обмеженнями, як1 наклада-ються 1снуванням дифракЩйноК границ!.

6. Розроблений та опробуваний метод прогнозування якосп арсен1Дгал!йових лавино-прольотних дшд!в та св1тлод1од1В за допомогою сШльного використання метод1в термостимульованих збуджень в облает1 низьких температур (77 - 300) К та вольтамперних характеристик.

Показано, щг виб1р оптт'альних режим!® акгивних технолог !чних вплив1 в при виробництв! ЛПД та св!тлод1од1в (гамма-та електронне опром!нювання, електротренування) визначаеться конкуренцию двох основних процес!в: додатково! генерацП глибоких-центр!в та рад!ац1йнсРстимульованого гетерування дефект1в. При цьому сгуп!нь зм^н приладите структур йагаяю в чому визначаеться ступеней !х вих1дно! нер!вноважност!, наг явн!стю в них дефект1 в та пружних напруг.

7. Показано, шр розроблений технолог!чний метод окисления- арсен1да гал1я в беэводних сольових (н!тратних) розплавах з добавкою оксидних !он!в мол!бденовокислого амошю, дозволяе створити досконаиу межу под!лу окисел -нап1Впров!дник з низькою величиною щ1Льност! поверхневих електронних стан1в т . окисел з високою пробивною н пругою. Гака система е перспективною при створенн! арсен1д галл1йо-вих польових транзист9р!в та Ьнтегральних схем.

Основн! результат« дисертацИ; опубл!кован! в роботах:

1. Зименко В. И. , Лысенко B.C., Назаров А. Н. , Сытенко Т.Н. Исследованние накопления и отжига радиационных дефекто- в ионвоимплантированном окисленном кремнии методом термостимулированноя диэлектрической релаксации тока в области температур 4,2-300 К. Сб. "Взаимодействие атомных частиц г, твердым телом". Минск. - 1978. - с. 131 - 134.

2. Сытенко Т. Н., Зименко В. И. , Тягульский И- П- Установка для исследования параметров уровней на границе раздела структур диэлектрик - полупроводник методом термостимулкрованного освобождения заряда в диапазоне температур 4,2-300 К. Вестн- Киев, политехи- ин-ra. С~р. "Радиоэлектроника". 1979. - Вып. 16. - с. 114 - 1Г7.

3. Lysonko VS., Sytenko Т.К., Zimenko V. Г., "Vagulskii I.P., Snitko O.V. Enargy Spectra of Shallow ïraps in SI -SIO^ 3t.rvjct.urds Impanted with Boron Ions at Vajt-ious Imparitatlon Em .-glfts. - Phys. Stat. Sol. <a>. - 198059 - p. ÎI5 - 1194- Сытенко T. H. „ Зименко В. И. , Тягульский И. П. Исследование

спектров мелких ловушек на границе раздела структур si -sioa, * легированных ионами в * различил энергий. Вестн. Киев, политехи, ин-та. Сер. "Радиоэлектроника". 1980.

- Sun. 17. - с. 21 - 25.

5. Сытенко Т. Н. , Тягульский И. П. „ Снитко 0. В. , Зименко' В. И. Низкотемпературная <4,2 - 20„4 К> полевая генерация носителей из поверхностных состояый в п- типе арсенида галлия. Экспериментальные результаты исследования явления полевой генерации на поверхности n ~ оал». - Часть I. -Физика и техника полупроводников. - 1980. - т. 14. -вып. I. - с. 144-149.

6. Сытенко Т. Н- , Тягульский И. П. , Снитко О. В. , Зименко В- И. Низкотемпературная с4,2 - 20,4 К> . полевая генерация носителей из поверхностных состояний в п- типе арсенида галлия. К вопросу о природе полевой генерации в n - оадв.

- Частъ 11- - Физика и техника поэднриводну. ов. - i960- -т. 14. - ВЫП. I. - с. 150 - 158.

7. Lysenko V.I., Sytenko TN., Zimenko V.I., Srtitko O.V. Investigation of Traps in tbe Transition région of Si -SIO^ Structures of Cryogénie Températures. - Physica

Status Solidi <a>. - Î982. - 71- - N 2. - Г 819 - 626.

- SG -

3. Скитко О- В.. Сытенко Т. Н. , Зименко В- А. , Лысенко В. С. , Тягульский И-П. Новы© центры в энергетическом спектре арсснида галлия- - Доклады АН Украины. Сер. А. - 1932- -N 3. - с. 54 - 57.

9- Зименко В. И. , Лосишсая-Ежова Л. Г- , Сытенко Т. Н. Энергетический спектр уровней, проявляющихся при криогенных температурах в арсениде галлия- - Вестн. Киев, политехи, ин-тз- Сер. "Радиоэлектроника". - 1883. - в. 20- - с. 100 - 10410- Сытенко Т.Н., Осиюк И. Н-, Лосицкая-Ежова Л. I., Зименко В. И. Определение возможных областей локализации центров в n-a«As. -Вестн. Киев, политехи, ин-та. Сер. "Радиоэлектроника". - 1985- - вып. 22. - с. 93 - 95.

II. Лысенко B.C., Зименко В.И., Тягульский И.П. , Осиюк И.Н-, Снитко О- В., Сытенко Т. F. Kmü/льсный фотонный отжиг локальных центров в переходных слоях si - sio . Доклады Ari Украины. - 1985. - Сер. А- - N I. - с. 49 - 5212. Lysenko V.S., Zimeruco v.l., Tyagulskii I.P., Osiyuk Í.N., Snitkc О. v., Sytenko T.N. Flash - Lamp Annealing of Si SiO 2 Transition Layer Defects. - Phys. Stat.

Sol. Ca). - 1985 - 87.N i. - p. К t?3 - К 180.

13. Зимеако В. И. , Конакова Р. В-, Лысенко В. С-, Осиюк И- И., Снитко О- В., Сьтенко Т. Н., Филатов М. Ю., Тхорик Т. М. , Хакимов Т. М., Груша С-А. Влияние электронного облучения на перестройку радиационных дефектов в диодной структуре на основе арсенада галлия. - Доклады АН Украины. - 1985. - Сер. К - и 9. - с. 53- 56.

14- Cvsjankc VS., Sytenko T.N., Snitko O.V., Zimenko V.l., Nazarov A.N., Osiyuk I.N., Rudenko Т.Е.. Tyagiüskil I.P. Intorrelatloii Between Surface States And Transition Layer Defects Irt Sl - SIO ^ Stuctures. - Solid State Communication. - 1986. - 571__- N 3. - p. 171 - 174.

15. Груша С. А. , Зименко В. И-, Дубовински М- и др. Перестройка энергетического. спектра дефектов в . лзвино-пролетных подах с барьером Шоттки нг основе арсенада галлия под активных воздействия.

Доклады АН Украины. - Сер. к- - 19?". - и Г1. - с. 43 -46-

16. Степанова И. А. , Сытенко Т. И- , Снитко О- В. , Василевская Т. В- , Чернухин С- И. , Зименко В. И. , Осиюк 'Л, К. , Тягульсий И- П. Анодное окисление эрсенида галлия в расплавах со ..эй-Доклады АН Украины. Сер. а. - 1986'. - n i?,. - о- 44 - 4817. Снитко О. В., Сытенко-Т-Н. , Зименко В. И. , О^гаок И. Н-, Тягульский И- П. Взаимосвязь образования дефектов в переходных слоях и поверхностных электронных состоянии в структурах st - SIO^. -32 tnt*r-n. Wise. Koll. TH.

Ilmenau. - 1>'87. Vor tee - Sreihe. "Halbleiter - under Isolat-arbysic". - p. 12S - 128.

18- Лысенко В- С. , Сытенко Т. Н., Зименко В. И. , Снитко 0. В. , Осиюк И. Н. , Тягульский И. П. Влияние термополевых обработок на характер электронных процессов в переходном слое структур si - sio2. _ Доклады АН Украины. Сер. А. -1888. к 3. - с. 51 - 55."

19. Груша С. А., Дубецки Ф., Дубовински М., Зименко В. И- и др. Перестройка энергетического спке-ра в ЛГЩ и свотодиодах на основе öaAa и ai оах Авх под влиянием активных воздействий- - Доклада АН Украины. Сер. А. -

1989- -N I. - с. 51-54.

20. Снитко 0. В. , Лысенко В. С. , Сытенко Т. Е , Тягульский И. Н., Зименко В- И., Гоменюк И. В. фотонный отжиг структ р si - sio я при воздействии сильных электрических волей. Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. - Киев -

1990- - ВЫП. 17. - с. 72 - 75.

21- Зименко В. И., Осиюк И. Н., Сытенко Т.Н., Лысенко В. и., Снитко О-В. исследование энергетического спектра центров в переходном слое структур si - sio5, .имплантированных ионами различных химических примесей. - Сб. "Ионная имплантация в полупроводниках и других материалах". -Вильнюс. - 1983. - с. 104 - 106.

22. Петров В- В., Зименко В. И. , Кравец В. Г. , Полищук Е. Ю. Температурные зависимости спектров фотолюминесценции кристаллов у о fu !' Доклады АН Украины. Со. А. - 1990. - и 9. - с. 64 - €ГГ.

23. Петров В. В., Зименко В. И., Кравец В. Г., Золотых С. М. Исследование спектров фотолюминесценции и поглощения кристаллов v о :eu f Сб. "Проблемы регистрации

информации" - Киев. - Наукова думка. • I99J. - с. 29 -37.

24. Петров В. В-, Зименко В. И. , Кравец В-Г. , Полищук Е- Ю. , Сушко А. М-, Даргейко А. М. Теоретические исследования фотолюминесцентного способа записи информации. Сб. "Проблемы регистрации информации. Системы обработки и хранения больших массивов информации. . - Киев. Наукова думка. - 1991. - с. 3 - а 2Ь. Петров В. В. , Зименко В- И., Кравец В. Г., Полищук Е- Ю. » Рахлин М- Я. , Родионов В. Е. , Сушко А. М. Фотолюминесцентная запись информации. Доклады АН Украины. Сер. А- - 1991. -' N 10. - с. 78 - 82.

26. Petrov V.V., Zimenko V.L, Kiavets V.G., Polishuk E.Y. Studi of Optical Recording Based an ' Photoluininescence Effect - Proc. SPE. - 1991. - 1621.__- pp. 45 - 50.

27. Petrov V.V., £hanoylo S.M., Krjuchin A.A., Kozheshcurt V.L, Tokar A.P., Zimenko V.L Optical immersion is a new нзу to increase an information recording density. Proc. SPIE. - 1971. - 1731. - p. 2 - 12.

28. Petrov ".V., Zimenko V.L, Kravets V.G., Sushko A.M., Dargeyko A-t-L New Registration mdmiii with optical

luminescence stuiulation. Proc.SPIE. - .1993 2108. __

p. 79 - 82.

29. Petrov V.V., Zimenko V.L, Kravets V.G. et aL The Use of Cfcddes far Sectroluminescenct displays. - Proc. SPIE.

- 1993; - 1988. - p. 198 - 202.

30. Petrov V.V., Zimenko V.L, Kravets V.G. Recording Media on 'Materials with Electron Capture. - Proc. SFIE. - 1993.

- .1987. - p. 1S3 - 137.

31. Степанова И. A., Сытенко Т.Н. , Василевская Т.В. , Чернухин С. И., Зименко Ъ■ И. Расплав для анодирования материалов с полупроводниковыми свойствами. А. с. 1086832 от 15.12 83 Г- ОпуЙЛ- В БИ. - 1985. - N14- - с. 213 - 214.

32. Лысенко В. С., Зименко В. И., Сытенко Т. Н., Тягульский И. П. , Снитко 0. В. Исследование спектров мелких ловушек на

. границе раздела структур si - sio аметодом термостимулмрованного освобождения заряда. Сб. "Физические принципы МДП Дй / интегральной электроники-

■V. I. Zimenko. Physical and technical foundations fo. the development of computer elements on the basis of multicompo-nent sandwich systems. Dissertation for a Dootor of sciences degree (technical) in computer elements and devices and control systems, Kiev Politechnical Institute, Kiev, 1994.

Forty seven papers and one inventor's certificate are presented, which include studies and development of multi-layered optical Information storage media on the luminescence effect, multicoloured coating for electroluminescence displays, methods and development technologies of creation of computer elements with elevated parameters. The high values of the time of information storage - a few tens of years - and of the speed of response - hundreds of Wbit/s are achieved on tho basts of the suggested physical and technical foundations for the development of storage media" with recording repeated many times. The quality forecast method for the microprocessors and the "ewmory" elements is based on the established Intercommunication between the ther-mostimulated currents In M3S-structures in low temperatures (4,2 - 30)К and defects density of the transition layer OS.

Зименко E И. Физико-технические основы создания элементов вычислительной техники на основе многокомпонентных слоистых систем. Диссертация ьа соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.05 - элементы и устройства вычислительной техники я систем управления, Киевский политехи, ян-г, Киев, 1994.

Зашишается 47 работ и авторское свидетельство, которые содержат исследования и разработку многослойных оптичесшх носителей информации на эффекте люминесценции, многоцветных электролюминесцентных покрытий, методов и технологий создания элементов вычислительной техники с повышенными параметрами. На основании предложенных физико-технических основ создания регистрирующих сред с перезаписью достигнуты высокие значения времени хранения информации - десятки лет и быстродействия - сотни Мбит/с. Метод прогнозирования качества микропроцессоров и элементов памяти основан на взаимосвязи термостимулированных токов в ИМ-структурах при низких температурах (4,2 - 30)К и плотности дефектов переходного слоя ДП.

Ключов! слова: рееструюч! середовища, лш!несценц1я, мжропроцесори, електролюм1несцентн! дисплеи

Подписано к печати ов.09,1994 г. Формат 00x84/16 Бумага офоетная Уол.-пач»я«ст,2.,о.Уч.-«вд.и1ст 2,0, Тираж юо. Захаа 420. • '_^_

Пояяграф.'уч-к Института мв*троданами'ч АН Украины, 252057, Киев-57, проспект Победи, 56.