автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка нанокомпозитных структур в системе Si/SiO2 для формирования элементов устройств вычислительной техники и систем управления

На правах рукописи

СТРОЙКОВ ИЛЬЯ ИГОРЕВИЧ

РАЗРАБОТКА НАНОКОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР В СИСТЕМЕ 81/8Ю2 ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УСТРОЙСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ

На стыке специальности 05.13.05 - "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления"

и специальности 01.04.10 - "Физика полупроводников"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ИЮН 2011

Санкт-Петербург - 2011г.

4850172

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Ткалич Вера Леонидовна

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Галайдин Павел Андреевич

Кандидат физико-математических наук, доцент Жарова Юлия

Александровна

Ведущая организация:

Марийский государственный технический университет (МарГТУ)

Защита состоится 21 июня 2011г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.03, Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан 20 мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Дударенко Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А|стуальность темы. Разработка научных основ создания и исследования общих свойств и принципов функционирования элементов, схем и устройств вычислительной техники и систем управления на данный момент является актуальной задачей.

Применение в электронике нанообъектов, таких как наночастицы, квантовые точки, квантовые ямы, углеродные нанотрубки и т.д. позволяет говорить о новом этапе миниатюризации устройств вычислительной техники и систем управления - переходе от интегральных микросхем к интегральным наносхемам. Исследователи из различных стран мира создают новые типы электронных элементов со сверхмалыми размерами, которые и составят в ближайшем будущем элементную базу вычислительной техники.

Кремний является основным материалом микро и наноэлектроники для проектирования на его основе средств вычислительной техники и систем управления. Этот материал представляет большой интерес для развиваемого нового направления, основанного на использовании эффектов размерного квантования. Однако с первых шагов становления нового направления было очевидно, что физические особенности кремния в ряде случаев ограничивают области его применения, в частности, в фотоэлектронике в силу того, что, например, вероятность излучательной рекомбинации в нем низка из-за существующего запрета на прямые переходы носителей в процессе рекомбинации. В дальнейшем оказалось, что новые подходы к созданию структур, в том числе квантово-размерных, на кремнии позволяют преодолеть эту трудность и резко расширяют возможности его применения. Для создания наноэлектронных приборов и устройств на сегодняшний день используют достаточно хорошо разработанные в рамках технологии микроэлектроники процессы, такие как молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition, CVD), а также ионный синтез. При этом во всех указанных процессах рассматривается явление самоорганизации с формированием наноразмерных элементов, включая пространственно упорядоченные.

Нанокомпозиты - новые материалы, потенциально обладающие уникальным набором свойств, не встречающихся ни у одного природного материала.

Актуальным является научный интерес к нанокомпозитным структурам и материалам - он связан, прежде всего, с ожиданием различных свойств размерных эффектов наночастиц или наноструктур, размеры которых соизмеримы или меньше, чем характерный корреляционный масштаб того или иного физического явления или характерная длина, фигурирующие в теоретическом описании какого-либо свойства или процесса.

Следует отметить, что уменьшение размеров функциональных устройств современной электроники привело к ряду проблем, которые

связаны не только с технологическими ограничениями, но и с тем, что при этом «включаются» новые физические явления, характерные для наномира. При работе электронных приборов малых размеров определяющими становятся квантовые размерные эффекты. Это дает преимущества — открываются огромные возможности при разработке сверхминиатюрных транзисторов, ячеек памяти, датчиков магнитных и электрических полей.

Наиболее выдающимся ученым в области наноэлектроники является академик Леонид Келдыш, который в 1962 году опубликовал первые теоретические работы, подтверждающие перспективность применения периодических полупроводниковых наноструктур для электроники и оптоэлектроники. Также стоит отметить исследования А.И. Гусева, посвященные микроструктуре компактных нанокристаллических материалов, A.A. Ремпеля - специалиста в области физико-химии керамических материалов, С.П. Зимина, чьи исследования направлены на изучение структуры и свойств пористого кремния. Стоит также отметить существенный вклад в развитие различных направлений наноэлектронных технологий (кремниевые одноэлеткронные приборы, квантово-размерные структуры Si-Ge, фуллереновые соединения и т.д.) таких исследователей как, А.И. Якимов, A.B. Двуреченский, X. Мацуока, С. Кимура, М.Я. Валах, H.H. Леденцов, Д. Валента, Н. Лалич,

0.М. Сресели и др.

Наночастицы и нанослои широко применяются в производстве современных микроэлектронных, оптоэлектронных устройств, а также систем управления, в число которых входят элементы памяти, сенсоры, датчики, светодиоды, цветные дисплеи и т.д., что говорит об актуальности данной темы. Цель работы.

Целью настоящей работы явилось получение и исследование нанокомпозитных структур в системе Si/Si02 для формирования элементной базы устройств вычислительной техники и систем управления. Основные задачи исследования:

1. Построить и экспериментально отработать новую технологию получения нанокомпозитных структур на кремниевых подложках на основе механосинтеза для разработки современных наноэлектронных устройств.

2. Исследовать нанокомпозитные структуры на поверхности кремниевых подложек, полученных с помощью новой технологии, показывая возможность их использования в наноэлектронных элементах и устройствах вычислительной техники и системах управления.

3. Исследовать влияние температуры отжига на скорость зародышеобразования и скорость роста нанокластеров.

4. Достичь стабилизации люминесцентных свойств пористого кремния, для дальнейшего его использования при создании наноэлектронных устройств вычислительной техники и систем управления.

Научная новизна.

1. Установлено, что изменения стандартных вольт-фарадных и вольт-амперных характеристик, образцов полученных с помощью разработанного метода, связаны с перезарядкой нанокристаллов кремния, встроенных в пленку нанокомпозита.

2. Исследована фотолюминесценция накокристаллов кремния при одновременном и раздельном легировании стеклянной матрицы -фосфором и бором.

3. Исследовано комбинированное воздействие лазерного облучения и температурного отжига аморфных кремниевых структур. Метод позволяет использовать такие структуры для проектирования элементов наноэлектроники.

4. Исследовано влияние эрбия на оптические свойства нанокристаллов кремния, которые являются основой для устройств вычислительной техники нового поколения.

Методы исследования включают в себя методы системного анализа и теории систем, методы теории вероятностей и математической статистики. Для получения исследуемых образцов были использованы различные методы синтеза монокристаллических порошков, в числе которых, метод напыления, механосинтез, газофазный синтез и т.д. Научные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие результаты:

1. Новая технология получения нанокомпозитных структур на кремниевых подложках, основанная на механосинтезе, для создания высокоэффективных наноразмерных элементов памяти.

2. Формирование люминесцирующих нанокристаллов с помощью комбинированного воздействия лазерного облучения и температурного отжига.

3. Стабилизация люминесцентных свойств пористого кремния при помощи нанесения фуллерена с последующим высокотемпературным отжигом, для формирования нанокластеров при реализации элементов и устройств вычисли гельных систем.

Практическое и научное значение диссертации.

Выполненные в работе исследования способствовали решению важной научно-технической проблемы по созданию нанокомпозитных материалов на основе кремния. Научная ценность работы заключается в определении оптических свойств нанокомпозитных материалов, используемых для создания устройств вычислительной техники и систем управления.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты найдут широкое применение при создании различных элементов вычислительной техники и систем управления, таких как сенсоры, датчики, элементы памяти, цветные дисплеи и т.д. Апробация результатов работы.

Основные положения и результаты работы прошли апробацию на III Межвузовской конференции молодых ученых (2006 год), IV Межвузовской

конференции молодых ученых (2007 год), V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (2008 год), VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (2009 год), VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (2010 год) в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики.

Автор работы отмечен следующими дипломами:

Автор награжден Дипломом I степени за лучший доклад на секции "Микроэлектроника. Дефектоскопия и дефектообразование в процессах производства и эксплуатации элементной базы ВТиСУ" научной школы "Информационная безопасность, проектирование, технология элементов и узлов компьютерных систем" IV Межвузовской конференции молодых ученых, 2007 года. Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано восемь работ, из них 1 - в издании из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ). Личный вклад автора.

Представленные в диссертационной работе результаты получены либо лично соискателем, либо при его непосредственном участии. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 167 страницы текста, включая 63 рисунка и 1 таблицу.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы данной работы,

определены цели и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе

представлены принципиальные особенности наноэлектроники как совокупности элементов и устройств вычислительной

техники, основанных на использовании квантово-размерных эффектов.

Выделяется два главных направления: приборы, реализующие электронные эффекты; приборы, основанные на использовании фотоэлектрических явлений. Последнее направление развивается особенно интенсивно, поскольку именно для кремния открывает принципиально новые возможности.

слоев пористого кремния: а - ячейка вертикального "шла, б - двухкамерная ячейка с жидкостным контактом к Бк 1 — фторопластовая ванна, 2 - кремниевая пластина, 3 - платиновый электрод, 4 - уплотнители, 5 - слой пористого кремния, 6 - металлический электрод.

Приведен критический анализ основных свойств наноразмерных частиц и нанокомпозитных материалов на основе кремния. В ней также приведены наиболее важные исследования, проведенные в данной области. Рассматриваются общие свойства наночастиц. Представлены исследования, посвященные получению и свойствам НК на основе пористого кремния. В частности приводится схема (рис.1) основного способа получения пористого кремния при анодной электрохимической обработке монокристаллического кремния в растворах на основе плавиковой кислоты №.

Показано, что основным параметром любого пористого материала

является показатель пористости П. Он определяет какая доля объема материала занята порами. Для пористого кремния значения пористости могут находиться в необычайно широком интервале от 5 до 95%.

Обращается внимание на то, что поскольку пористый кремний обладает очень высокой удельной поверхностью, то его можно использовать для создания датчиков влажности, газовых, химических и биологических сенсоров. Принцип действия таких датчиков основан на влиянии внешних молекул на электронное состояние поверхности.

Представлен механизм токопереноса в термически окисленном пористом кремнии.

Также рассмотрены методы синтеза и свойства нанокомпозитов на основе микропорошков. Показано, что границы раздела компактированных нанокристаллических материалов могут

содержать три типа дефектов (рис.2).

Рассмотрены наиболее применяемые методы синтеза нанокристаллических порошков: газофазный синтез, плазмохими-ческий синтез, осаждение из коллоидных растворов, термическое разложение и восстановление.

На основании проведенного анализа, отраженного в работе автора [1], показаны возможности применения редкоземельных элементов в квантовой электронике для формирования элементов вычислительной техники и систем управления. Основное внимание уделяется применению эрбия.

Рис. 2. Двумерная модель нанокристаллического материала с микроскопическими свободными объёмами: вакансия в границе раздела Т|, вакансионный агломерат (нанопора с объёмом, равным примерно объёму 10 вакансий) в тройном стыке кристаллитов (тг) и большая пора (тз) на месте отсутствующего кристаллита.

3 (1«д) Т I мкс

О

1 (1«/г)

Рис. 3. Упрощенная схема уровней энергии ионов эрбия (Ег3+) в кварцевом стекле.

Исследована возможность ионами эрбия (рис. 3)

Установлено, что

усиления света в световодах, легированных

основным препятствием к созданию высокоэффективных светодиодов на длине волны 1.54 мкм на основе кремния легированного эрбием, является температурное гашение -Ли люминесценции. Оно может быть обусловлено как ослаблением

__________ эффективности возбуждения, так и бе-

зызлучательным девозбуждением ионов эрбия. Различие между этими ~</|ы процессами может быть выявлено по исследованию температурной

зависимости времени жизни иона эрбия в возбужденном состоянии: в первом случае время жизни не будет зависеть от температуры, во втором -оно должно уменьшаться с ростом температуры.

Основной процесс девоз-буждения иона эрбия - это передача энергии электрона, находящегося на возбужденном уровне, свободному носителю тока (рис.4, а).

Рассмотрен другой наиболее перспективный способ применения редкоземельных элементов - это непосредственно использование их в лазерах.

Вторая

Рис. 4. а - схема девозбуждения иона эрбия при его взаимодействии со свободным носителем тока (электроном из зоны проводимости); Ь - схема девозбуждения иона эрбия при захвате электрона из валентной зоны на донорный уровень эрбиевого комплекса, йЕ -энергия, заимствуемая от решетки и определяющая энергию активации процесса девозбуждения.

глава посвящена

®

ЦЬр

_ еЕЗЗ'

разработке технологии получения нанокомпозитых структур на кремниевых подложках на основе механосинтеза, а также исследованию полученных

наноструктур.

©шар Исследован метод

механосинтеза для получения микропорошка кремния. Показано, что механосинтез как метод высокоэнергетического механического воздействия на твёрдое тело с целью получения нанопорошков можно разделить на две основные категории: механический размол и механическое сплавление. Схематично показан процесс воздействия на материал в процессе размола (рис. 5).

Рис. 5. Схема воздействия на материал во время шарового размола (1 - 5 - стадии размола).

Показан способ получения нанокомпозита на основе порошка кремния и фосфатного стекла с использованием температурного отжига в воздушной среде.

Экспериментально доказано, что образцы, в которых преобладал порошок кремния не подверглись термальному воздействию, что объясняется значительно большей температурой плавления кремния относительно фосфатного стекла.

Представлены микрофотографии, полученных нанокомпозитных структур.

Далее представлены вольт-фарадные характеристики (ВФХ) (рис. б).

(а) (б)

Рис. 6. Вольт - фарадная характеристика НК - пленки: (а) - на кремниевой подложке р -типа; (б) - на кремниевой подложке п - тепа при частота сигнала 1 МГц.

Таким образом, как следует из ВФХ, при формировании на поверхности БЮг нанокомпозитные пленки на основе фосфатных стекол и кремния приводит к изменению стандартных кривых ВФХ, которые связаны с перезарядкой некоторых центров захвата носителей. Этими центрами

являются нанокристаллы (НК) кремния (Б!), встроенные в пленку нанокомпозита.

Далее показаны вольт-амперные характеристики (ВАХ) (рис. 7). Полученные зависимости можно условно разделить на несколько участков. На первом из них (0-20 В) наблюдается небольшое возрастание тока, далее следует участок - плато (20-70 В) и только после него кривая принимает характерный для образцов

Рис. 7. Вольт - амперные характеристики полученных НК -пленок, снятые после пробоя пленки и диэлектрика; а, б -различные точки на НК пленке.

вид зависимости после пробоя диэлектрика.

Наблюдаемая область плато объясняется наличием в нанокомпозитной пленке образовавшихся в процессе формирования центров захвата - ловушек (представляющие собой нанокластеры кремния), в которые попадают носители зарядов.

Увеличение проводимости связано с локальными пробоями окисла между кластерами кремния.

Таким образом, нанокристаллы кремния, созданные внутри диэлектрической матрицы, могут служить ячейками хранения электрического заряда, что может быть использовано для создания высокоэффективных наноразмерных элементов памяти, а также ряда оптоэлектронных устройств.

Полученные данные свидетельствуют о возможности применения данного метода формирования нанокомпозитных структур кремния для создания наноэлектронных элементов и устройств вычислительной техники и систем управления, в часности элементы памяти.

Например, кремниевые нанокристаллы размещают между двумя оксидными слоями. Запись информации производится за счет способности кристаллов сохранять заряд. Скорость записи флэш-памяти такого типа может быть существенно увеличена благодаря тому, что туннелирование зарядов в нанокристаллы происходит значительно быстрее, чем в стандартные ячейки флэш-памяти. Быстродействие может быть увеличено за счет записи данных одновременно на несколько ячеек в каждой микросхеме.

Таким образом, применяя данную технологию, происходит наращивание объемов памяти и сокращении размеров носителей с параллельным снижением энергопотребления.

Результаты данных исследований отражены в работах автора [4,6]. В третьей главе описана модель возникновения люминесценции нанокристаллов кремния в нанокомпозитных структурах. Это связано с рекомбинацией сильно локализованных экситонов.

Представлены исследования воздействия лазерного облучения на аморфную сверхрешетку Бг/БЮг, состоящую из 20 слоев Б! толщиной 2 нм и слоев БЮг толщиной 5 нм. Было получено три вида образцов в зависимости от условий температурного отжига и лазерного облучения:

1. Только температурный отжиг при 1100 °С в течение 1 часа в вакууме;

2. Температурный отжиг при 1100 °С в течение 1 часа в вакууме с последующим облучением эксимерным лазером при комнатной температуре с диапазоном плотности энергии от 250 до 500 мА/см'2;

3. Только облучением эксимерным лазером при комнатной температуре с плотностью энергии 500 мА/см'2.

После этого все образцы были гидрогенезированы в течении часа при температуре 700 °С для пассивации дефектов и повышения люминесценции нанокриталлов 51.

Представлены спектры фотолюминесценции (ФЛ) образцов при комнатной температуре (рис. 8).

При исследовании спектров ФЛ, обращается внимание на то, что для образцов подвергаемых только

лазерному воздействию не наблюдается никакой

фотолюминесценции. Образцы, прошедшие

термальный отжиг,

показывают нормальную Гауссову зависимость с максимумом около 1.6 эВ, типичную для

люминесценции нанокрнсталлов кремния. Дальнейшее лазерное облучение с плотностью энергии 500 мА/см"2 увеличивает общую эффективность фотолюминесценции, она вырастает в три раза. Воздействие лазером с меньшим значением плотности энергии вызывает не такое существенное увеличение эффективности фотолюминесценции.

Далее в работе представлены исследования фотолюминесценции из аморфных нанокластеров кремния, сформированных нанесением тонкой пленки с помощью РЕСУБ, с последующим температурным отжигом при температурах меньших 875 °С.

При сравнении образцов отожженных при 875, 800 и 750 "С показано, что в них согласно классической теории зародышеобразования происходит рост 81 нанокластеров, а также отмечено, что и скорость зародышеобразования и скорость роста нанокластеров уменьшается с падением температуры отжига. Также наблюдается, что интенсивность фотолюминесценции образцов отожженных при 875 °С растет с увеличением времени отжига. Так, например, с увеличением времени отжига с 1,5 часов до 7 происходит увеличение интенсивности фотолюминесценции почти в полтора раза.

Использование данных результатов найдет широкое применение при формировании сенсоров, которые смогут обладать уникальными светочувствительными свойствами. Слой полупроводника из нанокрнсталлов, способен увеличить эффективность захвата поступающего света до 90-95%, в то время как существующие сенсоры способны захватить в среднем только 25%.

Полученные результаты исследований имеют особую научную ценность при подготовке материал для проектирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления нового поколения.

Далее экспериментально показано влияние одновременного легирования бором (В) и фосфором (Р) на фотолюминесценцию нанокрнсталлов Бь

1Д 1.6 1.8

Епегду (еУ)

Рис. 8. Спектры ФЛ образцов при комнатной температуре, которые подвергались (ооо) - только температурному отжигу; (—) температурному отжигу и лазерному облучению; (-■-) - только лазерному облучению.

На основе спектров фотолюминесценции отмечено, что для образцов с примесью Р или В, в сравнении с чистыми образцами происходит расширение спектров, а также падает интенсивность в особенности для образцов с более высокой температурой отжига. Отмечается, что интенсивность фотолюминесценции для Р легированных образцов более чувствительна к температуре отжига, сильное подавление интенсивности фотолюминесценции возникает благодаря оже-рекомбинации экситонов, взаимодействующих с электронами или дырками примесей. Подавление становиться более существенным при более высоких температурах из-за увеличения размеров НК 81

Показано, что спектр фотолюминесценции для образцов с одновременным легированием бора и фосфора сильно отличается от спектров для образцов с отдельным легированием или бором или фосфором. Пик фотолюминесценции сдвигается к низким энергиям и пересекает запрещенную зону чистого кремния. Более того, подавление интенсивности фотолюминесценции при более высоких температурах отжига меньше, несмотря на то, что общее количество примеси больше в два раза. Это демонстрирует способность фотолюминесценции нанокомпозитов кремния меняться без существенной потери интенсивности при помощи контроля количества одновременно легированных примесей. Таким образом, могут быть созданы, приборы с различными свойствами на базе одной технологии.

Далее приведен анализ экспериментальных данных по исследованию фотолюминесценции кремниевых структур легированных эрбием.

Обсуждается воздействие размеров нанокластеров на скорость передачи энергии ионам Ег. Исследование легирования кремния редкоземельными элементами в частности эрбием является одним из наиболее важных для современной электроники. Это связано с возможность эрбия излучать на стандартной для кремния длине волны. Однако такие системы страдают из-за двух процессов гашения:

1. Фононные задержки обратного переноса энергии, вследствие резонанса между уровнем возбуждения эрбия в запрещенной зоне;

2. Оже-взаимодействие, вовлекающее свободные носители и возбужденные ионы эрбия.

Для исследования фотолюминесценции кремниевых структур легированных эрбием в работе были, использованы легированные эрбием мультислои на кремниевых подложках, полученные с помощью напыления на поверхность подложки с окислом обогащенным с последующим отжигом при температуре 900°С в течение часа в азотно-водородной среде.

Приведены спектры фотолюминесценции, полученные при комнатной температуре с помощью германиевого детектора и монохроматора (рис. 9).

Представленные данные доказывают наличие НК, сформированных в

мультислоях.

Все нанокристаллы, сформированные в пределах пленок, являются

эффективными активаторами ионов эрбия. При сравнении спектров фотолюминесценции для обычных окисленных слоев (SRSO/Er-SO) и слоев обогащенных кремнием (Ег-SRSO/SO), выявлено 40-кратное увеличение

фотолюминесценции Ег, расположенного в

обогащенных слоях, что, подтверждает близость нанокристаллов кремния и эрбия в обогащенных слоях.

В ходе исследований делается вывод, что при размерах нанокристалов кремния, превышающих 4 нм, объединенные и взаимосвязанные эффекты как от расширения запрещенной зоны, так и от снижения прямой излучательной рекомбинации экситонов приводят к падению интенсивности излучения ионов эрбия. Это объясняется тем, что для таких размеров возбужденный уровень нанокристалла не соответствует ни одному из верхних возбужденных уровней Ег, что приводит к неэффективности обменного взаимодействия. Подчеркивается, что малая температурная фотолюминесценция, говорит о присутствии Ег вне нанокомпозитов Si, а также о возбуждении верхних уровней Ег. Это возбуждение становиться возможным для запрещенной зоны Si превышающей пороговое значение, что подразумевает малые потери энергии.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния углеродосодержащих веществ (фуллерены, фуллерены, ультрадисперсный алмаз, углеводы) на оптические свойства пористого кремния - основного материала для формирования нанокластеров в элементах и устройствах вычислительных систем.

Особого внимания заслуживают эксперименты, связанные с нанесением фуллерена С6о на поверхность пористого кремния.

После нанесения фуллерена интенсивность ФЛ медленной полосы уменьшается, но форма спектра не меняется. Уменьшение интенсивности медленной полосы после нанесения фуллерена свидетельствует о формировании новых каналов безызлучательной рекомбинации, например, за счет ухудшения пассивации поверхности нанокристаллитов водородом. В то же время фуллереновое покрытие может частично поглощать излучение в силу небольшой ширины запрещенной зоны фуллерена.

Рис. 9. Изменение интенсивности ФЛ на 1.54 мкм, легированного Ег мультиспоев в зависимости толщины слоя вГ^БО (ЭР! .На вставке показан спектр ФЛ. записанный для легированного Ег вЯЗО/ЭО и вЯЗО/легированный Ег ЭО мультислоев с обозначенными значениями, изменяемой толщины.

Спектр быстрой ФЛ после нанесения С60 значительно изменяется и по форме, и по интенсивности. Общая интенсивность быстрой полосы заметно возрастает за счет усиления длинноволнового крыла, появляется максимум в коротковолновой части спектра.

На всех стадиях изготовления образцов исследовались временные изменения интенсивности ФЛ при длительном лазерном облучении.

ФЛ свежеприготовленных образцов рог-$\ падает вначале быстро, а затем спад замедляется и наблюдается насыщение интенсивности. Форма

спектра при этом практически не меняется.

Характер же деградации ФЛ после нанесения фуллерена изменяется. Можно отметить, что спектр сдвигается в коротковолновую область.

Этот эффект можно объяснить локальным нагревом поверхности рог-Б1.

После отжига спектры ФЛ радикально меняют свой характер —

Рис. 10 Спектр быстрой ФЛ образца „ _

пористого кремния с фуллереном после отжига (1) и весь ШИрОКИИ Спектр ОТ ближнего

спектр быстрой ФЛ исходного образца пористого ультрафиолета ДО ближнего ИК

кремния (2). 1 т

характеризуется малыми временами

затухания (рис. 10, кривая ]).

Лазерная деградация спектра ФЛ отожженного образца существенно меньше, чем неотожженного, причем наибольшей стабильностью характеризуются образцы, отожженные после нанесения фуллерена (рис. 11).

Резкое замедление деградации свидетельствует о существенной перестройке поверхности пористого кремния. При отжиге молекулы фуллерена разлагаются, и возникает вероятность образования молекул карбида кремния. Стабилизация ФЛ отожженных слоев рог-Б! с фуллереном косвенно подтверждает образование устойчивой карбидной фазы.

Таким образом, показано, что нанесение фуллерена с последующим высокотемпературным отжигом приводит к значительной стабилизации люминесцентных свойств пористого кремния. При этом наблюдается интенсивный спектр фотолюминесценции, который охватывает всю видимую

400 500 600 700 800 Wavelength, nm

-I-1-:----I___1—I-1-:-i______

0 20 40 60 80 100 120

Time, пил

Рис 11. Спад быстрой

фотолюминесценции под действием лазерного облучения: 1 — отожженного пористого кремния с фуллереном; 2 — отожженного пористого кремния с меньшим количеством нанесенного фуллерена; 3 — исходного пористого кремния.

область спектра ■— от ближнего ультрафиолета до ближнего ИК и характеризуется быстрыми временами затухания.

Результаты данных исследований отражены в работе автора [8].

Использование данных результатов найдет широкое применение при формировании наноэлектронных элементов и производстве устройств вычислительной техники и систем управления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Показано, что при получении нанокомпозитных структур на основе механосинтеза и высокотемпературного отжига, формируются центры захвата - нанокластеры кремния, в которые попадают носители зарядов. Таким образом, нанокристаллы кремния, созданные внутри диэлектрической матрицы, могут служить ячейками хранения электрического заряда, что может быть использовано для создания высокоэффективных наноразмерных элементов памяти.

2. Установлено, что комбинированное воздействие лазерного облучения с температурным отжигом, является эффективным методом получения люминесцирующих НК кремния. Метод позволяет использовать такие структуры для формирования изделий наноэлектроники.

3. Доказано, что скорость зародышеобразования и скорость роста нанокластеров уменьшается с падением температуры отжига.

4. Установлено, что фотолюминесценция НК кремния способна меняться без существенной потери интенсивности при помощи контроля количества одновременно легированных примесей. Таким образом, могут быть созданы приборы с различными свойствами на базе одной технологии.

5. Представлено, что при размерах нанокристалов кремния, превышающих 4 нм, эффекты как от расширения запрещенной зоны, так и от снижения прямой излучательной рекомбинации экситонов приводят к падению интенсивности излучения ионов эрбия.

6. Установлено, что нанесение фуллерена с последующим высокотемпературным отжигом приводит к значительной стабилизации люминесцентных свойств пористого кремния - основного материала для формирования нанокластеров в элементах и устройствах вычислительных систем.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Стройков И.И. Применение редкоземельных элементов в квантовой

электронике / И.И. Стройков // Научно-технический вестник

СПБГУИТМО, СПб 2006, вып. 29., с. 60-67.

2. Стройков И.И. Влияние лазерного микроструктурирования поверхности

кремния на электрофизические свойства структур / И.И. Стройков, Фам

Куанг Тунг, С.С. Дышловенко // Научно-технический вестник СПБГУИТМО, СПб 2006, вып. 29., с. 70-79.

3. Стройков И.И. Структурные и электрофизические свойства нанокомпозитных пленок на кремниевых подложках / И.И. Стройков // Сборник тезисов IV Всероссийской Межвузовской конференции молодых ученых. СПбГУИТМО, 2007., с. 123.

4. Стройков И.И. Разработка лабораторной технологии получения нанокомпозитных пленок на кремниевых подложках / И.И. Стройков // Научно-технический вестник СПБГУИТМО, СПб 2007, вып. 40., с. 9096.

5. Стройков И.И. Свойства нанокомпозитов на основе микропорошков кремния и фосфатных стекол / И.И. Стройков // Сборник тезисов V Всероссийской Межвузовской конференции молодых ученых. СПбГУИТМО, 2008., с. 290-291.

6. Стройков И.И. Исследование нанокомпозитных структур на основе кремния и фосфатного стекла на кремниевых подложках / И.И. Стройков // Научно-технический вестник СПБГУИТМО, СПб 2008, вып. 51., с. 5563. (Журнал из списка ВАК)

1. Стройков И.И. Влияние углеродосодержащих веществ на оптические свойства кремния / И.И. Стройков // Научная перспектива, Уфа 2010, вып. 3-4/2010., с. 113-118.

8. Стройков И.И. Влияние фуллеренов на оптические свойства пористого кремния / И.И. Стройков // Сборник тезисов VII Всероссийской Межвузовской конференции молодых ученых. СПбГУИТМО, 2010., с. 211-212.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении "Университетские телекоммуникации" 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49. Тел.. (812) 233 46 69. Объем 1 п л. Тираж 100 экз

ВВЕДЕНИЕ.

ПРЕДСТАВЛЕННЫЕ В ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛУЧЕНЫ ЛИБО ЛИЧНО СОИСКАТЕЛЕМ, ЛИБО ПРИ ЕГО НЕПОСРЕДСТВЕННОМ УЧАСТИИ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ И МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ И ИХ ПОЛУЧЕНИЯ.

1.1 Общие положения.

1.2 Проектирование элементов вычислительной техники и систем управления на основе наноэлектроники.

1.3 Получение и свойства нанокомпозитов на основе пористого кремния.

1.4 Методы синтеза свойства нанокомпозитов на основе микропорошков.

1.5 Другие методы получения нанокомпозитов на основе кластеров кремния и электрофизические свойства полученных структур.

1.6 Применение редкоземельных элементов в квантовой электронике.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ МЕХАНОСИНТЕЗА

2.1. Получение микропорошков кремния и фосфатных стекол.

2.2. Формирование нанокомпозитных пленок на кремниевых подложках.

2.3. Исследование электрофизических свойств полученных пленок.

2.3.1. Структурные особенности пленок нанокомпозитов.

2.3.2. Вольт — фарадные характеристики.

2.3.3. Вольт — амперные характеристики.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ.

3.1 Формирование люминесцентных нанокристаллов Si встроенных в Si/Si02 сверхрешетку с помощью эксимерного лазерного излучения.

3.1.1 Методика эксперимента.

3.1.2 Обработка результатов эксперимента.

3.2 Световая эмиссия от Si нанокластеров (нкл) сформированных при низкой температуре.

3.2.1 Методика эксперимента.

3.2.2 Обработка результатов эксперимента.

3.3 Контроль фотолюминесцентных свойств кремниевых нанокристаллов с помощью легирования п- и р-типа примесей.

3.3.1 Методика эксперимента.

3.3.2 Обработка результатов эксперимента.

3.4 Влияние размеров Si-нкл на активизацию ионов Ег.

3.4.1 Методика эксперимента.

3.4.2 Обработка результатов эксперимента.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛЕРОДО СОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ.

4.1 Влияние фуллеренов на фотолюминесценцию пористого кремния.

4.1.1 Методика изготовления слоев por-Si и измерений.

4.1.2 Обработка результатов измерений.

4.2 Обработка результатов других исследований углеродосодержащих веществ

Разработка научных основ создания и исследования общих свойств и принципов функционирования элементов, схем и устройств вычислительной техники и систем управления на данный момент является актуальной задачей.

Применение в электронике нанообъектов, таких как наночастицы, квантовые точки, квантовые ямы, углеродные нанотрубки и других позволяет говорить о новом этапе миниатюризации устройств вычислительной техники и систем управления - переходе от интегральных микросхем к интегральным наносхемам. Исследователи из различных стран мира создают новые типы электронных элементов со сверхмалыми размерами, которые и составят в ближайшем будущем элементную базу вычислительной техники.

Сегодня монокристаллический кремний (а в некоторых случаях поликристаллический, аморфный, пористый) является основным материалом микроэлектроники, и в прогнозируемом будущем этот материал представляет большой интерес для развиваемого нового направления, основанного на использовании эффектов размерного квантования. Однако с первых шагов становления нового направления было очевидно, что физические особенности кремния в ряде случаев ограничивают области его применения, в частности, в фотоэлектронике в силу того, что, например, вероятность излучательной рекомбинации в нем низка из-за существующего запрета на прямые переходы носителей в процессе рекомбинации. В дальнейшем оказалось, что новые подходы к созданию структур, в том числе квантово-размерных, на кремнии позволяют преодолеть эту трудность и резко расширяют возможности его применеиия в фотоэлектронике. Развитые к настоящему времени технологические подходы к созданию малоразмерных структур позволили реализовать квантово-размерные структуры. Кроме того, разумеется, возникли и новые технологические подходы. Для создания наноэлектронных приборов и устройств на сегодняшний день используют достаточно хорошо разработанные в рамках технологии микроэлектроники процессы, такие как молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition, CVD), а также ионный синтез. При этом во всех указанных процессах рассматривается явление самоорганизации с формированием наноразмерных элементов, включая пространственно упорядоченные. Последнее направление представляется одним из наиболее перспективных, однако степень разработки непосредственно технологических подходов и их теоретического осмысления является в настоящее время недостаточной.

Нанокомпозиты - новые материалы, потенциально обладающие уникальным набором свойств, не встречающихся ни у одного природного материала. Принципиальное отличие НК от других композитов состоит в высокой однородности свойств, обеспеченной аморфностью матрицы и наноразмерами формируемых в ней частиц.

Научный интерес к нанокомпозитным структурам и материалам связан, прежде всего, с ожиданием различных свойств размерных эффектов наночастиц или наноструктур, размеры которых соизмеримы или меньше, чем характерный корреляционный масштаб того или иного физического явления или характерная длина, фигурирующие в теоретическом описании какого-либо свойства или процесса (например, длина свободного пробега электронов, дебройлевская длина волны, размер магнитного домена в ферромагнетиках и пр.).

Следует отметить, что уменьшение размеров функциональных устройств современной электроники привело к ряду проблем, которые связаны не только с технологическими ограничениями, но и с тем, что при этом «включаются» новые физические явления, характерные для наномира. При работе электронных приборов малых размеров определяющими становятся квантовые размерные эффекты. Это дает преимущества — открываются огромные возможности при разработке 5 сверхминиатюрных транзисторов, ячеек памяти, датчиков магнитных и электрических полей.

Наиболее выдающимся ученым в области наноэлектроники является академик Леонид Келдыш, который в 1962 году опубликовал первые теоретические работы, подтверждающие перспективность применения периодических полупроводниковых наноструктур для электроники и оптоэлектроники. Также стоит отметить исследования А. И. Гусева, посвященные микроструктуре компактных нанокристаллических материалов, Ремпеля А. А. - специалиста в области физико-химии керамических материалов, С. П. Зимина чьи исследования направлены на изучение структуры и свойств пористого кремния. Стоит также отметить существенный вклад в развитие различных направлений наноэлектронных технологий (кремниевая одноэлеткроника, квантово-размерные структуры Si-Ge, фуллереновые соединения и т.д.) таких исследователей как, А. И. Якимов, А. В. Двуреченский, X. Мацуока, С. Кимура, М. Я Валах, Н. Н. Леденцов, Д. Валента, Н. Лалич, Сресели О. М. и др. ,

Проблема получения тонкодисперсных порошков металлов, сплавов, соединений и сверхмелкозернистых материалов из них, предназначенных для различных областей техники, является актуальной на данный момент. В последнее десятилетие интерес к этой теме существенно возрос, так как обнаружилось, что уменьшение размера частиц материала ниже некоторой пороговой величины может приводить к значительному изменению свойств. Такие эффекты появляются, когда средний размер кристаллических зерен не превышает 100 нм, и наиболее отчетливо наблюдаются, когда размер зерен менее 10 нм.

Нанокристаллические материалы представляют собой особое состояние конденсированного вещества — макроскопические ансамбли ультрамалых частиц с размерами до нескольких нанометров. Необычные свойства этих материалов обусловлены как особенностями отдельных частиц (кристаллитов), так и их коллективным поведением, зависящим от характера взаимодействия между наночастицами.

Наночастицы и нанослои широко применяются в производстве современных микроэлектронных, оптоэлектронных устройств а также систем управления, в число которых входят элементы памяти сенсоры, датчики, светодиоды, цветные дисплеи и тд., что говорит об актуальности данной темы.

Цель работы.

Целью настоящей работы явилось получение и исследование нанокомпозитных структур в системе Б1/8Ю2 для формирования элементной базы устройств вычислительной техники и систем управления.

Основные задачи исследования:

1. Построить и экспериментально отработать новую технологию получения нанокомпозитных структур на кремниевых подложках на основе механосинтеза для разработки современных наноэлектронных устройств.

2. Исследовать нанокомпозитные структуры на поверхности кремниевых подложек, полученных с помощью новой технологии, показывая возможность их использования в наноэлектронных элементах и устройствах вычислительной техники и системах управления.

3. Исследовать влияние температуры отжига на скорость зародышеобразования и скорость роста нанокластеров.

4. Достичь стабилизации люминесцентных свойств пористого кремния, для дальнейшего его использования при создании наноэлектронных устройств вычислительной техники и систем управления.

Научная новизна.

1. Установлено, что изменения стандартных вольт - фарадных и вольт - амперных характеристик, образцов полученных с помощью разработанного метода, связаны с перезарядкой нанокристаллов кремния, встроенных в пленку НК.

2. Исследована фотолюминесценция накокристаллов кремния при одновременном и раздельном легировании стеклянной матрицы — фосфором и бором.

3. Исследовано комбинированное воздействие лазерного облучения и температурного отжига аморфных кремниевых структур. Метод позволяет использовать такие структуры для проектирования элементов наноэлектроники.

4. Исследовано влияние эрбия на оптические свойства нанокристаллов кремния, которые являются основой для устройств вычислительной техники нового поколения.

Методы исследования включают в себя методы системного анализа и теории систем, методы теории вероятностей и математической статистики. Для получения исследуемых образцов были использованы различные методы синтеза монокристаллических порошков, в числе которых, метод напыления, механосинтез, газофазный синтез и тд.

Научные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся результаты обладающие научной новизной:

1. Новая технология получения нанокомпозитных структур на кремниевых подложках, основанная на механосинтезе, для создания высокоэффективных наноразмерных элементов памяти.

2. Формирование люминесцирующих 81 нанокристаллов с помощью комбинированного воздействия лазерного облучения и температурного отжига.

3. Стабилизация люминесцентных свойств пористого кремния при помощи нанесения фуллерена с последующим высокотемпературным отжигом, для формирования нанокластеров при реализации элементов и устройств вычислительных систем.

Практическое и научное значение диссертации.

Выполненные в работе исследования способствовали решению важной научно-технической проблемы по созданию нанокомпозитных материалов на основе кремния. Научная ценность работы заключается в определении оптических свойств нанокомпозитных материалов, используемых для создания устройств вычислительной техники и систем управления.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты найдут широкое применение при создании различных элементов вычислительной техники и систем управления, таких как сенсоры, датчики, элементы памяти, цветные дисплеи и тд.

Апробация результатов работы.

Основные положения и результаты работы прошли апробацию на III Межвузовской конференции молодых ученых (2006 год), IV Межвузовской конференции молодых ученых (2007 год), V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (2008 год), VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (2009 год), VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (2010 год) в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики.

Автор работы отмечен следующими дипломами:

Автор награжден Дипломом I степени за лучший доклад на секции

Микроэлектроника. Дефектоскопия и дефектообразование в процессах производства и эксплуатации элементной базы ВТиСУ" научной школы 9

Информационная безопасность, проектирование, технология элементов и узлов компьютерных систем" IV Межвузовской конференции молодых ученых, 2007 года.

Автор отмечен благодарностью за активное многолетнее участие в конференциях молодых ученых университета в рамках НУ Всероссийской Межвузовской конференции молодых ученых.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано восемь научный статей (из них 1 - в издании из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ).

Личный вклад автора.

Представленные в диссертационной работе результаты получены либо лично соискателем, либо при его непосредственном участии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка и исследование нанотехнологий взрывообразно внедряются во все новые области технологии, включая электронику. Применение наноструктур обеспечивает миниатюризацию приборов, снижение их энерго и материалоемкости. Вследствие действия чисто геометрических и физических факторов вместе с уменьшением размеров снижается и характерное время протекания разнообразных процессов в приборе, что приводит к росту его быстродействия.

Суммируя результаты исследований, полученных в ходе написания диссертации, можно сказать, что цель диссертации, сформулированная во введении, а именно получение и исследование нанокомпозитных структур в системе 81/8102 для формирования элементной базы устройств вычислительной техники и систем управления, в основном достигнута.

В ходе проводимых исследований было показано, что при получении НК структур на основе механосинтеза и высокотемпературного отжига, формируются центры захвата - нанокластеры кремния, в которые попадают носители зарядов. Таким образом, нанокристаллы кремния, созданные внутри диэлектрической матрицы, могут служить ячейками хранения электрического заряда, что может быть использовано для создания высокоэффективных наноразмерных элементов памяти.

Также было установлено, что комбинированное воздействие лазерного облучения с температурным отжигом, является эффективным методом получения люминесцирующих НК кремния. Данный метод позволяет использовать такие структуры для проектирования изделий наноэлектроники.

Было доказано, что скорость зародышеобразования и скорость роста нанокластеров уменьшается с падением температуры отжига.

Установлено, что фотолюминесценция НК кремния способна меняться без существенной потери интенсивности при помощи контроля количества одновременно легированных примесей. Таким образом, могут быть созданы приборы с различными свойствами на базе одной технологии.

Представлено, что при размерах нанокристалов кремния, превышающих 4 нм, эффекты как от расширения запрещенной зоны, так и от снижения квази прямой излучательной рекомбинации экситонов приводят к падению интенсивности излучения ионов эрбия.

Установлено, что нанесение фуллерена с последующим высокотемпературным отжигом приводит к значительной стабилизации люминесцентных свойств пористого кремния — основного материала для формирования нанокластеров в элементах и устройствах вычислительных систем.

1. Гусев А. И., Ремпель А. А. Нанокристаллические материалы // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 224 с.

2. Мальцев П. П. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника//М.: ТЕХНОСФЕРА, 2006, 152 с.

3. Герасименко Н. Н., Пархоменко Ю. Н. Кремний — материал наноэлектроники // М.: ТЕХНОСФЕРА, 2007, 352 с.

4. Золотухин И. В., Калинин Ю. Е., Ситников А. В. Нанокомпозитные структуры на пути в наноэлектронику // Природа, 2006, №1, с 11-19.

5. Карпович И. А. Квантовая инженерия: самоорганизованные квантовые точки // СОЖ, 2001, №11, с. 102-108.

6. Зимин С. П. Пористый кремний — материал с новыми свойствами //

7. Соросовский образовательный журнал, 2004, том 8, №1.j1

8. Аблова М. С., Заморянская М. В., Соколов В. И., Хасанов Р. И. Особенности вольт-амперных характеристик окисленного пористого кремния // Письма в ЖТФ, 2003, том 29, вып. 11, с 41-44.

9. Григорьев Л. В., Григорьев И. М., Заморянская М. В., Соколов В. И., Сорокин Л. М. Транспортные свойства термически окисленного пористого кремния // Письма в ЖТФ, 2006, том 32, вып. 17, с 33-41.

10. Снаев М. Новые функции пористого кремния // ПерсТ, 2007, том 14, вып. 4.

11. Исхаков Р. С., Юзова В. А., Чеканова Л. А., Комогорцев С. В. Синтез и свойства магнитных нанокомпозитов, созданных на основе кремниевых матриц // Письма в ЖТФ, 2003, том 29, вып. 7, с . 159.

12. Лазарук С. К., Долбик А. В., Лабунов В. А., Борисенко В. Е. Использование процессов горения и взрыва наноструктурированного пористого кремния в микросистемных устройствах // ФиТП, 2007, том 41, вып. 9, с. 1130-1133.

13. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005, 416 с.

14. Кононов Н. Н., Кузьмин Г. П., Орлов А. Н., Сурков А. А. Оптические и электрические свойства тонких пластин, изготовленных из нанокристаллических порошков кремния // ФиТП, 2005, том 39, вып. 7, с 868873.

15. Михайлов А. Н. Люминесцентные свойства систем на основе оксидов с ионно-синтезированными кристаллами кремния // Диссертация на соискание ученой степени кандидат физико-математических наук, Н. — Новгород, 2006.

16. Гуле Е. Г., Каганович Э. Б., Кизяк И. М. Краевая фотолюминесценция при комнатной температуре монокристаллического кремния // ФиТП, 2005, том 39, вып. 4, с 430-432.

17. Качурин Г. А., Володин В. А., Тетельбаум Д. И. Формирование кремниевых нанокристаллов в слоях 8Ю2 при имплантации ионов с промежуточными отжигами // ФиТП, 2005, том 39, вып. 5, с. 582 -586.

18. Журавлев К. С., Кобицкий А. Ю. Рекомбинация автолокализованных экситонов в нанокристаллах кремния, сформированных воксиде кремния // ФиТП, 2000, том 34, вып. 10.162

19. Вандышев Е. Н., Гилинский А. М., Шамирзаев Т. С., Журавлев К. С. Фотолюминесценция кремниевых нанокристаллов под действием электрического поля // ФиТП, 2005, том 39, вып. 11, с. 1365-1369.

20. Стройков И. И. Применение редкоземельных элементов в квантовой электронике // Научно-технический вестник, СПб 2006, вып 29, с 60-66.

21. Егоров Ф. А., Потапов В. Т. Усилители оптических сигналов в ВОЛС // Фотон Экспресс, 2000 г., №21, с. 9-12.

22. Куков А. С., Наний О. Е. Эрбиевые волоконно — оптические усилители // Lightwave RE, 2003 г., №1, с. 14-19.

23. Стройков И. И. Разработка лабораторной технологии получения нанокомпозитных пленок на кремниевых подложках // Научно-технический вестник, СПб 2007, вып. 30.

24. Валиев Р. 3., Грабовецкая Г. П., Колобов Ю. Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов // Новосибирск: Наука, 2001.232 с.

25. Болдырев В. В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии, 2006. 75(3), с. 203 216.

26. Гладков С. О. Физика композитов: Термодинамические и диссипативные свойства//М.: Наука, 1999. 330 с.28. http://dssp.petrsu.ru/book/chapter3/part6.shtml

27. Nicollian E.N., Brews J.R. MOS (Metal Oxide Semiconductor) Physics and technology. N.Y.: Wiley, 1982. 928 p.Optical and electronic properties of fiillerenes and fiillerene-based materials, ed. by J. Shinar (N.Y., J. Dekker, 1999).

28. Гуртов В.А. Твердотельная электроника. M.: Техносфера, 2005. 406 с.

29. L. Pavesi, L. Dalnegro, С. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature (London) 408, 440 (2000).

30. G. Franzo, A. Irrera, E. C. Moreira, M. Mirtello, F. Iacona, D. Sanfilippo, G. Di Stefano, P. G. Fallica, and F. Priolo, Appl. Phys. A: Mater. Sei. Process. A74, 1 (2002).

31. T. S. Iwayama, M. Oshima, T. Niimi, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, and N. Itoh, J. Phys.: Condens. Matter 5, L375 (1993).

32. K. S. Min, K. V. Shcheglov, C. M. Yang, and Harry A. Atwater, Appl. Phys. Lett. 69, 2033 (1996).

33. M. Zacharias and P. Streitenberger, Phys. Rev. B 62, 8391 (2000).

34. Z. H. Lu, D. J. Lockwood, and J.-M. Baribeau, Solid-State Electron. 40, 197(1996).

35. J. S. Im, H. J. Kim, and M. O. Thompson, Appl. Phys. Lett. 63, 1969 (1993).

36. H. J. Kim and J. S. Im, Appl. Phys. Lett. 68, 1513 (1996).

37. V. Vinciguerra, G. Franzo, and F. Priolo, J. Appl. Phys. 87, 8165 (2000).

38. M. Zacharias, J. Heilmann, R. Scholz, and U. Kahler, Appl. Phys. Lett. 80, 661 (2002)

39. P. D. J. Calcott, K. J. Nash, L. T. Canham, M. J. Kane, and D. Brumhead, J. Phys.: Condens. Matter 5, L91 (1993).

40. F. A. Reboredo, A. Franceschetti, and A. Zunger, Phys. Rev. B 61, 13073 (2000).

41. M. L. Brongersma, P. G. Kik, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 76, 351 (2000).

42. R. A. Street, Adv. Phys. 30, 593 (1981).

43. M. Boudreau, M. Bourmerzoug, P. Mascher, and P. E. Jessop, Appl. Phys. Lett. 63,3014(1993).

44. N. M. Park, C. J. Choi, T. Y. Seong, and S. J. Park, Phys. Rev. Lett 86, 1355 (2001).

45. D. K. Yu. R. Q. Zhang, and S. T. Lee, J. Appl. Phys. 92, 7453 (2002).48. 8M. Fujii, K. Toshikiyo, Y. Takase, Y. Yamaguchi, and S. Hayashi, J. Appl. Phys. 94, 1990 (2003).

46. C. Delerue, M. Lannoo, G. Allan, E. Martin, I. Mihalcescu, J. C. Vial, R. Romestain, F. Muller, and A. Bsiesy, Phys. Rev. Lett. 75, 2228 (1995).

47. A. Mimura, M. Fujii, S. Hayashi, D. Kovalev, and F. Koch, Phys. Rev. B 62, 12625 (2000).

48. M. Fujii, A. Mimura, S. Hayashi, Y. Yamamoto, and K. Murakami, Phys. Rev. Lett. 89, 206805 (2002).52. 16Z. Zhou, R. A. Friesner, and L. Bras, J. Am. Chem. Soc. 125, 155992003).

49. E-MRS Proceedings Symposium on Si-based Photonics: Towards True Monolithic Integration Optical Materials (2005).

50. J. Michel, J.L. Benton, R.F. Ferrante, D.C. Jacobsen, D.G. Eaglesham, E.A. Fitzgerald, Y.-H. Xie, J.M. Poate, L.C. Kimerling, J. Appl. Phys. 70, 2672 (1991)

51. P.G. Kik, M.J.A. de Dood, K. Kikoin, A. Polman, Appl. Phys. Lett. 70, 1721 (1997)

52. F. Priolo, G. Franz6, S. Coffa, A. Camera, Phys. Rev. B 57, 4443 (1998)

53. A. Tagushi, K. Takahei, J. Appl. Phys. 83, 2800 (1998)

54. A. J. Kenyon, P.F. Trwoga, M. Federighi, C.W. Pitt, J. Phys. Condens. Matter. 6, L319 (1994)

55. M. Fujii, M. Yoshida, S. Hayashi, K. Yamamoto, J. Appl. Phys. 84, 4525(1998)

56. G. Franzo, V. Vincigucrra, F. Priolo, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 69, 3 (1999)

57. M. Fujii, K. Imakita, K. Watanabe, S. Hayashi, J. Appl. Phys. 95, 2722004)

58. J.H. Jhe, J.H. Shin, K.J. Kim, D.W. Moon, Appl. Phys. Lett. 82, 4489 (2003)

59. J. Heitmann, M. Schmidt, М. Zacharias, V. Yu Timoshcnko, M.G. Lisachenko, PK. Kashkarov, Mater. Sei Engin. В 105, 214 (2003)

60. К. Watanabe, M. Fujii, S. Hayashi, J. Appl. Phys. 90, 4761 (2001)

61. V. Yu. Timoshenlco, M.G. Lisachenko, B.V. Kamenev, O.A. Shalygina, P.K. Kashkarov, J. Heitman, M. Schmidt, M. Zacharias, Appl. Phys. Lett. 84, 2512 (2004)

62. G. Franzo, S. Boninelli, D. Pacifici, F. Priolo, F. Iacona, C. Bongiorno, App. Phys. Lett. 82, 3871 (2003)

63. F. Gourbilleau, C. Dufour, M. Levalois, J. Vicens, R. Rizk, Sada, F. Enrichi, G. Battaglin, J. Appl. Phys. 94, 3869 (2003); F. Gourbilleau, M. Levalois, C. Dufour, J. Vicens, R. Rizk, J. Appl. Phys. 95, 3717 (2004)

64. L.X. Yi, J. Heitmann, R. Scholtz, M. Zacharias, Appl. Phys. Lett. 81, 4248 (2002)

65. D. Kovalev, J. Diener, H. Heckler, G. Polisski, N. Kiinzner, F. Koch, Phys. Rev. В 61, 4485 (2000)

66. D. Kovalev, H. Heckler, M. Ben-Chorin, G. Polisski, M. Schwartzkopff, F. Koch, Phys. Rev. Lett. 81, 2803 (1998)

67. В.Ф. Мастеров. СОЖ, № 1, 92 (1997); И.В. Золотухин. СОЖ, № з, 111 (1999).

68. Optical and electronic properties of fullerenes and fullerene-based materials, ed. by J. Shinar (N.Y., J. Dekker, 1999).

69. M.Y. Ghannam, A.A. Abouelsaood, J.F. Nijs. Solar Energy Materials & Solar Cells, 60, 105 (2000).

70. C. Baratto, G. Faglia, E. Comini, G. Sberveglieri, A. Taroni, V. La Ferrara, L. Quercia, G. Di Francia. Sensors and Actuators B: Chemical, 77 (1{2), 62 (2001).

71. A.G. Cullis, L.T. Canham, P.DJ. Calcott. J. Appl. Phys. 82, 909 (1997).

72. L. Мого, A. Paul, D.C. Lorents, R. Malhotra, R.S. Ruoff, P. Lazzeri, L.

73. Vanzetti, A. Lui, S. Subramoney. J. Appl. Phys., 81, 6141 (1997).166

74. Т. Л. Макарова, И. Б. Захарова, Т. И. Зубкова, А. Я. Вуль. ФТТ, 41, 354 (1999).

75. О. М. Сресели, Д. Н. Горячев, В. Ю. Осипов, Л. В. Беляков, С. П. Вуль, И. Т. Серенков. В. И. Сахаров, А. Я. Вуль. ФТП, 36 (5), 604 (2002).

76. О.М. Срисели, И.М. Захарова, С.П. Вуль, Т.Л. Макарова, Л.В. Шаронова, Л.В. Беляков, Д.Н. Горячев Взаимодействие фуллерена с монокристаллическим кремнием, Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 8.

77. О.М. Сресели, Д.Н. Горячев, Л.В. Беляков, С.П. Вуль, И.Б. Захарова, Е.А. Алексеева Влияние фуллерена на фотолюминесценцию пористого кремния, Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 1.