1. Creșterea și doparea structurilor multistrat, cum ar fi Si: Er / Si și Gex Si1-x / Si de EBP sublimare
Este cunoscut faptul că prin doparea apar straturi de siliciu erbiu în ele electric și centre optic active, erbiu, intensitatea radiației care este determinată de prezența altor impurități, altele decât erbiu, de exemplu, oxigen, carbon, azot, etc. Adică proprietățile radiative ale structurilor pot varia foarte mult în funcție de tehnologia producerii lor.
Progresul cel mai vizibil în domeniul creșterii intensității radiațiilor a fost acum realizat prin utilizarea tehnologiei de epitaxie cu raze moleculare sublimare (SMLE). Rețineți că tehnologia SMLE de siliciu a fost introdus pentru prima dată în anii '60 ai secolului 20 membrii ai Departamentului de Semiconductor Fizica V.V.Postnikovym cadou si V.A.Tolomasovym. Această tehnologie permite o gamă largă de dopaj de straturi de siliciu în timpul creșterii lor. Sursele de dopanți siliciu și siliciu sunt bare care conțin impurități de siliciu corespunzătoare și se încălzește la temperatura de evaporare (aproape de temperatura de topire). Concentrația de impurități în stratul de creștere este determinată (în principal) de temperatura substratului și de densitatea fluxului de impurități din sursă. În prezent, această tehnică suficient de dezvoltate și pot fi cultivate straturi de siliciu de tip diferit de conductivitate la monostraturi edenits grosimi de până la zece sau mai multe micrometri de la nivelul de dopaj 10 13 până la 10 20 cm -3.
Problema principală pentru structuri de siliciu cu straturi dopate cu erbiu a fost determinarea parametrilor structurilor și condițiile de implementare a acestora, oferind o intensitate maximă de electroluminiscență la lungimea de undă de 1,54 microni. Complexitatea acestei sarcini este, în primul rând, în absența unei teorii electroluminiscență suficient elaborată pentru acest obiect, care necesită o cantitate mare de cercetări experimentale.
In ultimii ani au fost efectuate studii PTRI NNSU intensitatea EL față de concentrația erbiu, impuritățile donatoare superficiale și acceptor, profilul dopare al stratului activ și grosimea acestuia pentru structurile de diode p + / n-Si: Er / n + tip. Condițiile sunt definite și sunt formulate recomandări pentru atingerea intensității electroluminescenței care depășește în mod semnificativ nivelul realizărilor străine. Un model fenomenologic este formulat noi procese electroluminiscență in structuri cu diode dopate cu erbiu în descompunerea prejudecată inversă p-n-joncțiune. O nouă metodă de determinare a spectrului energetic stărilor de impuritate profunde formate prin centrele de erbiu din banda de siliciu.
2. Bazele fizice și tehnologice pentru crearea elementelor și dispozitivelor semiconductoare cu microunde, EHF și optoelectronice pe bază de structuri submicronice multistrat
Structurile diodice și tranzistorice pe bază de siliciu sunt baza celor mai multe dispozitive semiconductoare ale electronicii moderne. De la înființarea laboratorului cu microunde PTRI NNSU componentele electronice semiconductoare sunt implicați activ în dezvoltarea și termenii de căutare extinde funcționalitatea elementelor active ale frecvenței ultraînaltă (UHF) structuri multistrat pe baza de siliciu crescute prin sublimare molecular - epitaxie fasciculului (SMLE). Aceste investigații au dus la crearea, în anii '80 ai secolului 20 diode avalanse de tranzit (LPD) TRS și submillimeter - gama cu parametri apropiați de nivelul realizărilor mondiale din acea vreme. diode de recuperare mai târziu au fost dezvoltate (DOP), care permite formarea stresului scade cu muchia scurtă unică (până în prezent) (mai puțin de 20 ps cu o amplitudine de până la 10 V).
In anii '90 ai secolului trecut am, generarea de diode polarizate inverse schumovogo radiație electromagnetică cu o astfel de zgomot ridicat de densitate spectrală a puterii (SPMSH) într-o bandă de frecvență ultra-lat. Rezultatul practic al acestui studiu au fost efectul design-ul original al diodei de zgomot și numărul parametrice de surse (generatoare) de radiații electromagnetice, cu un spectru de „zgomot alb“, în gama de frecvențe 26-230 GHz, cu unic de mare SPMSH 100-1000 ori cele mai bune realizări din lume în acest domeniu.
Au fost construite modele fenomenologice și numerice ale proceselor de generare în LPD în gama submm, procesele de comutare în DNF cu un front ultrascurt, precum și generarea oscilațiilor stochastice de către diodele de zgomot.
Rezultatele științifice sunt aplicate în cercetare și dezvoltare efectuate de laborator în domeniul electronicii cu microunde, precum și în cercetarea biomedicală efectuată în colaborare cu centrele de cercetare de vârf din Rusia și din străinătate.
3. Interacțiunea radiațiilor electromagnetice de intensitate joasă din gama EHF cu mediile biologice, precum și cu organismele umane și animale.
Studiul problematicii schimbărilor în organismele vii sub influența electricității a început aproape simultan cu descoperirea energiei electrice. Aceste studii au continuat și s-au dezvoltat odată cu extinderea instrumentelor electrice. Aproximativ de la mijlocul secolului XX, cercetarea a fost dezvoltată în mod activ în domeniul influenței undelor electromagnetice în gama de microunde. Ca rezultat, s-au dezvoltat noi metode de tratare a bolilor oncologice - metode de microunde (microunde) - hipertermie (sau, așa cum se numește în străinătate, diatermie). S-au bazat pe distrugerea tumorilor sub influența radiațiilor electromagnetice de înaltă intensitate (EMR).
La mijlocul anilor '80 ai secolului trecut un grup de oameni de stiinta Institutul de Cercetare a „Sursa“ (Rusia), sub îndrumarea generală a academicianului N.D.Devyatkova a început să lucreze la efectul de joasă intensitate EMR frecvență kraynevysokih (EHF), pe obiecte biologice. Conceptul de intensitate scăzută implică aici o slăbiciune în încălzirea obiectelor iradiate. Rezultatul practic al acestor studii a fost formarea de noi metode de tratament - metode de așa-numita terapie EHF. Metodele bazate pe expunerea monogarmonicheskim corp EMI o lungime de undă predeterminată în EHF - gama. În același timp, eficiența tratamentului sa modificat semnificativ în funcție de lungimea de undă a EMR.
4. Dezvoltarea metodelor de epitaxie cu fascicul molecular pentru creșterea structurilor semiconductoare multistrat pe bază de siliciu, germaniu și o soluție solidă de siliciu-germaniu
In laborator, „Solid State Electronics“ pentru creștere structură multistrat semiconductor, folosind metoda de epitaxie moleculara fascicul (MBE), în care fluxul de atomii de siliciu și dopant este format prin evaporare prin bare de siliciu sublimare dreptunghiulare tăiate dintr-un lingou de siliciu monocristalin dopat cu o impuritate predeterminată și curg atomi germaniului formate prin descompunerea gazului germaniu (GeH4), completat într-o cameră de creștere la sursa de sublimare siliciu (în precipitarea straturilor rase solide silicon-germaniu) sau pe un "fir fierbinte" din tantal (cu depunerea de straturi pure de germaniu). Această metodă de creștere straturilor epitaxiale pe substraturi se realizează ca și sub formă de plăci dreptunghiulare, încălzite prin trecerea curentului electric, și un diametru al discului de 100 mm, încălzit prin radiație.
Această metodă se caracterizează prin următoarele avantaje principale:
- Hraneste atomi de siliciu și dopants de la sursa sublimate mai aproape de monoatomic decât prin evaporare folosind un tun de electroni sau celula de efuziune, care reduce densitatea defectelor fibrelor și are un efect pozitiv asupra întregului proces de creștere epitaxială. Datorită acestui fapt, straturile minime de temperatură de creștere autoepitaxial Si sub sursa de evaporare de sublimare decât atunci când evaporarea fascicul de electroni de siliciu.
- formarea unui flux de atomi de siliciu cu o intensitate suficient de mare, oferind o rată de creștere până la
5 m / h și la fundal scăzut același timp doparea stratul de creștere (≤ 2 ∙ 13 octombrie -3 cm) este asigurată de către sursa deținătorii de fixare siliciu minim de încălzire;
- doparea Si și SiGe straturi ale unei game largi de impurități (B, Al, Ga, Sb, As, P) într-o gamă largă (de la 2 ∙ brumărel 13 până la 20 octombrie ∙ 1 cm -3) prin evaporarea impurităților din sublimarea sursă. Acest tip de dopaj nu necesită utilizarea de surse speciale separate de sursa fluxului de siliciu. Mai mult, fluxul de dopant din sursa de sublimare este format cu staționare mare, care este foarte importantă pentru dopajul reproductibil în timpul procesului lung de creștere a structurilor;
- proces de formare a unui flux de atomi din germaniu este mult mai ușor în comparație cu evaporare germaniu cu tun fascicul de electroni și nu creează picăturile în fluxul și permite să crească straturi în zone locale ale substratului.
5. Dezvoltarea metodelor de crestere epitaxiala a heterostructurilor cu straturi de germaniu pe Si (100); straturi de soluție solidă de siliciu-germaniu, atât pe bază de siliciu, cât și pe bază de dielectric (safir) pentru micro- și optoelectronică
Această direcție a laboratorului este strâns legată de dezvoltarea optoelectronicii cu siliciu, cu posibilitatea integrării dispozitivelor optoelectronice și electronice. Acest lucru necesită surse eficiente și receptoare de radiații care sunt compatibile cu tehnologia de siliciu. Ca dispozitive emițătoare de lumină la lungimea de undă λ = 1,54 μm, perspectivele mari sunt asociate cu nano-, heterostructurile (HS) Si / Si 1-X GeX epitaxiale de siliciu. dopate cu erbium. Pe de altă parte, este important să se creeze fotodetectoare bazate pe straturi de germaniu cultivate pe Si (100). Astfel de fotodetectori pot detecta semnale optice la lungimi de undă de 1,3-1,55 μm. O altă aplicație practică promițătoare a stratului Ge pe un substrat de siliciu este folosirea sa ca strat de tampon pentru creșterea GaAs pe un substrat de Si, stratul epitaxial al lui Ge pe Si poate fi considerat un substrat virtual ieftin pentru fabricarea dispozitivelor optice bazate pe GaAs.
a) structuri de instrument bazate pe straturi GeSi (100)
Pentru a crea un astfel de tip heterostructuri proiectat temperatură joasă (TS = 300-380 ° C), metoda de depunere a monogermane (GEH 4), cu extinderea într-o instalație de camera de vid înalt pe sârmă fierbinte. Fără a utiliza straturi suplimentare groase tampon (distribuție cu gradient conținut Ge sau stratul tampon de joasă temperatură) poate crește straturi, cu o morfologie extrem de netedă (RMS
0,6 nm pe o scanare de 10 × 10 μm cu o grosime a stratului Ge de 0,3 μm), o densitate scăzută a dislocărilor germinative (<10 6 см -2 ) и резкой границей раздела слоя с подложкой. Такие структуры планируется использовать в приборных приложениях (например, фотодетекторах на λ = 1,3 - 1,55 мкм).
b) structuri emițătoare de lumină pe bază de straturi SiGeN Si (100)
c) structurile de siliciu-pe-safir (SPS)
Dezvoltarea unei metode de temperatură scăzută a Si cuvinte submicronice de creștere pe safir pentru utilizare în domeniul microelectronicii. Dezvoltat la temperaturi înalte de recoacere predepitaksialny safir R-cut și creșterea ulterioară a straturilor de siliciu la temperaturi mai joase (500 - 600 ° C) poate reduce semnificativ densitatea în structurile microtwins SPS, pentru a forma o morfologie suprafață netedă a stratului.
În plus, o metodă de crestere straturi ale soluției solide pe structurile SiGe CND într-un singur ciclu de lucru (cu o grosime minimă a stratului de Si de 0,1 microni), care deschide posibilități pentru a face dispozitive pe ele, care lucrează în domeniul de microunde.
Heterostructuri cu atomi de erbium dopat prin straturi de soluție solidă Si1-X GeX. cultivat pe un strat subțire (
0,1 microni) siliciu sub-strat pe safir într-un singur ciclu de proces, prezintă o intensitate ridicată fotoluminescentei cu prezența structurii fine în λ său spectru = 1,54 microni, comparabile cu fotoluminescența acelorași straturi crescute pe Si (001) substraturi.
603950, Nizhny Novgorod, prosp. Gagarina, 23, clădirea 3
Tel. +7 (831) 462-31-20, fax +7 (831) 462-31-36
Trimiteți-le prietenilor: