Нанокластеры кремния

Три этапа испарения SiO2.

Скорость латерального травления SiO2.

Еще одна более свежая работа, датированная 2007 годом. Исследуется динамика роста отверстий в сверхтонкой пленке, толщиной около 1 нм. Показано, что в независимости от времени появления отверстия, расширяется оно с постоянной скоростью, примерно одинаковой для всех отверстий. Показана характерная для данной ориентации перестройка атомов кремния на оголенной поверхности, она называется 7x7.

Авторы работы объясняют радиальное увеличение отверстий тем, что травление происходит за счет образования летучей моноокиси на границе отверстия, при избытке кремния. Избыточный кремний – это атомы, которые оторвались от оголенной поверхности. На слайде показаны три этапа испарения пленки. На первом этапе адатомы кремния отрываются от подложки, добегают до SiO₂. Образуется моноокись SiO, которая испаряется. На втором этапе растущие отверстия перекрываются. В конце концов, остаются отдельные островки SiO₂.

До сих пор непонятен механизм зарождения отверстий. Считается, что они инициируются дефектами в диоксидной матрице. Еще одним примечательным моментом является то, что уровень оголенной поверхности кремния находится ниже исходной границы раздела. А также на границе поры присутствует бугорок из кремния, который располагается выше границы раздела.

Нанокластеры кремния, внедрённые в диоксид кремния, образуют класс материалов, которому в последнее время уделяется много внимания, так как он имеет большое прикладное значение. В частности, на основе кремниевых нанокластеров могут быть созданы светоизлучающие приборы для кремниевой фотоники. Они могут быть использованы для замены монолитных плавающих затворов во flash-памяти. Кроме того, кремниевые нанокластеры потенциально пригодны для создания на их основе одноэлектронных и спинтронных приборов.

Получение нанокластеров возможно различными путями: МЛЭ, химическим осаждением из газовой фазы, лазерное распыление кремниевой мишени, плазменное осаждение, совместное распыление кремния и диоксида кремния из разных источников с последующим высокотемпературным отжигом, и как вариант – отжиг плёнок SiO₂ после проведения ионной имплантации в них атомов кремния.

На слайде показаны просвечивающие снимки плёнок SiO_x, в которых видны встроенные кремниевые нанокластеры.

Несмотря на большое количество экспериментальных работ в этой области, до сих пор остаются необъяснённые микроскопические механизмы формирования нанокластеров кремния.

Дата добавления: 2014-01-05