Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии




НазваМоделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии
старонка1/3
КОВАЛЕНКО Максим Сергеевич
Дата канвертавання21.12.2012
Памер252.68 Kb.
ТыпАвтореферат
  1   2   3
На правах рукописи


КОВАЛЕНКО Максим Сергеевич


Моделирование

наноразмерных областей разупорядочения,

созданных ионизирующими частицами в кремнии


Специальность 01.04.10  физика полупроводников


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук


Краснодар  2012

Работа выполнена на кафедре физики и информационных систем
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет»


Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Богатов Николай Маркович


Официальные оппоненты:

Копытов Геннадий Филиппович

доктор физико-математических наук, профессор,

заведующий кафедрой радиофизики и нанотехнологий ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет»


Шевченко Александр Владимирович

кандидат физико-математических наук,

ведущий специалист ООО «Южная энергетическая компания», г. Краснодар


Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар


Защита состоится « 7 » декабря 2012 г. в 13.10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.17 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» по адресу: 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149, в ауд. 231.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», с авторефератом – на сайте http://www.kubsu.ru/

Автореферат разослан « » ноября 2012 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.101.17

кандидат физ.-мат. наук, доцент В.Ю. Барсукова

Общая характеристика работы


Актуальность темы исследования. Полупроводниковые материалы – основа современной электроники. Облучение потоком ионизирующих частиц приводит к образованию радиационных дефектов.

Значительный вклад в исследование механизмов радиационного дефектообразования в полупроводниках внесли отечественные учёные: Асеев А.Л., Болотов В.В., Булярский С.В., Буренков А.Ф., Вавилов В.С., Винецкий В.Л., Георгобиани А.Н., Григорьева Г.М., Емцев В.В., Комаров Ф.Ф., Крейнин Л.Б., Кузнецов Н.В., Кумахов М.А., Лугаков П.Ф., Машовец Т.В., Соловьёв Г.Г., Холодарь Г.А., Фистуль В.И., Шмарцев Ю.В. и другие, а также зарубежные: Андерсен Г., Кинчин Г., Корбетт Ж., Линдхард Ж., Ларк-Горовитц К., Нелсон В., Пиз Р.С., Уоткинс Г., Циглер Ж., Шарф М. и другие.

Радиационное дефектообразование традиционно рассматривается как причина деградации параметров кремния и приборов на его основе. С научной и практической точки зрения представляет интерес поиск положительных сторон в данном процессе: обнаружение новых свойств, обусловленных радиационными дефектами, создание материалов и приборов, использующих эти свойства.

Наиболее полно изучены свойства точечных дефектов и их комплексов. Более крупные образования – области разупорядочения с радиусом от 10 до 100 нм – исследованы не столь полно. Их можно рассматривать как вкрапления аморфной фазы. С этой точки зрения структура переменного состава с наноразмерными областями разупорядочения является материалом, обладающим новыми свойствами, перспективным для создания элементов наноэлектроники. Для практического использования таких структур необходим комплекс теоретических и экспериментальных исследований их физических свойств.

Моделирование процесса образования областей разупорядочения в кремнии при облучении потоком ионизирующих частиц дает новое знание о физических свойствах этих областей и условиях их формирования, позволяющее сократить объем ресурсоемких экспериментальных исследований. Таким образом, тема диссертационной работы актуальна как с научной, так и с практической точки зрения.

Объект исследования: процесс радиационного дефектообразования в кристалле кремния.

Предмет исследования: области разупорядочения, созданные в кремнии при облучении потоком ионизирующих частиц.

Цели и задачи исследования. Целью работы является разработка модели и анализ результатов моделирования образования областей разупорядочения в кремнии при облучении потоком ионизирующих частиц с учётом параметров материала и условий облучения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Разработка модели образования первичных радиационных дефектов (ПРД), учитывающей разделение пары вакансия, междоузельный атом кремния, находящейся либо в заряженном, либо в нейтральном состоянии, как изолированной, так и в каскаде смещений.

  2. Построение системы дифференциальных уравнений, описывающих образование вторичных радиационных дефектов (ВРД) в кремнии, содержащем достаточно высокую концентрацию примесей кислорода и углерода.

  3. Расчёт влияния концентраций примесей и параметров облучения на процесс образования первичных и вторичных радиационных дефектов в кремнии.

  4. Анализ процесса образования областей разупорядочения и расчёт их среднего радиуса и плотности электронных состояний в запрещённой зоне кремния.

Научная новизна.

  1. Предложена новая модель образования радиационных дефектов в кремнии, описывающая вероятность разделения пары междоузельный кремний SiI, вакансия V либо в нейтральном, либо в заряженном состоянии, образование SiI, V, дивакансий W, областей разупорядочения в каскаде смещений.

  2. Показано, что вероятность разделения пары SiI, V в заряженном состоянии превышает вероятность их разделения в нейтральном состоянии при температуре T < Tc, где значение Tc зависит от концентрации доноров, акцепторов.

  3. Показано, что концентрации ВРД: A-, E-, K-центров, комплекса SiIB, – зависят от положения уровня Ферми в запрещенной зоне.

  4. На основе моделирования радиационного дефектообразования в кремнии под действием электронов и протонов показано, что области разупорядочения являются наномасштабными объектами со средним радиусом менее 100 нм.

  5. Показано, что основной вклад в распределение плотности электронных состояний в запрещенной зоне кремния дают энергетические уровни вакансионного происхождения, хаотически распределенные в пределах области разупорядочения.

  6. Показано, что на границе области разупорядочения существует электрический потенциальный барьер, величина которого зависит от положения уровня Ферми в запрещенной зоне.

Научная и практическая значимость.

  1. В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи физики полупроводников изучения свойств областей разупорядочения в кремнии, облученном потоком ионизирующих частиц. Найденные закономерности формирования радиационных дефектов в кремнии и свойства областей разупорядочения могут быть использованы для объяснения зависимости электрических, рекомбинационных, оптических свойств от условий облучения.

  2. Предложенная модель образования радиационных дефектов в кремнии может быть использована для оценки и прогнозирования влияния радиационного излучения на характеристики рассматриваемого материала.

  3. Результаты исследований могут использоваться для создания новых полупроводниковых структур с наноразмерными областями разупорядочения в качестве активных элементов.

  4. Исследования выполнялись по гос. контракту № 5418р/7950 от 14.12.2007 «Разработка кремния с наноразмерными областями разупорядочения и приборов на его основе» и гос. контракту № 6664р/9193 от 23.03.2009 «Разработка полупроводниковых приборов с наноразмерными областями разупорядочения в активных областях».

Достоверность результатов.

  1. При построении модели образования радиационных дефектов в кремнии использованы достоверные экспериментальные данные об их свойствах, хорошо апробированные формулы расчета скорости их генерации, широко известные теоретические значения сечений рассеяния электронов и протонов.

  2. Численное решение системы уравнений квазихимических реакций образования ВРД проводились с помощью хорошо апробированного программного обеспечения Matlab, реализующего метод Рунге-Кутта четвёртого и пятого порядка точности.

  3. Достоверность результатов моделирования доказана хорошим совпадением рассчитанных значений скорости генерации ПРД и концентрации ВРД с литературными экспериментальными данными в широком диапазоне значений параметров модели.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Модель образования радиационных дефектов в кремнии, описывающая зарядовое состояние разделяющихся пар SiI, V и образование SiI, V, дивакансий W, областей разупорядочения в каскаде смещений.

  2. Значение температуры Tc, такое что при T < Tc вероятность разделения пары SiI, V в заряженном состоянии превышает вероятность их разделения в нейтральном состоянии, зависит от концентрации доноров, акцепторов.

  3. Зависимость концентрации стабильных ВРД: A-, E-, K-центров, комплекса SiIB, – от температуры облучения определяется конкуренцией механизмов разделения пар SiI, V в нейтральном и заряженном состоянии.

  4. Области разупорядочения в кремнии имеют средний радиус менее 100 нм, их вклад в распределение плотности электронных состояний в запрещенной зоне определяется энергетическими уровнями вакансионного происхождения.

  5. Наноразмерные области разупорядочения являются электрически активными, их электрический потенциальный барьер зависит от положения уровня Ферми в запрещенной зоне.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: I Международная конференция «Физико-химические методы исследования нанообъектов в химии, биологии и медицине» (г. Туапсе, 2007 г.); I Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Физика и технология аморфных и наноструктурированных материалов и систем» (г. Рязань, 2008 г.); 16 Всероссийская конференция «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» (г. Краснодар, 2010 г.); XII Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (г. Ульяновск, 2010 г.); Международная научно-техническая конференция «Нанотехнологии - 2010» (г. Таганрог, 2010 г.); Международная конференция «Инновации в машиностроении – 2010» (г. Бийск, 2010 г.); 17 Всероссийская конференция «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» (г. Краснодар, 2011 г.); Всероссийская молодежная конференция «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы в наноинженерии» (г. Саратов, 2012 г.); 18 Всероссийская конференция «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» (г. Краснодар, 2012 г.).

Область исследования. Содержание диссертационного исследования соответствует пунктам 1, 2, 3, 5, 17 паспорта специальности 01.04.10 – Физика полупроводников.

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 25 печатных работ, в том числе: 3 работы опубликовано в изданиях, из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание учёной степени доктора и кандидата наук, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы, содержащего 193 наименования. Работа изложена на 130 страницах, содержит 83 рисунка.


  1   2   3

Дадаць дакумент у свой блог ці на сайт

Падобныя:

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconНаучное содержание нир моделирование мезомасштабных процессов в озере байкал. Постановка задачи
В настоящее время большинство созданных трехмерных моделей основано на гидростатическом приближении, которое выполняется с достаточной...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconМоделирование систем автоматического регулирования
Моделирование систем автоматического регулирования : методические указания к домашней работе №2 по дисциплине "Моделирование систем"...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconИнтеграция образовательных областей в образовательном процессе доу. Федулова С. В., старший воспитатель мбдоу
О. А. Скоролупова, Н. В. Федина отмечают: «Под интеграцией содержания дошкольного образования понимается процесс связанности, взаимопроникновения...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconИмитационное моделирование теория и технологии Санкт-Петербург корона принт Москва
Имитационное моделирование. Теория и технологии. — Спб.: Корона принт; М.: Альтекс-А, 2004. — 384 с, ил

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconНазвание страны и состав территории
Азии, расположено на п-ве Индокитай и прилегающей территории материка, в состав Мьянмы также входят острова вдоль ее берегов. Площадь...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconПроцессы дефектообразования в кремнии, легированном ho, La, Eu, и их взаимодействие с технологическими примесями о и с
...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconНовые болезни органов дыхания у детей проживающих в условиях загрязнения воздушного бассейна пыле-солевыми частицами

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconДокладная записка нкгб о расселении ссыльнопоселенцев на территории Казахской сср
Ибыло из западных областей усср, бсср, Молдавской сср и Прибалтики 15413 чел высланных, из них: из западных областей 4803 чел., Молдавской...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconМоделирование уроков на основе культорологического, компетентностного, личностно ориентированного подходов
...

Моделирование наноразмерных областей разупорядочения, созданных ионизирующими частицами в кремнии iconЗадачи по разделу «Статистика электронов и дырок в полупроводниках» курса «Микрооптоэлектроника» 1
Найти, чему равна собственная концентрация свободных носителей заряда в кремнии (Si), германии (Ge), арсениде галлия (GaAs) и антимониде...

Размесціце кнопку на сваім сайце:
be.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©be.convdocs.org 2012
звярнуцца да адміністрацыі
be.convdocs.org
Галоўная старонка