БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Моховиков
Максим Александрович
Применение информационных технологий в исследовании структурных и оптических нанокристаллов InAs и InSb, синтезированных высокодозной ионной имплантации
Выпускная работа по
«Основам информационных технологий»
Магистранта
факультета радиофизики и компьютерных технологий
Специальность 01.04.04 –
физическая электроника
Научные руководители:
д. ф.–м. н., профессор Комаров Ф.Ф.
преподаватель, Позняков А.М.
Минск 2012
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1 7
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
ГЛАВА 2 8
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 8
Раздел 2.1 Ионная имплантация 8
2.1.1 Особенности и возможности метода 8
Раздел 2.2 Методы экспериментальных исследований 11
2.2.1 Обратное резерфордовское рассеяние 11
2.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия 14
ГЛАВА 3 16
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 16
Раздел 3.1 Методика эксперимента 16
Раздел 3.2 Результаты эксперимента 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 23
ПРИЛОЖЕНИЕ А 24
Предметный указатель к реферату 24
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 25
Интернет ресурсы в предметной области исследования 25
ПРИЛОЖЕНИЕ В 27
Действующий личный сайт в WWW 27
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 28
Граф научных интересов 28
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 29
Тестовые вопросы по ОИТ 29
ПРИЛОЖЕНИЕ E 30
Презентация магистерской диссертации 30
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
КРС – комбинационное рассеяние света
РОР – резерфордовское обратное рассеяние
ТО – термообработка
БТО – быстрая термообработка
ПЭМ – просвечивающая электронная микроскопия
SRIM – The Stopping and Range of Ions in Matter
ВВЕДЕНИЕ
Развитие кремниевой оптоэлектроники сдерживается отсутствием эффективного источника света - светодиода или лазера. Кремний – материал с непрямой запрещенной зоной и не способен эффективно излучать свет. Вместе с тем кремний является основным материалом микроэлектроники, и в настоящее время активно изучаются возможные способы улучшения его светоизлучающей способности. Актуальным является рассмотрение нанокластеров узкозонных полупроводников А3В5 в Si и SiO2 из-за необычных оптических свойств. Всё это благодаря эффекту квантового ограничения, который возникает, когда размер нанокристалла полупроводника соизмерим, либо меньше, чем радиус объёмного экситона полупроводников класса А3В5. Он больше, чем подобный радиус полупроводников класса А2В6, поэтому эффект квантового ограничения больше выражен в нанокристаллах соединений А3В5.
Одним из методов синтеза нанокластеров в кристаллических или аморфных матрицах является высокодозная ионная имплантация с последующим отжигом. Сначала имплантацией создается сверхвысокая концентрация примеси в приповерхностной области матрицы. Последующий отжиг приводит к преципитации и формированию нанокристаллов (квантовых точек), вкрапленных в матричный материал. Однако, наряду с положительными последствиями отжига [1, 2] – формированием преципитатов и отжигом радиационных дефектов – существуют и отрицательные эффекты. При имплантации в монокристаллы это – «размытие» глубинных концентрационных профилей внедренных примесей и потеря [3] части внедренных ионов за счет диффузии. В диффузионном перераспределении внедренных примесей в процессе отжига участвуют радиационные дефекты. Перестройка примесно-дефектной системы, происходящая под действием повышенных температур, существенно влияет на размеры и распределение образующихся нанопреципитатов и в целом на свойства монокристаллической матрицы с внедренными примесями.
Невозможно недооценить роль современных программных комплексов в решении поставленных задач. Так, построение глубинных профилей распределения примеси в матрице кремния затруднено, а подчас и невозможно, без машинного моделирования. До появления компьютеров исследователям были доступны только аналитические методы обработки RBS спектров, что, безусловно, не идет ни в какое сравнение по умственным и временным затратам, а также по точности результатов. В настоящий момент учеными по всему миру создано множество программных комплексов для обработки RBS спектров, такие как WinDF, Quark, SIMNRA, HEAD и др. Основное отличие этих программ заключается в методах моделирования и спектрах решаемых задач. Большинство из вышеперечисленных программ позволяют моделировать слои с различными концентрациями примеси, сопоставляя вид теоретического и экспериментального вида спектра RBS.
Значительно облегчают задачу и программы обработки изображений. В частности, программный продукт Adobe Photoshop позволяет построить гистограмму распределения кластеров по размерам по ПЭМ-фотографии образца.
Более того, современные программные комплексы позволяют подбирать режимы имплантации и отжигов, а также моделировать диффузионные перераспределения примеси. Без предварительной прикидки энергий и доз легирующей примеси в настоящее время не обходится ни один технологический процесс, ни одна научно-исследовательская лаборатория. Как правило, в таких программах используется метод Монте-Карло.
Целями данной работы являлись:
с использованием программных комплексов SRIM, HEAD изучить влияние условий высокодозной ионной имплантации и режимов термообработки на профили распределения примесных атомов As и In, а также Sb и In в кремнии.
с помощью специальной функции пакета Origin[25] оценить потери имплантированных атомов As, Sb и In в процессе внедрения и термообработок.
используя программу Adobe Photoshop, проанализировать ПЭМ микрофотографий на предмет типа и концентрации дефектов структуры, а также провести расчет распределения нанокластеров по размерам.
|
