Введение к работе
Актуальность. Полимероподобные, аморфные, аморфно-кристаллические (нанокристаллические) материалы на основе карбида кремния перспективны для создания устройств микро- и наноэлектроники. Однако, по причине сильной зависимости свойств данных материалов, и в частности, аморфного гидрогенизированного карбида кремния (a-SiC:H), от структуры и состава, широкого распространения в изделиях электронной техники они пока не получили. Основная проблема обусловлена отсутствием четких представлений о структуре этих материалов, и о характере взаимосвязи «структура - свойства».
Существующие способы описания структуры аморфных и аморфно-кристаллических материалов, основанные на представлении о веществах, в которых отсутствует дальний порядок, не могут объяснить всего многообразия свойств. Эта важная проблема лежит в области интересов физики конденсированного состояния, в то же время, по мнению многих ученых, наиболее точную и полную картину о структуре и о её влиянии на свойства материала можно получить в рамках теорий фракталов и перколяции. Преимущества такой модели заключаются в относительной простоте и адекватности математического описания взаимосвязи структуры материала тонких пленок и их электрических свойств.
Поэтому разработка модели структуры пленок a-SiC:H, в рамках теорий фракталов и перколяции является актуальной.
В связи с этим, целью диссертационной работы являлось установление взаимосвязи между механизмами переноса заряда и особенностями структуры тонких пленок a-SiC:H, синтезированных методом химического осаждения из газовой фазы (HW CVD) из паров кремнийорганических хлорсодержащих мономеров (КХМ).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследовать структуру тонких пленок a-SiC:H серий образцов, синтезированных в различных условиях;
изучить закономерности формирования структуры материала пленок a-SiC:H и разработать модель, описывающую структуру в рамках теории фракталов;
исследовать электрические свойства серий образцов тонких пленок a-SiC:H в темновом режиме и при УФ облучении;
- в рамках теорий перколяции и фракталов разработать модель, адекватно
описывающую взаимосвязь структуры материала и механизмов переноса заряда в
пленках a-SiC:H.
Научная новизна. На основе экспериментальных и теоретических исследований впервые предложен новый способ описания структуры и состава пленок a-SiC:H в рамках теории фракталов.
В рамках теории перколяции разработана модель описания процессов переноса заряда в пленках a-SiC:H, учитывающая изменение электрического сопротивления при изменении состава и структуры материала.
Практическая значимость:
разработана модель описания фрактальной структуры материала пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния;
показана возможность описания электрических свойств пленок a-SiC:H в рамках теории перколяции. Разработанная модель переноса заряда позволяет адекватно описывать зависимость удельного сопротивления от структуры пленок a-SiC:H;
разработанные модели могут быть применены для решения фундаментальных и прикладных задач связанных с описанием электрических параметров пленок неупорядоченных материалов на основе карбида кремния.
Основные положения, выносимые на защиту:
модель, описывающая мультифрактальную структуру пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния;
влияние особенностей структуры материала пленок a-SiC:H на их электрические и оптические свойства;
модель, описывающая процессы переноса заряда в пленках a-SiC:H в рамках теорий перколяции и фракталов.
Реализация результатов работы. Тематика данной работы соответствует перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований, утвержденных президиумом РАН.
Работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре «Нанотехнологии и технологии материалов электронной техники» ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» в рамках грантов: Мин. Образования РФ, РНП 1.2.05 «Исследование особенностей синтеза
полупроводниковых широкозонных материалов для экстремальной электроники»; Мин. Образования РФ, РНП 3.4.05 «Исследование процессов формирования аморфных гидрогенизированных пленок карбида кремния и углерода»; Мин. Образования РФ, РНП 1.1.08 «Исследование особенностей синтеза гетероэпитаксиальных тонких пленок карбида и оксида кремния»; ФЦНТП РНП 2.2.2.2.8767 «Фундаментальные исследования новых изолирующих и полупроводниковых материалов на основе аморфного и гидрогенизированного карбида кремния совместно с Кемницким техническим университетом».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно-технической
конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава,
аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического
университета, (Ставрополь, 2005, 2007, 2008г.); международной научной
конференции «Химия твердого тела и современные микро - и нанотехнологии»,
(Кисловодск, 2005 - 2008г.); международной научной конференции «Химия твердого
тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии», (Кисловодск, 2009г.);
международной конференции «Аморфные и микрокристаллические
полупроводники», (Санкт-Петербург, 2006г.); Российско-японском семинаре «Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро - и наноэлектроники» (Астрахань, 2006, Саратов, 2007 г.); региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», (Ставрополь, 2006г.); ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. (Ростов-на-Дону, 2007г.).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 16 работ, в том числе 3 статьи и 13 тезисов к докладам на международных, российских и региональных научно-технических конференциях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 208 источников. Работа содержит 130 страниц основного текста, 37 рисунков и 10 таблиц.
