"Физика и техника полупроводников"
Издателям
Вышедшие номера
Высокотемпературный отжиг макропористого кремния в потоке инертного газа
Астрова Е.В.1, Преображенский Н.Е.1, Павлов С.И.1, Воронков В.Б.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: east@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 8 февраля 2017 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2017 г.

Интерес к спеканию макропористого кремния обусловлен возможностью целенаправленно изменять его структуру. Проведение спекания макропористых структур в атмосфере аргона вместо водорода упрощает требования к оборудованию и технике безопасности. В настоящей работе исследовано спекание макропористого кремния, происходящее в результате отжига при T=1000-1280oC в горизонтальной трубе, продуваемой газами высокой чистоты: Ar или Ar+3% H2. Эксперименты проводились на слоях с глубокими цилиндрическими макропорами, изготовленными с помощью электрохимического травления образцов с затравочными ямками на поверхности (упорядоченные поры) и без таковых (случайные поры). Морфология пористой структуры и происходящие в ней изменения после отжига изучались с помощью электронного и оптического микроскопов. Показано, что в зависимости от диаметра пор и температуры обработки происходит сглаживание поверхности пор, закрытие пор и образование поверхностной корки, сфероидизация и распад цилиндрических пор на отдельные полые сферы, появление тонкой структуры и огранки. Показано, что минимальной поверхностной энергией обладают плоскости (111). Обнаружено, что при отжиге макропористого кремния в атмосфере инертного газа происходит интенсивное термическое травление, что проявляется в увеличении пористости или даже полном исчезновении пористого слоя на краю образца. Кроме того, при отжиге, особенно в области низких температур, наблюдается появление окисного налета в виде пленки, шариков или длинных нитей, образующих стекловату. Наблюдавшиеся особенности объясняются наличием в инертном газе следов окислителя, приводящего к образованию легко летучего SiO и продуктов реакции с его участием.8543 DOI: 10.21883/FTP.2017.09.44884.8543
  • Izabela Kuzma-Filipek. Sintering of Porous Silicon. In: Handbook of Porous Silicon, ed. L. Canham (Springer International Publishing, Switzerland, 2014) р. 599
  • T. Yonehara, K. Sakaguchi, N. Sato. Appl. Phys. Lett., 64 (16), 2108 (1994)
  • N. Sato, K. Sakaguchi, K. Yamagata, Y. Fujiyama, T. Yonehara. J. Electrochem. Soc., 142, 3116 (1995)
  • R. Brendel, K. Feldrapp, R. Horbert, R. Auer. Phys. Status Solidi A, 197, 497 (2003)
  • R. Brendel. Jpn. J. Appl. Phys., 40, pt. 1, 4431 (2001)
  • G. Muller, M. Nerding, N. Ott, H.P. Strunk, R. Brendel. Phys. Status Solidi A, 197, 93 (2003)
  • N. Ott, M. Nerding, G. Muller, R. Brendel, H.P. Strunk. J. Appl. Phys., 95, 497 (2004)
  • I. Mizushima, T. Sato, S. Taniguchi, Y. Tsunashima. Appl. Phys. Lett., 77, 3290 (2000)
  • T. Sato, I. Mizushima, S. Taniguchi, K. Takenaka, S. Shimonishi, H. Hayashi, M. Hatano, K. Sugihara, Y. Tsunashima. Jpn. J. Appl. Phys., 43, 12 (2004)
  • D. Hernandez, T. Trifonov, M. Gari n, R. Alcubilla. Appl. Phys. Lett. 102, 172102 (2013)
  • M. Garin, D. Hernandez, T. Trifonov, D. Cardador, R. Alcubilla. 28th Eur. Photovoltaic Solar Energy Conf. and Exhibition (Paris, France, 2013) p. 933
  • M.E. Keeffe, C.C. Umbach, J.M. Blakely. J. Phys. Chem. Solids, 55, 965 (1994)
  • H. Kuribayashi, R. Hiruta, R. Shimizu, K. Sudoh, H. Iwasaki. Jpn. J. Appl. Phys., 43 (4A), L 468 (2004)
  • V. Depauw, O. Richard, H. Bender, I. Gordon, G. Beaucarne, J. Poortmans, R. Mertens, J.-P. Celis. Thin Sol. Films, 516, 6934 (2008)
  • V. Depauw, I. Gordon, G. Beaucarne, J. Poortmans, R. Mertens, J.-P. Celis. J. Appl. Phys., 106, 033516 (2009)
  • Y. Kumagai, K. Namba, T. Komeda, Y. Nishioka. J. Vac. Sci. Technol. A, 16, 1775 (1998)
  • V. Lehmann. Electrochemistry of Silicon (Wiley-VCH, 2002)
  • Н.Е. Преображенский, Е.В. Астрова, С.И. Павлов, В.Б. Воронков, А.М. Румянцев, В.В. Жданов. ФТП, 51, 79 (2017)
  • T. Suzuki. J. Appl. Phys., 88, 6881 ( 2000)
  • F.W. Smith, G. Ghidini. J. Electrochem. Soc.: Sol. St. Sci. Technol., 129, 1300 (1982)
  • Н.А. Торопов, В.П. Барзаковский. Высокотемпературная химия силикатных и других окисных систем (М.-Л., Изд-во АН СССР, 1963)
  • Я.Е. Гегузин, Ю.С. Кагановский. Диффузионные процессы на поверхности кристалла (М., Энергоатомиздат, 1984)
  • D.J. Eaglesham, A.E. White, L.C. Feldman, N. Moriya, D.C. Jacobson. Phys. Rev. Lett., 70, 1643 (1993)
  • K. Sudoh, H. Iwasaki, R. Hiruta, H. Kuribayashi, R. Shimizu. J. Appl. Phys., 105, 083536 (2009)
  • Я.Е. Гегузин. Физика спекания 2-е изд. (М., Наука, 1984)
  • T. Muller, D. Dantz, W.V. Ammon, J. Virbulis, U. Bethers. ECS Transactions, 2, 363 (2006)
  • Б.И. Болтакс. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках (Л., Наука, 1972).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.