"Физика и техника полупроводников"
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
  1. Izabela Kuzma-Filipek. Sintering of Porous Silicon. In: Handbook of Porous Silicon, ed. L. Canham (Springer International Publishing, Switzerland, 2014) р. 599
  2. T. Yonehara, K. Sakaguchi, N. Sato. Appl. Phys. Lett., 64 (16), 2108 (1994)
  3. N. Sato, K. Sakaguchi, K. Yamagata, Y. Fujiyama, T. Yonehara. J. Electrochem. Soc., 142, 3116 (1995)
  4. R. Brendel, K. Feldrapp, R. Horbert, R. Auer. Phys. Status Solidi A, 197, 497 (2003)
  5. R. Brendel. Jpn. J. Appl. Phys., 40, pt. 1, 4431 (2001)
  6. G. Muller, M. Nerding, N. Ott, H.P. Strunk, R. Brendel. Phys. Status Solidi A, 197, 93 (2003)
  7. N. Ott, M. Nerding, G. Muller, R. Brendel, H.P. Strunk. J. Appl. Phys., 95, 497 (2004)
  8. I. Mizushima, T. Sato, S. Taniguchi, Y. Tsunashima. Appl. Phys. Lett., 77, 3290 (2000)
  9. 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)
  10. D. Hernandez, T. Trifonov, M. Gari n, R. Alcubilla. Appl. Phys. Lett. 102, 172102 (2013)
  11. M. Garin, D. Hernandez, T. Trifonov, D. Cardador, R. Alcubilla. 28th Eur. Photovoltaic Solar Energy Conf. and Exhibition (Paris, France, 2013) p. 933
  12. M.E. Keeffe, C.C. Umbach, J.M. Blakely. J. Phys. Chem. Solids, 55, 965 (1994)
  13. H. Kuribayashi, R. Hiruta, R. Shimizu, K. Sudoh, H. Iwasaki. Jpn. J. Appl. Phys., 43 (4A), L 468 (2004)
  14. V. Depauw, O. Richard, H. Bender, I. Gordon, G. Beaucarne, J. Poortmans, R. Mertens, J.-P. Celis. Thin Sol. Films, 516, 6934 (2008)
  15. V. Depauw, I. Gordon, G. Beaucarne, J. Poortmans, R. Mertens, J.-P. Celis. J. Appl. Phys., 106, 033516 (2009)
  16. Y. Kumagai, K. Namba, T. Komeda, Y. Nishioka. J. Vac. Sci. Technol. A, 16, 1775 (1998)
  17. V. Lehmann. Electrochemistry of Silicon (Wiley-VCH, 2002)
  18. Н.Е. Преображенский, Е.В. Астрова, С.И. Павлов, В.Б. Воронков, А.М. Румянцев, В.В. Жданов. ФТП, 51, 79 (2017)
  19. T. Suzuki. J. Appl. Phys., 88, 6881 ( 2000)
  20. F.W. Smith, G. Ghidini. J. Electrochem. Soc.: Sol. St. Sci. Technol., 129, 1300 (1982)
  21. Н.А. Торопов, В.П. Барзаковский. Высокотемпературная химия силикатных и других окисных систем (М.-Л., Изд-во АН СССР, 1963)
  22. Я.Е. Гегузин, Ю.С. Кагановский. Диффузионные процессы на поверхности кристалла (М., Энергоатомиздат, 1984)
  23. D.J. Eaglesham, A.E. White, L.C. Feldman, N. Moriya, D.C. Jacobson. Phys. Rev. Lett., 70, 1643 (1993)
  24. K. Sudoh, H. Iwasaki, R. Hiruta, H. Kuribayashi, R. Shimizu. J. Appl. Phys., 105, 083536 (2009)
  25. Я.Е. Гегузин. Физика спекания 2-е изд. (М., Наука, 1984)
  26. T. Muller, D. Dantz, W.V. Ammon, J. Virbulis, U. Bethers. ECS Transactions, 2, 363 (2006)
  27. 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.