Вышедшие номера
Влияние типа проводимости и уровня легирования кристаллов кремния на размеры каналов пор, формирующихся в них при анодном травлении в растворах плавиковой кислоты
Переводная версия: 10.1134/S1063784219100268
Фрейман В.М.1, Зегря Г.Г.1, Улин В.П.1, Зегря А.Г.1, Улин Н.В.1, Михайлов Ю.М.2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия
Email: zegrya@theory.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 11 марта 2019 г.
В окончательной редакции: 11 марта 2019 г.
Принята к печати: 25 марта 2019 г.
Выставление онлайн: 19 сентября 2019 г.

Обсуждены причины разнонаправленного влияния изменений концентраций свободных носителей заряда в кристаллах кремния p- и n-типа проводимости на поперечные размеры пор, образующихся в них в результате анодного травления в растворах плавиковой кислоты, а также влияния на размер пор плотности анодного тока. Наблюдаемые зависимости объясняются исходя из представлений об электрохимическом порообразовании в кристаллах полупроводников, как о самоорганизующихся кооперативных процессах, сопровождающихся инжекцией электронов из области химической реакции на фронте продвижения пор. Различия в размерах пор, формирующихся при одинаковых плотностях тока в кристаллах, различающихся типом и концентрациями свободных носителей заряда, связываются с эффективной температурой фронта кооперативной химической реакции на дне прорастающих пор. Эта температура, в свою очередь, коррелирует с величиной плотности мощности тепловой энергии, выделяемой в приповерхностной области травящегося кристалла либо вследствие рекомбинационных процессов, для полупроводника p-типа проводимости, либо процессов прямой или опосредованной передачи энергии горячих электронов колебаниям решетки в случае полупроводника n-типа проводимости. Проведены расчеты характерных времен релаксации инжектируемых неравновесных электронов в зависимости от концентраций основных носителей заряда в кристаллах кремния обоих типов проводимости и соответствующих им толщин областей релаксационного энерговыделения. Выявленные закономерности концентрационных изменений плотности мощности тепловыделения в прифронтальной области травящихся кристаллов кремния p- и n-типа проводимости хорошо согласуются с наблюдаемыми изменениями размеров прорастающих в них пор. Ключевые слова: пористый кремний, размер пор, кооперативный процесс, инжекция носителей заряда, энерговыделение.