Структурные и оптические свойства нанокластеров кремния в матрице субоксида кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Маслова, Наталья Евгеньевна

• Маслова, Наталья Евгеньевна
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Маслова, Наталья Евгеньевна

Список используемых сокращений и обозначений.

Введение.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Методы формирования кремниевых нанокластеров.

1.2.Методы диагностики структурных свойств нанокристаллического кремния.

1.3. Метод спектроскопии комбинационного рассеяния света для исследования полупроводниковых наноструктур.

1.4. Диагностика слоев наноструктурированного кремния методами оптической спектроскопии поглощения и отражения.

1.5. Влияние квантового размерного эффекта на электронные и оптические свойства кремния.

1.6. Особенности структурных и оптических свойств нанокристаллов кремния, сформированных в слоях субоксида кремния.

1.7. Выводы из обзора литературы и постановка задачи.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Исследуемые образцы.

2.2. Методика проведения измерений.

2.2.1. Просвечивающая электронная микроскопия.

2.2.2. Оптическая спектроскопия поглощения и отражения.

2.2.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния.

2.2.4. Фотолюминесценция.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Исследование структуры образцов с помощью ПЭМ.

3.2. Исследование слоев субоксида кремния с нанокристаллами кремния методами оптической спектроскопии отражения и поглощения.

3.2.1. Исследование образцов методом спектроскопии отражения в УФ, видимом и ИК-диапазонах.

3.2.2. Определение состава пленок из данных ИК-спектроскопии.

3.3. Определение среднего размера наночастиц с помощью спектроскопии КРС.

3.4. Фотолюминесцентные свойства слоев с нанокластерами кремния.

3.5. Модель структурно-фазовых трансформаций в слоях субоксида кремния, подвергнутых высокотемпературному отжигу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурные и оптические свойства нанокластеров кремния в матрице субоксида кремния»

Актуальность работы

В последнее время активно развивается технология формирования полупроводниковых наноструктур и ведутся работы по всестороннему изучению их физических свойств. Это обусловлено рядом факторов, в частности, потребностями в совершенствовании материальных основ информационной техники и возможностями обнаружения новых физических явлений, в том числе, в уже хорошо изученных веществах. Учитывая, что кристаллический кремний (c-Si) является базовым материалом современной микроэлектроники и компьютерной техники, пристальное внимание уделяется изучению кремниевых нанокристаллов (ис-Si), свойства которых существенно отличаются от таковых для объемных фаз монокристаллического (c-Si) и аморфного (a-Si) кремния [1]. Установлено, что наряду с квантовым размерным эффектом, значительную роль для свойств нанокристаллических кремниевых систем могут играть электронные и колебательные состояния на развитой поверхности ис-Si. Свойства таких состояний в значительной степени определяются тем, в какой матрице расположены нанокристаллы. Более того, через твердотельную матрицу может осуществляться электрическое или оптическое возбуждение ис-Si, что необходимо для их применений при создании нового класса светоизлучающих устройств, совместимых с планарной кремниевой технологией интегральных схем. В качестве одного из основных материалов для светоизлучающих устройств рассматривается нанокомпозит wc-Si/SiC>2, представляющий собой ансамбль ис-Si, внедренный в аморфную матрицу оксида кремния [2]. Следует отметить, что ис-Si с размерами 2-5 нм, как правило, демонстрируют высокую эффективность люминесценции [3], что выгодно отличает их от c-Si, для которого, вследствие непрямозонности данного полупроводника, вероятность излучательной рекомбинации носителей заряда мала. При этом в качестве перспективных систем предлагается использовать структуры частично или полностью аморфных нанокластеров кремния (ac-Si), для формирования которых, как правило, требуются меньшие температуры отжига [4]. Установлено, что образцы с ac-Si в легированной эрбием оксидной матрице могут обладать лучшими люминесцентными свойствами, чем структуры с нанокристаллами [5]. В то же время, несмотря на большие усилия по разработке 4 кремниевых светоизлучающих диодов [2,3], их эффективность пока не недостаточна для практических применений. Одной из причин этого является то, что инжекция носителей заряда в яс-БУБЮг структурах затруднена [2]. Для решения данной проблемы необходима оптимизация размеров нанокристаллов, их концентрации в активном слое, а также правильный выбор твердотельной матрицы, обеспечивающей высокую эффективность и стабильность люминесцентных характеристик. Направлением решения данной задачи является создание структур с концентрацией кремниевых нанокластеров выше так называемого порога перколяции, который для трехмерного случая составляет около 16 % по объему [6]. Все это требует как разработки новых способов формирования систем на основе нанокластеров кремния, так и развития методов исследования их свойств. Перспективными методами создания структур с высокой концентрацией люминесцирующих кремниевых нанокластеров являются высокотемпературный отжиг слоев субоксида кремния [7], а также химическое травление слоев микрокристаллического кремния [8]. В качестве эффективных инструментов исследования таких систем широко используются бесконтактные оптические методы, позволяющие определять как состав, так и структурные характеристики нанокомпозитных материалов на основе кремния [9-11].

К моменту постановки данного диссертационного исследования в научной литературе отсутствовали систематические данные о влиянии структурных характеристик систем на основе кремниевых нанокластеров в матрице оксида кремния на их оптические и люминесцентные свойства. Несмотря на то, что такого типа системы, полученные высокотемпературным отжигом слоев субоксида кремния, исследовались в ряде работ, полная картина процессов формирования нанокластеров кремния и их трансформация в структуры нанокристаллов до сих пор отсутствует. В то же время, такая информация крайне важна для разработки светоизлучающих устройств на основе кремниевых наноструктур.

Все это обусловливает актуальность задачи по одновременному неразрушающему исследуемый образец определению фазового состава многофазных пленок и среднего размера образующихся в них наночастиц. Поэтому целью данной работы являлось исследование структурных и оптических свойств нанокластеров кремния в матрице субоксида кремния при различных 5 концентрациях нанокластеров, а также разработка моделей физических процессов, протекающих в таких системах, при высокотемпературном отжиге и фотов озбуждении.

В работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать влияние параметров высокотемпературного отжига на структурные и оптические свойства слоев субоксида кремния с целью нахождения характерных температур формирования аморфных нанокластеров кремния, их кристаллизации и последующей трансформации в систему связанных нанокристаллов.

2. Разработать методику неразрушающего контроля структурных свойств слоев субоксида кремния, включая определение индекса стехиометрии, объемной доли фаз аморфного и кристаллического кремния и среднего размера нанокристаллов.

3. Исследовать роль подложки и температуры отжига слоев субоксида кремния на структурные и фотолюминесцентные свойства образующихся нанокристаллов кремния.

4. Изучить зависимость фотолюминесцентных свойств аморфных и кристаллических нанокластеров кремния от их концентрации в слоях субоксида кремния с целью выявления роли перколяции в системах связанных нанокластеров кремния.

5. Исследовать возможность формирования слоев, содержащих высокую концентрацию люминесцирующих нанокластеров кремния, при помощи термического отжига слоев аморфного кремния.

Для решения поставленных задач был применен комплекс методов исследования, включающий просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), оптическую спектроскопию отражения и поглощения, инфракрасную (ИК) Фурье-спектроскопию, спектроскопию комбинационного рассеяния (КРС) и метод фотолюминесценции (ФЛ).

Научная новизна результатов, полученных в диссертации:

1. Впервые экспериментально исследованы закономерности формирования систем связанных аморфных и кристаллических нанокластеров кремния в матрице субоксида кремния при ее высокотемпературном отжиге и предложено объяснение их фотолюминесцентных свойств в рамках теории перколяции.

2. Предложен и реализован метод одновременного экспериментального нахождения объемной доли и средних размеров кремниевых нанокристаллов в слоях субоксида кремния по спектрам ИК поглощения и комбинационного рассеяния света.

3. Обнаружено уменьшение времени жизни фотолюминесценции нанокристаллов кремния при увеличении их концентрации выше порога перколяции, что указывает на возможность миграции экситонов по системе связанных нанокристаллов.

4. Предложен новый метод формирования слоев люминесцирующих нанокластеров кремния посредством быстрого термического отжига аморфного кремня в комбинации с химическим травлением.

Автор защищает:

1. Вывод о наличии пороговых значений концентраций аморфных и кристаллических нанокластеров кремния в матрице субоксида кремния, при которых происходит образование систем связанных нанокластеров с возможностью перколяции по ним фотовозбужденных носителей заряда.

2. Новые результаты по зависимости объемной доли и средних размеров нанокристаллов кремния в слоях субоксида кремния от температуры отжига данных структур, приготовленных на подложках из кварца и сапфира.

3. Вывод о зависимости времен жизни фотолюминесценции нанокристаллов кремния от концентрации последних в матрице субоксида кремния.

4. Предложенный метод формирования слоев люминесцирующих кремниевых нанокристаллов посредством быстрого термического отжига аморфного кремния с последующим химическим травлением.

Научная и практическая ценность:

Получены новые результаты, характеризующие зависимость структурных и оптических свойств ансамблей нанокластеров кремния от условий их формирования, и дано объяснение полученных данных в рамках единой модели структурно-фазовых трансформаций с учетом возможной перколяции фотовозбужденных носителей заряда по системам связанных нанокластеров. Особую практическую значимость имеет предложенный способ одновременного определения фазового состава пленки и среднего размера образующихся в ней наночастиц. Такого рода информация может быть полезна при создании светоизлучающих структур, совместимых с планарной кремниевой технологией микроэлектроники.

Апробация работы

Результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 17 работах, из которых 7 - статьи в научных журналах и сборниках (см. список публикаций) и 10- тезисы докладов в материалах конференций. Апробация проходила на следующих конференциях: XII Международный симпозиум "Нанофизика и Наноэлектроника", Нижний Новгород, Россия, 10-14 марта 2008; SED WAL Workshop, Levico Terme - Trento, Italy, 13-15 April 2008; E-MRS 2008 Spring Meeting, Strasbourg, France, May 26-30, 2008; XI Международная конференция "Физика диэлектриков" (Диэлектрики - 2008), Санкт-Петербург, 2008; 17th International Laser Physics Workshop Trondheim, Norway, June 30 - July 4, 2008; International Conference "Advanced Laser Technologies" (ALT'08), Siofok, Hungary, September 13 - 18, 2008; 4th International Conference on Materials Science and Condensed Matter Physics, Chisinau, Moldova, September 23-26, 2008; X International Conference ILLA/LTL, Bulgaria, Smolyan, 18-22 October 2009; XIII Международная научная конференция «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул», г. Звенигород, Ершово, Московская область, 5-9 октября 2009.

Основные результаты работы опубликованы в следующих статьях:

AI. D.M. Zhigunov, V.N. Seminogov, V.Yu. Timoshenko, V.l. Sokolov, V.N. Glebov, N.E. Maslova, O.A. Shalygina, S.A. Dyakov, P.K. Kashkarov, V.Ya. Panchenko, "Effect of Thermal Annealing on Structural and Photoluminescence Properties of Silicon-rich Silicon Oxides" // Physica E, 2009, v. 41, pp. 1006-1009.

А2. JLA. Головань, И.О. Джунь, А.Е. Докукина, С.В. Заботнов, А.А. Ежов, П.К. Кашкаров, Н.Е. Маслова, И.О. Остапенко, В.И. Панов, В.Ю. Тимошенко, "АСМ исследования наночастиц, формирующихся при модифицировании поверхности кремния фемтосекундными лазерными импульсами" // Изв. РАН, сер. физическая, 2009, т. 73, № 1, с. 43-45.

A3. В.Н. Семиногов, В.И. Соколов, В.Н. Глебов, A.M. Малютин, Е.В. Троицкая, С.И. Молчанова, А.С. Ахманов, В .Я. Панченко, В.Ю. Тимошенко, Д.М. Жигунов, П.А. Форш, О.А. Шалыгина, Н.Е. Маслова, С.С. Абрамчук, П.К. Кашкаров, "Исследование структурно-фазовых трансформаций и оптических свойств композитов на основе нанокластеров кремния в матрице оксида кремния" // Дин. сложн. сист., 2009, №2, т.З, с. 3-16.

А4. Y.T. Taurbayev, V.Yu. Timoshenko, N.E. Maslova, K.A. Gonchar, K.K. Dihanbayev, V.E. Nikulin, E.A. Svanbayev, and T.I. Taurbayev, "Formation of luminescent nanocrystalline silicon films from a-Si:H by using rapid thermal annealing and wet chemical etching" // Вестник КазНУ, серия физическая, 2009, №4, с. 67-72.

А5. V.Yu. Timoshenko, K.A. Gonchar, N.E. Maslova, Y.T. Taurbayev and T.T. Taurbayev, "Electrochemical nanostructuring of semiconductor wafers by capillary-force-assisted method" // Int. Journal of Nanoscience, 2010, v. 9, No. 2, pp. 1-5.

A6. Н.Е. Маслова, А.А. Антоновский, Д.М. Жигунов, В.Ю. Тимошенко,

B.Н. Глебов, В.Н. Семиногов, "Исследование нанокристаллов кремния в слоях субоксида кремния методом комбинационного рассеяния света" // ФТП, 2010, №8, с. 1074-1077.

А7. В.Н. Семиногов, В.И. Соколов, В.Н. Глебов, A.M. Малютин, Е.В. Троицкая,

C.И. Молчанова, А.С. Ахманов, В.Я. Панченко, В.Ю. Тимошенко, Д.М. Жигунов, П.А. Форш, О.А. Шалыгина, Н.Е. Маслова, П.К. Кашкаров, "Перколяционный анализ структурных превращений и образование нанокластеров кремния при термическом отжиге пленок SiO*" // Перспективные материалы, 2010, № 8 (принята к печати).

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Маслова, Наталья Евгеньевна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе были изучены оптические свойства нанокластеров кремния, сформированных в результате термического отжига, и выявлены основные закономерности влияния структурных параметров образцов и концентрации нанокластеров в них на оптические свойства таких систем. Были получены следующие основные результаты:

1. С использованием комплекса экспериментальных методов изучено влияние термического отжига на процесс формирования кремниевых нанокластеров в слоях субоксида кремния 8ЮЛ (1<х<2) и выявлены следующие закономерности: при температурах отжига до 600 °С происходит образование фазы аморфного кремния; при температурах отжига до 900 °С формируются цепочки аморфных нанокластеров кремния, по которым возможно движение носителей заряда; при температурах отжига около 1000 °С начинается образование нанокристаллов кремния; при температурах отжига более 1100 °С формируются цепочки нанокристаллов, по которым возможна миграция экситонов; при температурах больше или порядка 1200 °С происходит укрупнение (коалесценция) нанокристаллов кремния.

2. Из данных ИК-спектроскопии поглощения на кремний-кислородных связях установлено, что объемная доля фазы кремния увеличивается с 0 до 30 % для слоев БЮ* (х»1) при увеличении температуры отжига от 200 до 1200 °С. Указанные изменения фазового состава слоев приводят к изменению эффективного показателя преломления в УФ, видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра.

3. Из данных спектроскопии комбинационного рассеяния света с использованием методики одновременного определения средних размеров и объемной доли нанокристаллов кремния установлено, что средние размеры нанокристаллов увеличиваются с 4 нм до 7 нм, а их объемная доля возрастает до 17% при увеличении температуры отжига слоев БЮ* (х ~ 1) от 950 до 1200 °С. Обнаруженное увеличение размеров нанокристаллов при максимальных температурах отжига объяснено эффектом слияния коалесценции) близкорасположенных контактирующих нанокристаллов кремния в процессе отжига.

4. Обнаружено влияние подложки на процесс формирования нанокристаллов кремния при высокотемпературном отжиге слоев SiO* (х ~ 1). По данным спектроскопии комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции, установлено, что при использовании в качестве подложки пластин сапфира средние размеры нанокристаллов на 10-15% больше, чем для слоев, сформированных на кварцевых подложках, что может быть объяснено влиянием механических напряжений, стимулирующих диффузию атомов кремния при высокотемпературном отжиге.

5. Выявлена немонотонная зависимость интенсивности и положения максимума спектра ФЛ, измеренной в спектральном диапазоне от 500 до 1100 нм в слоях SiO^(x«l), подвергнутых термическому отжигу при температурах 200-1200 °С. Локальный максимум такой зависимости при температуре около 600 °С можно объяснить ФЛ изолированных нанокластеров аморфного кремния, объемная доля которых в слоях достигает перколяционного порога (« 16%). При дальнейшем увеличении температуры отжига объемная доля превышает указанное выше значение, что приводит к возможности протекания заряда по системе контактирующих нанокластеров, а, следовательно, к уменьшению интенсивности их ФЛ. Установлено, что наибольшего значения интенсивность ФЛ достигает при температурах 1000- 1050 °С, обеспечивающих формирование системы нанокристаллов кремния, объемная доля которых приближается к перколяционному порогу. При температурах около 1200 °С интенсивность ФЛ снижается, что можно объяснить эффектом взаимовлияния нанокристаллов, которые при максимальных температурах отжига могут объединяться, образуя более крупные нанокристаллы.

6. Установлено, что времена жизни ФЛ нанокристаллов кремния зависят от их концентрации, уменьшаясь при увеличении последней, что можно объяснить взаимовлянием нанокристаллов, увеличивающим степень делокализации фотовозбужденных носителей заряда (экситонов). При увеличении объемной доли нанокристаллов в слоях вЮ* времена жизни экситонной ФЛ укорачиваются, а степень неэкспоненциальности кинетик ФЛ возрастает, что объясняется эффектом миграции экситонов по цепочкам взаимодействующих нанокристаллов с последующей безызлучательной рекомбинацией на дефектах.

7. Впервые продемонстрировано, что слои люминесцирующих нанокристаллов кремния с характерными размерами от 4 до 8 нм и объемной долей от 40 до 90 % могут быть сформированы кратковременным высокотемпературным (900-950 °С) отжигом с последующим химическим травлением в растворах на основе плавиковой кислоты. Исследование спектров и кинетик ФЛ указывает на то, что природой данной люминесценции является излучательная рекомбинация экситонов в нанокристаллах кремния с пассивированными поверхностными связями. * *

В заключение хочу выразить глубокую благодарность своему научному руководителю профессору В.Ю. Тимошенко за руководство работой и всестороннюю поддержку в процессе диссертационной работы. Также хочу поблагодарить В.Н. Глебова (ИПЛИТ ФИАН), М. Рицп (Япония) и профессора Т.И. Таурбаева (КНУ им. Аль-Фараби) за любезно предоставленные образцы кремниевых наноструктур в матрице субоксида кремния, а также В.Н Семиногова за помощь в исследовании образцов кремниевых наноструктур в матрице субоксида кремния, многократные обсуждения по физике процессов, протекающих в исследуемых структурах, С.А. Абрамчука за помощь в экспериментах, связанных с ПЭМ, Д.М. Жигунова за полезные и плодотворные дискуссии по теме диссертации, аспиранта С.А. Дьякова и студента К.А. Гончара за помощь в люминесцентных измерениях. Выражаю свою благодарность заведующему кафедрой общей физики и молекулярной электроники профессору П.К. Кашкарову за предоставленную возможность выполнения диссертационного исследования, а также всем сотрудникам кафедры за доброе отношение и помощь на протяжении всех лет обучения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Маслова, Наталья Евгеньевна, 2010 год

1. Н.Н. Герасименко, Ю.Н. Пархоменко, Кремнии — материал ианоэлектроники, М. Техносфера, 2007, 352 с.

2. N. Daldosso, L. Pavesi "Nanosilicon photonics" // Laser & Photon. Rev., 2009, v.3, pp.508-534.

3. A.G.Cullis, L.T.Canham, P.D.G. Calcott "The structural and luminescence properties of porous silicon" // J.Appl. Phys, 1997, v.82, pp.909-964.

4. F. Iacona et al. "Formation and evolution of luminescent Si nanoclusters produced by thermal annealing of SiOx films" // J. Appl. Phys., 2004, v. 95, № 7, pp.3723-3733.

5. С.А.Дьяков, Д.М.Жигунов, В.Ю.Тимошенко "Особенности фотолюминесценции 1 ионов эрбия в структурах с аморфными и кристаллическими нанокластерами кремния в матрице диоксида кремния" // ФТП, 2010, т.44, с.486-490.

6. R. Tsu et al. "Critical volume fraction of crystallinity conductivity percolation in phosphorus-doped Si:F:H alloys" //Appl. Phys. Lett., 1982, v. 40, № 6, pp. 534-535.

7. M. Zacharias et al. "Size-controlled highly luminescent silicon nanocrystals: A Si0/Si02 superlattice approach" // Appl. Phys. Lett., 2002, v. 80, pp. 661-663.

8. I. Solomon et al. "Intense photoluminescence of thin films of porous hydrogenated microcrystalline silicon"//J.Appl.Phys., 2008, v. 103, pp. 083108-1 083108-4.

9. M Nakamura et al. "Infrared absorption spectra and compositions of evaporated silicon oxides (SiOx)" // Sol. Stat. Comm., 1984, v. 50, pp. 1079-1081.

10. В.Г. Голубев и др. "Спектры рамановского рассеяния и электропроводность тонких пленок кремния со смешанным аморфно-кристаллическим составом: определение объемной доли нанокристалической фазы" // ФТТ, 1997, т. 39, с. 1348-1353.

11. С. В. Гайслер и др. "Анализ рамановских спектров аморфно-нанокристаллических пленок кремния" // ФТТ, 2004, т. 46., с. 1023-1025.

12. Yu. Ishikawa, N. Shibata, S. Fukatsu "Fabrication of highly oriented Si:Si02 nanoparticles using low energy oxygen ion implantation during Si molecular beam epitaxy" // Apll. Phys. Lett., 1996, v. 68, № 16, pp. 2249-2251.

13. H.Z. Song, X.M. Bao, N.S. Li, X.L. Wu "Strong ultraviolet photoluminescence from silicon oxide films prepared by magnetron sputtering" // Appl. Phys. Lett., 1998, v. 72, № 3, pp. 356-358.

14. T. Shimizu-Iwayama et al "Optical properties of silicon nanoclusters fabricated by ion implantation" // J. Appl. Phys., 1998, v. 83, №11, pp. 6018-6022.

15. Ю. В. Афанасьев, О. H. Крохин, "Газодинамическая теория воздействия излучения лазера на конденсированные среды" // Труды ФИ АН СССР, 1970, т. 52, с. 118-170.

16. L. Patrone et al "Photoluminescence of silicon nanoclusters with reduced size dispersion produced by laser ablation" // J. Appl. Phys., 2000, v. 87, № 8, pp. 3829-3837.

17. B.H. Буримое, A.H. Жерихин, B.JI. Попков "" // Квант, электр., 1996, т. 23, с. 73-75.

18. T. Inokuma et al "Optical properties of Si clusters and Si nanocrystallites in high-temperature annealed SiOx films" Hi. Appl. Phys., 1998, v. 83, № 4, pp. 2228-2234.

19. M. Dovrat et al "Radiative versus nonradiative decay processes in silicon nanocrystals probed by time-resolved photoluminescence spectroscopy" // Phys. Rev. B, 2004, v. 69, № 15, pp. 155311-1 155311-8.

20. A. H. Карпов и др. "Формирование SiOx-слоев при плазменном распылении Si- и 8Ю2мишеней" // ФТП, 2008, т. 42, вып. 6, с. 753-758.

21. V. Lehmann, R. Stengl, A. Luigar "On the morphology and the electrochemical formation mechanism of mesoporous silicon" // Mat. Sci. Eng. B, 2000, v. 69-70, pp. 1122.

22. J. Rouquerol et al "Recommendations for the characterization of porous solids" // Pure&Appl. Chem., 1994, v. 66, № 8, pp. 1739-1758.

23. R.L. Smith, S.D. Collins "Porous silicon fonnation mechanisms" // J. Appl. Phys., 1992, v. 71, №8, pp. R1-R22.

24. K.H. Jung, S. Shih, D.L. Kwong "Developments in luminescent porous Si" // J. Electrochem. Soc., 1993, v. 140, № 10, pp. 3016-3064.

25. Я. С. Уманский, Рентгенография металлов и полупроводников, М., 1969, с. 496.

26. Д.В. Штанский "Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения в нанотехнологических исследованиях" // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.М. Менделеева,2002, т. XLV1, № 5, с. 81-90.

27. А.Н. Полянкевич, Электронные микроскопы, Киев, 1976, с.

28. В.В. Ратников и др "Рентгеновская дифрактометрия и электронная микроскопия слоев пористого Si на разных стадиях окисления на воздухе" // ФТТ, 2009, т. 51, вып. 51, с. 2289-2295.

29. В.Л. Миронов, Основы сканирующей зондовой микроскопии, Москва, Техносфера, 2004, с. 144.

30. В. М. Корнилов, А.Н. Лачинов, "К вопросу о модификации поверхности кремния при ее исследовании методом сканирующей туннельной микроскопии" // ФТП,2003, т. 37, вып. 3, с. 323-327.

31. В.М. Корнилов и др, "Сканирующая туннельная микроскопия структуры Si-SiCb: использование режима ошибки обратной связи при исследовании поверхности" // ФТП, 2009, т. 43, вып. 6, с. 850-853.

32. М. Кардона, Рассеяние света в твердых телах, М.: Мир, 1979, с. 379.

33. Н. J. Stolz, G. Abstreiter "Raman spectroscopy as a surface sensitive technique on semiconductors"//J. Vac. Sci. Tech., 1981, v. 19 issue 3, pp. 415—418.

34. Л.А. Головань, A.B. Зотеев, П.К. Кашкаров, В.Ю. Тимошенко "Исследование пористого кремния методами комбинационного рассеяния света и генерации второй гармоники" // Письма в ЖТФ, 1994, т. 20, вып. 8, с.37-41.

35. Jian Zi et al, "Raman shifts in nanocrystals" // Appl. Phys. Lett., 1996, v. 69, issue 2, pp. 200-202.

36. H. Campbel, P. M. Fauchet "The effect of microcrystal size and shape on the one phonon raman spectra of crystalline semiconductors" // Solid State Comm., 1986, v. 58, pp.739-743.

37. P. M. Fauchet and I. H. Campbell "Raman spectroscopy of low-dimensional semiconductors" // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci., 1988, v. 14, pp. S79-S101.

38. C.A. Ахманов, С.Ю. Никитин, Физическая оптика, М.: Наука, 2004, с. 654.

39. М. Кардона, Введение в физику полупроводников, М.: Физматлит, 2002, с. 440.

40. A. Compaan, М. С. Lee and G. J. Trott "Phonon population by nanosecond-pulsed Raman scattering in Si " // Phys. Rev B, 1985, v. 32, pp. 6731-6741.

41. С. Зи, Физика полупроводниковых приборов, М.: Мир, 1984, с. 455.

42. A. Compaan and Н. J. Trodahl "Resonance Raman scattering in Si at elevated temperatures" // Phys. Rev. B, 1984, v. 29, pp. 793-801.

43. G. E. Jellison, Jr. and F. A. Modine "Optical functions of silicon between 1.7 and 4.7 eV at elevated temperatures" // Phys. Rev. B, 1983, v. 27, pp. 7466 7472.

44. Ingrid De Wolf "Raman spectroscopy: about chips and stress" // J. Spectroscopy Europe, 2003, v. 15, issue 2, pp. 6-13.

45. P.A. Temple, C.E. Hathaway "Multiphonon Raman Spectrum of Silicon" // Phys. Rev. B, 1973, v. 7, pp. 3685-3697.

46. T.R. Hart, R.L. Aggarwal, Benjamin Lax "Temperature Dependence of Raman Scattering in Silicon" // Phys. Rev. B, 1970, v. 1, pp. 638-642.

47. Landolt-Bornstein "Numerical Data in Science and Technology" // Group 3, 1982, v. 17, Subvolume A, p. 43 48.

48. K.W. Adu et al, "Inhomogeneus laser heating and phonon confinement in silicon nanowires: A micro-Raman scattering study" // Phys.Rev. B, 2006, v. 73, pp. 155333-1 -155333-9.

49. U. Fano "Effects of Configuration Interaction on Intensities and Phase Shifts" // Phys. Rev., 1961, v. 124, № 6, pp. 1866-1878.

50. F. Cerdeira, T.A. Fjeldly, M. Cardona "Effect of Free Carriers on Zone-Center Vibrational Modes in Heavily Doped p-type Si. II. Optical Modes" // Phys. Rev. B, 1973, v. 8, № 10, pp. 4734-4745.

51. Y. Kobayashi, M. Nakamura, T. Suzuki "Effect of heat treatment on residual stress and electron Hall mobility of laser annealed silicon-on-sapphire" // Appl. Phys. Lett., 1982, v. 40, № 12, pp. 1040-1042.

52. C. R. B. Miranda et al "Morphology and Stress Study of Nanostructured Porous Silicon as a Substrate for PbTe Thin Films Growth by Electrochemical Process" // Mat. Res., 2004, v. 7, № 4, pp. 619-623.

53. G.H. Li et al "Photoluminescence and Raman scattering of silicon nanocrystals prepared by silicon ion implantation into Si02 films" // J. Appl. Phys., 2000, v. 88, № 4, pp. 14391442.

54. D.J. Olego, H. Baumgart "Raman scattering characterization of the microscopic structure of semi-insulating polyciystallinr Si thin films" // J. Appl. Phys., 1988, v. 63, № 8, pp.2669-2673.

55. V. G. Baru et al "Optical properties of Si nanociystals prepared by magnetron sputtering" //Appl. Phys. Lett., 1996, v. 69, pp.4148-4150.

56. F. Moser, R. Beserman "Stress relief in heavily doped silicon layers" // J. Appl. Phys., 1983, v. 54, pp. 1033-1036.

57. H. Richter, Z.P. Wang, L. Ley "The one phonon Raman spectrum in microcrystalline silicon" // Sol. Stat. Comm., 1981, v. 39, pp. 625-629.

58. M. Fujii, S. Hayashi, K, Yamamoto "Raman scattering from quantum dots of Ge embedded in Si02 thin films" // Appl. Phys. Lett., 1990, v.57, pp. 2692-2694.

59. E. Bustarred, M.A. Hachicha "Experimental determination of the nanocrystalline volume fraction in silicon thin films from Raman spectroscopy" // Appl. Phys. Lett., 1988, v. 52, №20, pp. 1675-1677.

60. M. Balkanski, M. Nusimovici//Phys. Stat. Solid., 1964, v. 5, pp. 635.

61. М.Г. Лисаченко, E.A. Константинова, В.Ю. Тимошенко, П.К. Кашкаров "Особенности рекомбинации неравновесных носителей заряда в образцах кремния с различной морфологией наноструктур" // ФТП, 2002, т. 36, вып. 3, с. 344-348.

62. А.Н. Образцов, В.А. Караванский, X. Окуши, X. Ватанбе "Поглощение света и фотолюминесценция пористого кремния" // ФТП, 1998, т. 32, вып. 8, 1001-1005.

63. Кросс А., Введение в практическую инфракрасную спектроскопию, пер. с англ., 1961, М., с. 275.

64. M. Борн, Э. Вольф Основы оптики, М.: Наука, 1973, с. 651-653.

65. J.C. Maxwell Garnett "Colours in metal glasses and in metallic films" // Phil. Trans. R. Soc. Lond., 1904, v. 203, pp. 385-420.

66. D.A.G. Bruggeman "Berechnung verschiedener physicakalisher konstanten von heterogen substanzen" // Ann. Phys. (Leipzig), 1935, v. 24, pp. 634-664.

67. Ч. Китель, Введение в физику твердого тела", М.: Наука, 1978, с. 465-492.

68. J.E. Spanier, I.P. Herman "Use of hybrid phenomenological and statistical effective medium theories of dielectric functions to model the infrared reflectance of porous SiC films" // Phys. Rev. В., 2000, v. 61, № 15, pp. 10437-10449.

69. W.L. Bragg, A.B. Pippard "The form birefringence of macromolecules" // Acta Cryst., 1953, v. 6, pp. 865-867.

70. V. Lehmann, U. Gösele "Porous silicon formation: A quantum wire effect" // Appl. Phys. Lett., 1991, v. 58, № 8, pp. 856-858.

71. Sagnes et al "Optical absorption evidence of a quantum size effect in porous silicon" // Appl. Phys. Lett., 1993, v. 62, pp. 1155-1157.

72. D. Kovalev et al "The temperature dependence of the absorption coefficient of porous silicon" //J. Appl. Phys., 1996, v. 80, pp. 5978-5983.

73. D.B. Mawhinney, J. A. Glass, Jr., J. T. Yates, Jr. "FTIR Study of the Oxidation of Porous Silicon" //J. Phys. Chem. B, 1997, v. 101, pp. 1202-1206.

74. Theis W. "Optical properties of porous silicon" // Surf. Science Rep., 1997, v.29, pp.91-192.

75. К. Накамото, Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединении, М.: Мир, 1966, с. 412.

76. А. Borghei et al "Characterization of porous silicon inhomogeneties by high spatial resolution infrared spectroscopy" // Sol. Stat. Comm., 1993, v. 87, №1, pp.1-4.

77. Y.H. Xie et al "Luminescence and structural study of porous silicon films" // J. Appl. Phys., 1992, v.71, №5, pp.2403-2407.

78. J. Salonen, V-P. Lehto, E. Laine "Thermal oxidation of free-standing porous silicon films" // Appl Phys. Lett., 1997, v.70, pp. 637-639.

79. B.A. Данько и dp "Кинетика фазово-структурных преобразований в тонких пленках SiOx в процессе быстрого термического отжига" // ФТП, 2005, т. 39, вып. 10, с. 1239-1245.

80. И.П. Лисовский и др "Фазово-структурные превращения в пленках SiOx в процессе вакуумных термообработок" // ФТП, 2003, т. 37, вып. 1, с. 98-103.

81. L.P. Lisovskii et al "IR study of short-range and local order in SiC>2 and SiOx films" // J. Non-Cryst. Sol., 1995, v. 187, pp. 91-95.

82. P. Lisovskii et al "Structure of the modified surface layer formed by ion bombardment of Si02 films" // Thin Sol. Films, 1994, v. 247, pp. 264-270.

83. D. Kovalev et al "Optical Properties of Si Nanocrystals" // Phys. Stat. Sol. (b), 1999, v. 215, pp. 871-932.

84. В. А. Кульбачинский, Двумерные, одномерные, нульмерные структуры и сверхрешетки, М.: Физ. фак. МГУ, 1998, с. 162.

85. В.М. Луцкий, Т.Н. Пинскеп, Размерное квантование, М.: Наука, 1983, с. 56.

86. Lockwood D.J., Wang A., Bryskiewicz В "Optical absorption evidence for quantum confinement effects in porous silicon" // Sol. Stat. Comm., 1994, v. 89, № 7, pp. 587-589.

87. П.К. Кашкаров, В.Ю. Тимошенко, Оптика твердого тела и систем пониженной размерности, М., 2008, с. 192.

88. L.T. Canham "Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers" // Appl. Phys. Lett., 1990, v. 57, pp. 1046-1048.

89. V. Grivickas, P. Basmaji "Optical absorption in porous silicon of high porosity" // Thin Solid Films, 1993, v. 235, pp. 234-238.

90. M.H. Chan, S.K. So, K.W. Cheak "Optical absorption of free-standing porous silicon films" // J. Appl. Phys., 1996, v. 79, pp. 3273-3275.

91. Y. Kanemitsu et al "Microstructure and optical properties of free-standing porous silicon films: Size dependence of absorption spectra in Si nanometer-sized crystallites" // Phys. Rev. B, 1993, v. 48, pp. 2827-2831.

92. O. Bisi, S. Ossicini, L. Pavesi, "Porous silicon: a quantum stronge structure for silicon based optoelectronics" // Surface Science Report, 2000, v. 38, pp. 1-126.

93. A. Colli et al "Synthesis and optical properties of silicon nanowires grown by different methods" Hi. Appl. Phys. A, 2006, v. 85, pp. 247-253.

94. Z. G. Bai et al "Synthesis and photoluminescence properties of semiconductor nanowires" // Mater. Sci. Eng. B, 2000, v. 72, pp. 117-120.

95. К. В. Шалимова, Физика полупроводников, Москва, Энергоатомиздат, 1985, с. 390.

96. В. Л. Бонч-Бруевич., С. Г. Калашников, Физика полупроводников, М.: Наука, 1990, с. 679.

97. S.Tong et al "Visible electroluminescence from nanocrystallites of silicon films prepared by plasma enhanced chemical vapor deposition" // J. Appl. Phys. Lett., 1996, v. 69, pp. 596-598.

98. A. Polman "Erbium implanted thin film photonic materials" // J. Appl. Phys., 1997, v. 82, pp. 1-39.

99. J. Palm et al "Electroluminescence of erbium-doped silicon" // Phys. Rev. B, 1996, v. 54, pp. 17603-17615.

100. D. Pacifici et al "Modeling and perspectives of the Si nanocrystals-Er interaction for optical amplification" // Phys. Rev. B, 2003, v. 67, pp. 245301-245313.

101. A. Zunger, L.-W. Wang "Theory of silicon nanostructures" // Appl. Surf. Sci., 1996, v. 102, pp. 350-359.

102. M. Schmidt et al "Er doping of nanocrystalline-Si/SiCh superlattices" // Thin Sol. Film., 2001, v. 397, pp. 211-215.

103. L. Pavesi, M. Ceschini "Stretched-exponential decay of the luminescence in porous silicon" // Phys. Rev. B, 1993, v. 48, pp. 17625-17628.

104. R. Chen "Apparent stretched-exponential luminescence decay in crystalline solids"// J. Lumin., 2003, v. 102-103, pp. 510-518.

105. J. Linnros et al "Analysis of the stretched exponential photoluminescence decay from nanometer-sized silicon crystals in SiCV // J. Appl. Phys., 1999, v. 86, pp. 61286134.

106. Y. Kanemitsu "Photoluminescence spectrum and dynamics in oxidized silicon nanocrystals: A nanoscopic disorder system" // Phys. Rev. B, 1996, v. 53, pp. 1351513520.

107. B.M. Агранович, М.Д. Галанин, Перенос энергин электронного возбуждения в конденсированных средах, Москва, "Наука", 1978.

108. F. d'Acapito et al "Structure of Er-0 complexes in crystalline Si" // Phys. Rev. B, 2004, v. 69, pp. 153310-153314.

109. В. Смайт, Электростатика и электродинамика, М. Ин. Лит, 1954.

110. Y. S. Tang et al "Characteristics of rare-earth element erbium implanted in silicon" // Appl. Phys. Lett., 1989, v. 55, pp. 432-433.

111. M. Pophristic et al "Time-resolved photoluminescence measurements of quantum dots in InGaN multiple quantum wells and light-emitting diodes" // J. Appl. Phys., 1999, v. 86, pp. 1114-1118.

112. Б.М. Буллах и dp "О влиянии процесса окисления на эффективность и спектр люминесценции пористого кремния" // ФТП, 2006, т. 40, вып. 5, с. 614-620.

113. Р D J Calcott et al "Identification of radiative transitions in highly porous silicon" // J. Phys: Condens. Matter, 1993, v. 5, L91-L98.

114. Y. Kanemitsu, S. Okamoto "Resonantly excited photoluminescence from porous silicon: Effects of surface ocidation on resonant luminescence spectra" // Phys. Rev. B, 1997, v. 56, RI696-R1699.

115. G.G. Qin et al "Experimental evidence for luminescence from silicon oxide layers in oxidized porous silicon" // Phys. Rev. B, 1996, v. 54, pp. 2548-2555.

116. I.M. Chang, Y.F. Chen "Light emitting mechanism of porous silicon" // J. Appl. Phys., 1997, v. 82, pp. 3514-3518.

117. Yu.A. Skryshevskii, V.A. Skryshevskii "Thermally stimulated luminescence in porous silicon"//J. Appl. Phys., 2001, v. 89, pp. 2711-2714.

118. X.L. Wu et al "Stabilized electronic state and its luminescence at the surface of oxygen-passivated porous silicon" // Phys. Rev. B, 2000, v. 62, pp. R7759-R7762.

119. H.E. Корсунсукая и dp "Природа излучения пористого кремния, полученного химическим травлением" // ФТП, 2010, т. 44, № 1, с. 82-86.

120. B.C. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашев, Дефекты в кремнии и на его поверхности, М., Наука, 1990, с. 216.

121. G.F. Cerofolini, L. Meda "Physical Chemistry of, in and on Silicon", Berlin, 1989, p. 121.

122. H. Rinnet, M. Vergant, A. Burneau "Evidence of light-emitting amorphous silicon clusters confined in a silicon oxide matrix" // J. Appl. Phys., 2001, v. 89, № 1, pp. 237243.

123. L.A. Nesbit "Annealing characterization of Si-rich SiC>2 films" // Appl. Phys. Lett., 1985, v. 46, № 1, pp. 38-40.

124. В.И. Емельянов, B.H. Семиногов "Зависимость доли кристаллической фазы в системе нанокластеров Si в матрице от температуры отжига" // ПЖТФ, 2006, т. 32, в. 24, с. 18-23.

125. V. Paillard et al "Improved one-phonon confinement model for an accurate size determination of silicon nanocrystals" // J. Appl. Phys., 1999, v. 86, № 4, pp. 1921-1924.

126. A.T. Voutsas et al "Raman spectroscopy of amorphous and microcrystalline silicon films deposited by low-pressure chemical vapor deposition" // J. Appl. Phys., 1995, v. 78, № 12, pp. 6999-7006.