Гетероструктуры поликристаллический алмаз/кремний: тепловые свойства структуры и модификация кремния при осаждении алмаза тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Учреждение Российской академии наук ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.Н. Лебедева РАН

На правах рукописи

004615ИЭ» УДК 536.241 548.4

Аминев Денис Фагимович

Гстероструктуры поликристаллический алмаз/кремний: тепловые свойства структуры и модификация кремния при осаждении алмаза

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2010

- 2 ЛЕН 2010

004615058

Работа выполнена в Отделении физики твердого тела Учреждения Российской академии наук Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

доктор физико-математических наук Галкина Татьяна Ильинична кандидат физико-математических наук Клоков Андрей Юрьевич доктор физико-математических наук Маненков Александр Алексеевич, Институт общей физики РАН

кандидат физико-математических наук Инюшкин Александр Васильевич, Российский научный центр «Курчатовский институт»

Ведущая организация Физический факультет Московского

Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Защита состоится_декабря 2010 года в_часов на заседании ученого совета Д 002.023.03 при Учреждении Российской академии наук Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН по адресу: г. Москва, Ленинский пр., д. 53.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Учреждения Российской академии наук Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН, с авторефератом - на сайте института wvyw.lebedev.ru

Автореферат разослан «_»_2010 г.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу:

119991 г. Москва, Ленинский проспект, д. 53, ФИАН, отделение физики твердого тела.

Научный руководитель Научный консультант Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.023.03 д.ф.-м.н., проф.

Шиканов А.С

Общая характеристика работы. Актуальность работы.

В настоящее время достигнут значительный прогресс в развитии плазмохи-мического роста алмазов (chemical vapor deposition - CVD). Скорость роста пленки поликристаллического алмаза достигает десяти микрон в час [1], что обещает в скором времени достижение экономически рентабельных скоростей в десятки/сотни микрон в час. Таким образом, представляется возможным широкое использование алмаза по типу технологии «кремний на изоляторе» - КНИ (SOI) [2]. Обычно в качестве изолятора в устройствах, изготовляемых по этой технологии используется SÍO2, который обладает существенным недостатком -низкой теплопроводностью. Как известно, теплопроводность ориентированных алмазных пленок близка к теплопроводности алмаза типа Па - 2200 Вт/м К [3]. Таким образом, использование алмаза позволит изготавливать значительно более мощные и высокочастотные устройства по сравнению с обычной кремниевой микроэлектроникой, а также может оптимизировать стабильность работы уже существующих за счет улучшения теплоотвода [4].

Возможным препятствием для хорошего теплоотвода могут являться тепловые свойства тонкого промежуточного слоя между алмазной пленкой и кремниевой подложкой. Кроме того, напряжения, возникающие в кремниевой подложке при остывании после осаждения алмаза, могут привести к деградации микроэлектронных устройств. Таким образом, возможной проблемой при реализации данной концепции (кремний на алмазе — КНА) может являться граничное тепловое сопротивление алмазная пленка/кремниевая подложка, теплопроводность самой алмазной пленки, а также структурные и электронные свойства подложек кремния.

Следовательно, исследование тепловых свойств структуры CVD-алмаз/кремний, а также модификации кремниевой подложки после осаждения поликристаллических алмазных слоев является весьма актуальным.

Цель исследования: определить влияние условий плазмохимического процесса и способа подготовки поверхности кремниевой подложки на теплопроводность алмазной пленки и граничное тепловое сопротивление CVD-алмаз/кремний, а также на наличие напряжений в кремниевой подложке.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

1. Экспериментальное определение тепловых параметров многослойной структуры СУБ-алмаз/кремний в зависимости от технологических параметров СУБ-процесса и от способа предварительной подготовки поверхности кремниевой подложки.

2. Исследование возможной модификации кремниевой подложки с помощью измерения фотолюминесценции.

Научная новизна.

• Исследовано распространение тепла в гетероструктуре, состоящей из поликристаллической алмазной пленки, осажденной из углеводородной плазмы на ориентированную (100) кремниевую подложку. Для этого разработана методика измерения кинетики остывания тонкопленочного индиевого термометра, нанесенного на алмазную пленку, после нагрева на-носекундными импульсами азотного лазера. В рамках теории теплопроводности построена математическая модель релаксации тепла в полученной слоистой структуре с учетом межслоевых тепловых сопротивлений. Экспериментальные отклики сравнены с рассчитанными. Проведенный анализ позволил определить одновременно коэффициент теплопроводности алмазной пленки в направлении перпендикулярном росту и граничное тепловое сопротивление интересующего нас интерфейса алмаз/Б!.

• Найдено, что качество финишной обработки поверхности подложки практически не влияет на граничное тепловое сопротивление гетерогра-ницы С\ПЭ—алмаз/Э! при комнатных температурах (в пределах точности нашего эксперимента 3-10"9 (м2-К)/Вт, что превосходит точность похожих экспериментов, приводимых в литературе - 410"9 (м2-К)/Вт).

• Впервые определено значение граничного теплового сопротивления С\Т>-алмаз/кремний, которое составляет 3.910"8 (м2 К)/Вт, при температуре 80 К, что почти на порядок выше, чем при Т=298 К.

• Проведен анализ спектров низкотемпературной фотолюминесценции подложек кремния, подвергнутых различной финишной обработке (механиче-

ской полировке и химико-механической полировке приборного качества) после осаждения алмазной пленки.

• Показано, что в случае финишной обработки поверхности кремния приборного качества (device-grade) (предположительно в связи с более сильной адгезией), в кремниевой подложке возникают напряжения, релакси-рующие в виде дислокаций. Обнаружено, что в этом случае возникают линии дислокационного излучения, соответствующие плотности дислокаций ~ 104 см'2.

Практическая значимость.

• В работе впервые предложен и применён метод измерения тепловых свойств гетероструктуры полиалмаз/кремний. Сравнение экспериментальных данных кинетики остывания индиевого термометра с расчетными данными позволило одновременно определить значение коэффициента теплопроводности поликристаллической алмазной пленки и граничное тепловое сопротивление CVD-алмаз/кремний. Полученные значения тепловых параметров показывают, что CVD-алмазная пленка несмотря на отсутствие ярко выраженной текстуры может быть эффективным теплоотво-дом при комнатной температуре.

• В работе обнаружен новый эффект - показано, что осаждение поликристаллических алмазных пленок в СВЧ плазме на подложки кремния может приводить в определенных условиях к появлению дислокаций в кремнии вследствие, предположительно, напряжений термического характера в системе пленка-подложка, определяемых хорошей адгезией алмазных пленок. Более тщательное исследование условий возникновения дислокаций в кремнии необходимо для дальнейшего развития мощных кремниевых устройств с алмазным теплоотводом. Можно предположить, что после изготовления структур алмаз/кремний с толщиной подложки кремния ~ 3 мм и с последующей сошлифовкой кремния до толщины, используемой в микроэлектронике, структура может служить для изготовления различных полупроводниковых устройств.

• Исследование распространения тепла в исследуемой гетероструктуре при

азотной температуре показало, что использование мелкокристаллической алмазной пленки со случайной ориентацией кристаллитов в качестве теп-лоотвода нецелесообразно из-за падения теплопроводности.

Положения, выносимые на защиту.

1. Проведенные исследования зависимости тепловых параметров гетерост-руктур CVD-алмаз/кремний (коэффициента теплопроводности алмаза и граничного теплового сопротивления алмаз/кремний) от условий роста и способа предварительной подготовки поверхности подложки показали, что:

1а) для двух серий образцов, отличавшихся подготовкой поверхности (механическая полировка и химико-механическая полировка приборного качества (device-grade)) различие значений величины граничного теплового сопротивления оказалось ниже чувствительности эксперимента 310'9 (м2К)/Вт. 16) для образцов с одинаковой обработкой подложки, но различной температурой осаждения величина теплового сопротивления границы разнится от ~ 0,2-10"8 м2-К/Вт при температуре осаждения 750°С до 4,7-10"8 м2-К/Вт при температуре осаждения 700°С.

2. Анализ спектра фотолюминесценции кремниевой подложки показал, что в случае финишной химико-механической полировки приборного качества (device-grade) после осаждения алмазной пленки в подложке возникают дислокации с плотностью ~ 104 см"2, что свидетельствует о лучшей адгезии CVD-алмазной пленки.

3. Впервые определена величина теплового сопротивления границы CVD-алмаз кремний, при азотной температуре -3.910'8 (м2 К)/Вт.

Апробация.

Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах:

1) Конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной физики», Демидовские чтения, Москва 2006 г.

2) Восьмая Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники 2007», г. Екатеринбург, Россия, 30 сентября - 5 октября 2007 г.

3) International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (ICPPP15), г. Левен, Бельгия, 19-23 июля 2009 г.

4) 25th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS-25), г. C. Петербург, Россия, 20-24 июля 2009 г.

5) Семинары отделения физики твердого тела Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано в научных журналах 5 статей и 4 тезисов докладов в трудах международных и всероссийских семинаров и конференций.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоял в его участии в разработке методики измерения тепловых параметров многослойных структур, проведении экспериментов по измерению тепловых параметров и фотолюминесценции, обработке и интерпретации результатов.

Структура и объём диссертации:

Диссертация состоит из введения, трех глав, приложения и заключения. Материал изложен на 96 страницах, содержит 38 рисунка, 3 таблицы, 68 наименований в списке литературы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Приведен краткий обзор методов синтеза алмаза. Обоснована актуальность темы диссертации, ее практическое значение, сформулированы основные цели и план исследований.

ГЛАВА 1. Химическое осаждение алмаза из газовой фазы. Характе-ризация гетероструктур СУР-алмаз/кремний.

В параграфах §1.1 и §1.2 кратко описаны принципы химического газофазного осаждения (chemical vapor deposition - CVD) алмаза. Приведены также параметры осаждения трех серий образцов исследуемых в данной работе; образцы были выращены в лаборатории алмазных материалов Института общей физики РАН (под руководством к.ф.-м.н. В.Г. Ральченко). Характеристики технологических процессов приведены в Табл. 1.

Таблица 1. Условия синтеза и параметры образцов алмазных пленок на 81: Т5 - температура подложки, ^ - время осаждения, d - толщина пленки, Б -размер кристаллитов, Рсвч - вводимая СВЧ мощность.

№ серии TS,°C td, часов d, мкм D, мкм Рсвч, кВт обработка Si

I 700 4 3-6 1-1,5 3,9 абразив

11 750 9 12-13 7-10 3,9 абразив

III 850 10,5 8-18 7-12 3,2 хим-механ.

В параграфе § 1.3 приведены параметры кремния, из которого изготавливались подложки, а также описаны методы их предварительной подготовки.

Последующие параграфы посвящены характеризации структуры.

Параграф § 1.4 посвящен исследованию при помощи сканирующей электронной микроскопии поверхности алмазных пленок, выращенных на кремниевой подложке, а также характеризации промежуточного, между алмазом и

кремнием, слоя, при помощи просвечивающей электронной микроскопии (для первой серии) (выполнены в ФИАН и в университете Висконсин, США).

В параграфе §1.5 приведены результаты рентгеноструктурных измерений поликристаллической алмазной пленки, и данные о рентгенограммах качания для кремниевой подложки [5].

Характеризация интерфейса гетероструктуры СУО-алмаз/кремний при помощи, просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурный анализ алмазной пленки позволяют сделать заключение о различном способе релаксации напряжения в алмазной пленке. В образцах первой серии напряжения алмазной пленки определяются внутренними напряжениями, возникающими в процессе роста, а появления напряжений, обусловленных различием коэффициентов теплового расширения алмаза и кремния, малы из-за слабой адгезии. Предположительно напряжения релаксировали в промежуточном аморфном слое. Напротив, для образцов третьей серии с химико-механической полировкой кремниевой подложки адгезия алмазной пленки к подложке - сильная, поэтому релаксация напряжений произошла путем образования дислокации в кремнии (как стало понятно после исследования кремниевой подложки при помощи фотолюминесценции, подробно см. главу 3). Материалом для подложек служил высокочистый (с удельным сопротивлением р ~ 3 кОм-см и временем жизни носителей заряда т ~ 1 мс) бездислокационный кремний, выращенный методом Чохральского. Для образцов второй серии релаксации напряжений так же, как и для первой серии произошла в аморфном промежуточном слое, и дислокации в подложке не образовывались (подробно см. главу 3)

ГЛАВА 2. Определение тепловых параметров гетероструктуры СУР-

алмаз/кремний.

В параграфе 2.1 кратко описаны некоторые понятия теории тепловых свойств твердых тел: введено понятие фонона и описаны некоторые свойства системы фононов. Дано представление о граничном тепловом сопротивлении.

Параграф 2.2 посвящен описанию нескольких экспериментальных методов определения коэффициента теплопроводности — метода стационарного

теплового потока, лазерного флеш-метода, а также метода используемого для определения тепловых свойств многослойных структур [6].

Параграф 2.3 посвящен экспериментальному определению тепловых параметров гетероструктур СУЭ-алмаз/кремний Рис. 1. Для их определения использована методика, основанная на сравнении экспериментального отклика структуры при импульсном лазерном нагреве с теоретическим, полученным при решении задачи о распространении тепла в многослойной структуре с граничным тепловым сопротивлением между слоями (0,2, С2з) (Рис. 2). Тепловые параметры математической модели варьируются при решении задачи так, чтобы добиться наилучшего совпадения рассчитанных и экспериментальных откликов.

Рис. 1. Фотография исследуемой гетероструктуры поликристаллический алмаз/кремний. На поверхности напылены термометры с контактными площадками.

С12 023

Рис. 2. Геометрия модельной задачи. 1 - индий, 2 - алмаз, 3 - кремний.

Вначале описаны предварительные исследования образца II серии [1*]. Затем в эксперимент и теоретическую модель были внесены изменения [2*], с целью упростить модель и приблизить ее к экспериментальным условиям: была существенно (в 8 раз) уменьшена ширина металлической пленки, так как часть пленки на которую не попадает лазерное излучение (размер луча 70 мкм) шунтирует прогретую часть, что уменьшает чувствительности методики; при этом размер пятна, всё же, должен быть много больше толщины алмазной пленки, тепловые параметры которой подлежат определению; в этом случае для анализа экспериментальных данных можно пользоваться одномерной геометрией распространения тепла [3*]; кроме того, возможная анизотропия коэффициента теплопроводности С\Т)-алмазной пленки не влияет на оценки тепловых параметров [8*, 9*]. Однако, учет теплового сопротивления металлическая пленка/алмаз обязателен даже при комнатной температуре [3*,8*, 9*]. Полученные данные приведены в Табл. 2.

Таблица 2. Тепловые параметры алмазной пленки и интерфейсов. С12- тепловое сопротивление границы индий/СУО-алмаз, к2 - теплопроводность СУБ-алмаза, С2з - тепловое сопротивление границы СУО-алмаз/кремний, с! - толщина алмазной пленки.

Оп, м2К/Вт к2, Вт/(м-К) вгз, м2К /Вт с1, мкм

I серия (2,45 ± 0,01)-10"7 520 ± 40 (4,7 ± 0,5)-10"8 3

II серия (4,33 ± 0,03)-10"8 360 ± 20 < 2-10"9 12

III серия (5,07 ± 0,05)-10"8 600 ± 50 <з-ю-9 10

Значительное различие откликов, а значит и тепловых параметров образцов первой и второй серий иллюстрируется на Рис. 3.

1,0-

'Е з

Щ 0,8

ГО

(Я 0)

I 0,64

0 а

(О

Р

0,4

"О

а> ы

1 0,2-1

0,0

200

400 600

Кте, пб

800

Рис. 3. Нормированные экспериментальные и рассчитанные отклики при значениях параметров из Табл. 1. Расчет -сплошные линии, экспериментальные данные для образцов серий I (кружки) и II (квадраты).

1000

Заметные различия в величине коэффициента теплопроводности алмаза для образцов первой и второй серии мы связываем с различной концентрацией метана в газовой смеси, используемой для осаждения. В литературе приводятся данные о широком разбросе получаемых значений теплопроводности от 120 Вт/(м-К) до 950 Вт/(м-К) в зависимости от концентрации метана [7].

12

В образцах первой и второй серии также значительно отличается полученная величина граничного теплового сопротивления СУТ)-алмаз/кремний [3*]. Можно предположить, что это связано с различным температурным режимом между образцами первой и второй серии, а также с большим временем осаждения для образцов второй серии (см. Табл. 1), и, как следствие, со структурными превращениями, произошедшими в аморфном слое между алмазом и кремнием [8].

Тепловые свойства гетероструктуры исследовались также при температуре 80 К [5*]. Получены следующие значения параметров: граничное тепловое сопротивление индий/алмаз (5.74±0.01)-10'7 (м2-К)/Вт, коэффициент теплопроводности алмаза 330±10 Вт/(м-К), граничное тепловое сопротивление СУБ-алмаз/кремний (3.9±0.1)108 (м2К)/Вт.

Изменение коэффициента теплопроводности алмазной пленки с 600 Вт/(мК) до 330 Вт/(м-К) близко к литературным данным, приведенным в работе [9] для алмазной пленки толщиной 10 мкм. Отметим, что для наиболее чистых монокристаллов алмаза теплопроводность достигает максимума к~11000 Вт/(м-К) как раз вблизи температуры жидкого азота [10]. В высококачественном поликристаллическом СУБ-алмазе температурный максимум в к(Т) смещен в сторону высоких температур и достигается при 170 К, а теплопроводность при 77 К снижается до 900 Вт/(мК) [11]. Для тонких, сильно дефектных и мелкозернистых алмазных пленок температурный максимум пологий, проявляется уже при Т-200 К [12], теплопроводность же при 77 К может упасть до 40 Вт/(м-К). Таким образом, в силу резкого снижения теплопроводности алмазные пленки (с теплопроводностью при комнатной температуре порядка 600 Вт/(м-К)) не имеют особых преимуществ при азотных температурах по сравнению с другими материалами, используемыми для теплоотво-дящих элементов. Однако, более совершенные поликристаллические алмазные слои, например сильноориентированные [2], могут быть эффективными и при азотных температурах.

Из исследования тепловых свойств структуры СУБ-алмаз/кремний можно сделать следующие выводы: определяющее влияние на величину граничного теплового сопротивления имеет температурный режим осаждения; в то время как качество финишной обработки поверхности подложки практиче-

ски не влияет на граничное тепловое сопротивление гетерограницы CVD-алмаз/Si при комнатных температурах.

ГЛАВА 3. Фотолюминесценции подложек кремния до и после осаждения поликристаллических пленок алмаза.

В главе 3 анализируются спектры низкотемпературной (5 К) фотолюминесценции кремниевых подложек после осаждения поликристаллических пленок алмаза. Исследуется влияние различных режимов осаждения алмазных слоев и способов подготовки поверхности подложек кремния перед осаждением на возникающие в подложке напряжения и связанные с ними дефекты (модификация кремния). Подложки отличались способом предварительной подготовки поверхности, в одном случае это была механическая полировка «на батисте» алмазным порошком d< 1 мкм, в другом химико-механическая полировка с использованием HF (приборного качества (devicegrade)).

Для изучения структурных изменений измерялись спектры низкотемпературной (5 К) фотолюминесценции подложек кремния в области 0.8-1.2 эВ до и после процессов осаждения. Измерения проводились в условиях стационарного возбуждения образцов излучением с длинной волны 488 нм в геометрии „на отражение" со стороны противоположной CVD-алмазной пленки.

Обнаружено, что в спектрах фотолюминесценции образцов, в которых подложка подвергалась химико-механической полировке, регистрируются линии D, и D2, связанные с дислокационным излучением, см. Рис. 4 (кривая 2). Возникновение этих линий, как мы полагаем, определяется хорошей адгезией алмазной пленки и, как следствие, появлением внутренних напряжений, релаксирующих в виде дислокаций. На основе сравнения спектров фотолюминесценции исследуемых подложек и тестовых образцов (кривая 3) была оценена концентрация вводимых дислокаций ~104 см"2 [7*].

Как видно из Рис. 4 (кривая 4), для образцов, подвергнутых механической полировке, дислокационное излучение не регистрировалось даже при том, что расчетная величина напряжении для них больше [4*]. Наблюдаемая разница в реакции подложки на напряжения связана предположительно с различием структуры интерфейса алмаз/кремний в сравниваемых образцах.

Слишком толстый промежуточный слой [13] на границе раздела способен оказать влияние на адгезию пленки алмаза и быть «стоком» напряжений.

К сожалению, у нас не было возможности получить НЯТЕМ изображения для образцов второй и третьей серии (подобно данным для первой серии).

0,80 0,85 0,90

Photon energy, eV

Рис. 4. Фрагмент спектра фотолюминесценции кремния в области дислокационной люминесценции (0,78 - 0,9 эВ), при температуре 5К. Кривая I -спектр исходного кристалла (параметры кремния см. стр. 8); кривая 2 -спектр подложки кремния после химико-механической полировки (devicegrade) и осаждения алмазной пленки; кривая 3 - спектр тестового образца кремния с плотностью дислокаций ~ 104 см"2; кривая 4 - спектр подложки кремния после механической полировки и осаждения алмазной пленки; кривая 5 - спектр пластически деформированного и отожженного образца кремния из работы [14].

Обнаружено также, что появление дислокаций в кремниевых подложках в результате осаждения алмазных слоев сопровождается изменениями спектров фотолюминесценции в краевой области, см. Рис. 5. Эти изменения определяются незначительным внедрением примесей в подложку, которое может усиливаться из-за аномальной диффузии по дислокациям. На Рис. 5 (кривая

15

3) видно значительное увеличение интенсивности линии экситонно-примесного комплекса ВЕ-ТО(Р,В,8е). К сожалению, линия ВЕ(Р,В,8е) значительно уширена и не позволяет однозначно определить примесный состав загрязнения подложки в процессе наращивания слоя алмаза. Однако появление в спектре 3 слабых спектральных линий, так называемых двухэлектрон-ных переходов (ТЕТ) однозначно указывает на увеличение концентрации атомов фосфора в подложке, подвергнутой химико-механической полировке. Концентрация фосфора, оцененная по спектрам фотолюминесценции, составляет 1013 см*3 - 1014 см*3 что согласуется с нашими измерениями удельного сопротивления. Причиной внедрения фосфора может быть аномальная диффузия этой примеси по образовавшимся дислокациям [15].

Photon energy, eV

Рис. 5. Фрагменты спектров низкотемпературной (5К) фотолюминесценции исследуемых образцов в краевой области. Кривая 1 - соответствует образцу кремния без алмазной пленки; кривые 2,3 — представляют собой спектры излучения кремниевых подложек подвергнутых механической и химико-механической полировке, соответственно.

Основные результаты и выводы.

• Предложена и осуществлена методика измерения тепловых параметров многослойных структур при импульсном лазерном нагреве, развита математическая модель обработки полученных экспериментальных данных. Тестирование метода проведено на образцах поликристаллических пленок алмаза, выращенных на кремнии в СВЧ-плазмохимическом реакторе. Показано, что при нагреве короткими лазерными импульсами (-10 не) металлической пленки-термометра (1п), напыленной на структуры алмаз/БО, из кривых остывания индиевой пленки возможно одновременно определить граничное тепловое сопротивление интерфейса алмаз/Б! с точностью до 3-10"9 м2-К/Вт и теплопроводность алмазной пленки в направлении перпендикулярном росту.

• Найдено, что качество финишной обработки поверхности подложки практически не влияет на граничное тепловое сопротивление гетерограницы СУГ) алмаз/Б! при комнатных температурах. При определенных условиях синтеза алмаза, например, при пониженной до 700°С температуре подложки, возможно появление аморфи-зованного слоя на интерфейсе алмаз/Б^ которое вызывает возрастание теплового сопротивления на этой границе на порядок, по сравнению с оптимальным в данном случае температурным режимом (750-800°С).

• Используя методику измерения тепловых параметров многослойных структур при импульсном лазерном нагреве, были определены тепловые параметры структуры 1п/СУО-алмаз/Б1 при температуре Т=80 К. Из измерений следует, что теплопроводность алмаза при Т=80 К снижается вдвое (до 330 Вт/(м-К)) по сравнению с ее значением при комнатной температуре. Впервые определено значение граничного теплового сопротивления СУБ-алмаз/кремний, которое составляет 3.910"8 (м2-К)/Вт, при температуре 80 К, что на порядок выше, чем при Т=298 К.

• Показано, что осаждение поликристаллических алмазных пленок в СВЧ плазме на подложки кремния может приводить в определенных условиях к появлению дислокаций в кремнии вследствие, предположительно, напряжений термического характера в системе пленка-подложка, определяемых хорошей адгезией алмазных пленок. В частности, на основе анализа спектров низкотемпературной фотолюминесценции (ФЛ) обнаружено увеличение плотности дислокаций по меньшей мере на три порядка, до ~ 104 см"2. Измерения ФЛ информативны при оценке дефектообразования в подложках кремния при синтезе алмазных пленок, в том числе дефектов, таких как дислокации, порождаемых вблизи интерфейса 5¡/алмаз.

• В спектрах ФЛ регистрируется также уменьшение квантового выхода фотолюминесценции в краевой области (примерно в два раза), а также некоторое усиление линий излучения экситонно-примесных комплексов из-за незначительного внедрения фосфора (на уровне ~ 1013-1014 см"3) в процессе осаждения.

• Предложена диагностика кремния с помощью измерения фотолюминесценции в области дислокационного излучения (0.8-0.9 эВ), что может служить простым, неразрушающим методом определения качества адгезии алмазной пленки на кремниевой подложке.

Приложение.

В приложении приведено подробное описание математической модели отклика исследуемых структур на импульсное лазерное облучение. В данном случае откликом является изменение сопротивления тонкой металлической пленки, напыленной на поверхность исследуемой структуры. Полагая, что вызванное импульсным нагревом локальное изменение удельного сопротивления в пленке мало, можно показать, что изменение её сопротивления пропорционально среднему перегреву. Таким образом, задача моделирования отклика сведена к исследованию релаксации тепла в слоистой структуре металлическая пленка/СУО-алмаз/кремний (см. Рис.2) с граничными тепловыми сопротивлениями между слоями.

По классификации, принятой в математической физике решаемая задача является коэффициентной задачей теплообмена и относится к классу обратных задач [16].

Для математического описания процесса теплопереноса используется система уравнений теплопроводности относительно перегрева (превышения температуры над температурой эксперимента). Из-за того, что в первом слое происходит поглощение лазерного излучения, уравнение теплопроводности для первого слоя является неоднородным. Решение системы уравнений теплопроводности для нашего случая в переменных координата-время является громоздким. Поэтому система уравнений была преобразована для частотной области и решена аналитически. Временная зависимость перегревов в слоях была получена путем численного обратного преобразования Фурье. Приводится эффективный алгоритм вычисления отклика на компьютере.

Список публикаций по теме диссертации:

1*. Д. Ф. Аминев, А. Ю. Клоков. Граничное тепловое сопротивление в структурах CVD-алмаз/кремний // В сб. Тезисы доклада на конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной физики» Демидовские чтения. Москва, 2006. Стр. 79.

2*. Т. И. Галкина, Д. Ф.Аминев, А. Ю. Клоков, А. И. Шарков, В.Г.Ральченко. Многослойная структура In/CVD-aaMa3/Si: тепловые параметры слоев и границ раздела для структур кремний на алмазе (SOD)// В сб. Тезисы докладов VIII Российской конференции по физике полупроводников. Екатеринбург, 2007. Стр. 420

3*. А.Ю.Клоков, Д.Ф.Аминев, А.И.Шарков, В.Г.Ральченко, Т.И.Галкина. Тепловые параметры слоев и границ раздела в структурах кремний на алмазе // Физика Твердого Тела, том 50, выпуск 12, стр. 2167-2173,2008 г.

4*. Д.Ф.Аминев, В.С.Багаев, Т.И.Галкина, А.Ю.Клоков, В.С.Кривобок, В.Г.Ральченко, А.В.Савельев. Фотолюминесценция кремния после осаждения поликристаллических пленок алмаза // Физика и Техника Полупроводников, том 43, выпуск 9 стр. 1199-1203, 2009 г.

5*. Д. Ф. Аминев, А.Ю. Клоков, Т. И. Галкина, А. И. Шарков; В.Г. Рапь-ченко. Тепловое сопротивление границы в структуре кремний-на-алмазе при

температуре 80 К // Краткие сообщения по физике ФИАН, 2010, №5, (в печати).

6*. Victor S. Bagaev, Denis F. Aminev, Tatiana I. Galkina*, Andrey Yu. Klo-kov, Vladimir S. Krivobok, Victor G. Ralchenko. Analysis of photoluminescence spectra as a detection method of tension in silicon substrates after the polycrystal-line diamond deposition // 25th International Conference on Defects in Semiconductors. Book of abstracts St. Petersburg, 2009. P. 157.

7*. V.S. Bagaev, D.F. Aminev, T.I. Galkina, A.Yu. Klokov, V.S. Krivobok, V.G. Ralchenko. Analysis of photoluminescence spectra for detection of stress-induce defects in silicon substrates after the polycrystalline diamond deposition. Physica B: Condensed Matter, volume 404 (2009), p.4616.

8*. A. Klokov, D. Aminev, A. Sharkov, T. Galkina, V. Ralchenko. Determination of layers and interface thermal parameters in Silicon-on-Diamond structures by the photothermal method// International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (ICPPP15). Book of abstracts p. 289

9*. A. Klokov, D. Aminev, A. Sharkov, T. Galkina, V. Ralchenko. Evaluation of thermal parameters of layers and interfaces in Silicon-on-Diamond structures by a photothermal method// Journal of Physics: Conference Series 214 (2010) 012108.

Список цитируемой литературы:

1. Yutaka Anoda, Takeshi Tachibana, Koji Kobashi, Diamond and Related Materials, 10 (2001), p. 312.

2. A. Aleksov, T.X. Li, N. Govindaraju, J.M. Gobien, S.D. Wolter, J.T. Prater, Z. Sitar. Diamond and Related Materials, 14 (2005), p. 308.

3. J.E. Graebner, J.A. Mucha, F.A. Baiocchi, Diamond and Related Materials, 5 (1996), p. 682.

4. A. Aleksov, S.D. Wolter, J.T. Prater, Z. Sitar, Journal of Electronic Materials 34 (2005), p. 1089.

5. V. Ralchenko, T. Galkina, A. Klokov, A. Sharkov, S. Chernook, V. Marto-vitsky, in D. Flandre et al. (eds), "Science and Technology of Semiconductor-On-Insulator Structoe and Devices Operating in a Harsh Environment", Kluwer, 2005, p. 77.

6. К. Е. Goodson, О. W. Käding, М. Rosier, and R. Zachai, J. Appl. Phys., 77 (1995), p. 1385.

7. J.E. Graebner, V.G. Ralchenko, A.A. Smolin, E.D. Obraztsova, K.G. Koro-tushenko, V.l. Konov, Diamond and Related Materials, 5 (1996), p. 693.

8. D. Wittorf, W.Jäger, К. Urban, Т. Gutheit, H. Gürtler, R. Zachai, Diamond and Related Materials, б (1997), p.649.

9. D.T. Morelli, C.P. Beetz, T.A. Perry, J. Appl. Phys., 64 (1988) p. 3063.

10. R. Berman and M. Martinez. Diamond Res.(suppl. to Industr. Diamond Rev.), 7 (1976).

11. A.V. Inyushkin, A.N. Taldenkov, V.G. Ral'chenko,V.I. Konov, A.V. Khomich, R.A. Khmel'nitski, JETP 107, (2008) p. 462.

12. W.L. Liu, M. Shamsa, I. Calizo, A.A. Balandin, V. Ralchenko, A. Popo-vich, A. Saveliev, Appl. Phys. Lett, 89 (2006) 171915.

13. L.C. Nistor, J. Van Landuyt, V.G. Ralchenko, A.A. Smolin, K.G. Korotu-shenko, E.D. Obraztsova, J. Mater. Res., 12 (1997) p. 2533.

14. R. Sauer, J. Weber, J. Stolz, E.R. Weber, K.H. Küster and H. Allexander, Appl. Phys. A 36, (1985) p. 1.

15. Энциклопедия технологии полупроводниковых материалов, под редакцией К.А. Джексона, В. Шретера. (М., Изд-во Водолей, 2007).

16. Вычислительная теплопередача. А.А Самарский, П.Н. Вабищевич. Москва, издательство «Едиториал УРСС», 2003 г.

Подписано в печать 13.10.2010 г. Формат 60x84/16. Заказ №55. Тираж 70 экз. П.л 1.5. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Введение.

Глава 1. Химическое осаждение алмаза из газовой фазы. Характеризация гетероструктур СУБ-алмаз/кремний.

§1.1. Принципы осаждения алмаза из газовой фазы.

§1.2. Плазмо-химическое осаждение алмаза.

§1.3. Подготовка поверхности кремниевой подложки перед осаждением алмаза.

§1.4 Характеризация гетероструктуры С\Т)-алмаз/кремыий при помощи электронной микроскопии.

§1.5. Рентгеноструктурный анализ пленок.

§1.6. Выводы.

Глава 2. Тепловые свойства структуры СУБ-алмаз/кремний.

§2.1. Теоретические представления о тепловых свойствах твердых тел; фононы.

§2.1.1 Теплоемкость и теплопроводность; понятие фонона.

§2.1.2. Граничное тепловое сопротивление.

§2.2. Некоторые методы экспериментального определения коэффициента теплопроводности.

§2.2.1. Метод стационарного теплового потока.

§2.2.2. Лазерный флеш метод.

§2.2.3. Метод определения тепловых параметров многослойных структур.

§2.3. Экспериментальные исследования тепловых параметров структуры СУБ-алмаз^.

§2.3.1. Предварительные измерения граничного теплового сопротивления при комнатной температуре.

§2.3.2. Тепловые параметры слоев и границ раздела в структурах кремний-наалмазе.

§2.3.3. Тепловое сопротивление границы в структуре кремний-на-алмазе при температуре 80 К.

§2.4. Выводы.

Глава 3. Фотолюминесценция подложек кремния до и после осаждения СУО-алмазных пленок.

§3.1. Введение.

§3.2. Краткие сведения о технике эксперимента в методике тепловых импульсов.

§3.3. Отражение акустических фононов от границы кремний/

С\П>алмаз.

§3.4. Фотолюминесценция кремниевых подложек.

§3.5. Выводы.

Из-за своих уникальных свойств алмаз всегда ценился людьми. С древнейших времен алмаз был известен как один из самых дорогих драгоценных камней, однако его чрезвычайно высокая твердость затрудняла обработку. Именно из-за своей твердости алмаз нашел свое применение в промышленности (металлообработка, бурение и др.). Поскольку природные алмазы очень редки, а значит и дороги, с середины XX века ведутся интенсивные исследования в области синтеза алмазов.

Советский физик О. И. Лейпунским в 1938 г. провел теоретический анализ условий образования алмаза из графита и определил области стабильного существования алмаза [В.1]. Условия, требуемые для превращения графита в алмаз - высокое давление (около гигапаскаля) и высокая температура. Первый успешный процесс был проведен в Швеции в 1953 году, шведские исследователи предпочли скрыть факт успешного проведения процесса синтеза и не получали патент. В СССР исследования по синтезу алмазов велись в Институте физики высоких давлений АН СССР под руководством Л.Ф. Верещагина [В.2]. Метод синтеза был разработан к 1960 году, а уже в 1961 была отработана промышленная технология. Развитие технологии синтеза было столь интенсивным, что уже к 1979 году 75% алмазов, используемых в мировой промышленности, были синтетическими.

При синтезе таким методом получаются очень мелкие кристаллы (размером до нескольких микрон) со значительным числом примесей и дефектов. Разработка других методов синтеза алмазов продолжилась, как в направлении синтеза алмазов из графита, так и в других направлениях. Одним из них является метод НТНР (high temperature high pressure) — метод кристаллизации алмаза из углеродного раствора в условиях температурного градиента в металлическом расплаве на основе железа и никеля с использованием высоких давлений. На выходе получаются монокристаллы алмазов весом до нескольких карат в зависимости от длительности процесса. Получающиеся кристаллы относятся к первому типу (I).

Кристаллы алмаза классифицируются по их оптическим свойствам: к первому типу (I) относятся алмазы, имеющие полосы поглощения как в ИК-области спектра, так и поглощение в УФ-области (теплопроводность около 900 Вт/(м-К)); к типу два (II) относятся алмазы прозрачные в ИК-области и в УФ-области вплоть до края полосы собственного поглощения. В свою очередь алмазы типа II делятся на тип IIb - частично компенсированные полупроводники с р-типом проводимости, обусловленной примесью бора (теплопроводность около 1400 Вт/(м-К)) [В.З] и тип IIa - наиболее совершенные кристаллы, обладающие высокой теплопроводностью до 2200 Вт/(м-К).

Был разработан еще один метод синтеза алмаза, в отличие от описанных выше, проходящий при низком давлении. Этот метод называется - химическое осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition - CVD). CVD-процесс синтеза алмаза основан на разложении тем или иным способом углеводородов (как правило — метана в смеси с-водородом) и последующим осаждении алмаза на нагретую подложку. Рабочая смесь диссоциирует в камере под действием электрического разряда, СВЧ-плазмы или лазерного излучения. Продукты разложения (углеводородные радикалы и атомарный водород) диффундируют к подложке, нагретой до температуры 700-1000 °С, на которую и осаждается алмаз. Рост алмаза на неалмазной подложке не является эпитаксиальным, зарождение кристаллов происходит на заранее привнесенных на подложку центрах нуклеации, обычно наночастицах алмаза. Скорость роста пленки достигает десятков микрон в час.

Осаждение из газовой фазы позволяет добиться высокой воспроизводимости параметров пленок благодаря контролю как чистоты исходных компонентов, так и условий роста. Так, удается выращивать поликристаллический алмаз по чистоте значительно превосходящий природные образцы [В .4].

Благодаря достижениям в области синтеза наметился значительный прогресс в создании твердотельной электроники на основе алмаза. На основе поликристаллического алмаза с размером зерна около 100 мкм создан полевой транзистор с затвором Шоттки MESFET, со значением максимальной частоты 120 ГГц [В.5]. Это достижение стало возможным благодаря тому, что полевой транзистор по размерам сопоставим с размером зерна, и таким образом исключено пагубное воздействие межзеренных границ. Перспективным также выглядит создание на основе алмаза акустоэлектронных устройств на поверхностных волнах [В.6].

Еще одной перспективной областью использования поликристаллического алмаза является изготовление теплоотводящих подложек. В этой области алмаз значительно превосходит всех конкурентов, так как теплопроводность монокристаллов типа Па при комнатной температуре достигает 2200 Вт/(м-К), а в изотопически чистых кристаллах - до 3300 Вт/(м-К) [В.7].

Одним из возможных способов использования алмазных теплоотводов является, создание устройств по технологии КНА (кремний на алмазе), названной так по аналогии с широко применяемой технологией КНИ (кремний на изоляторе SOI (silicon-on-insulator)), которая позволяет уменьшить размер основного элемента микроэлектроники - МОП (металл-оксид-полупроводник) транзистора [В.8, В.9], по сравнению со стандартной технологией, в которой используется объемный кремний. В технологии КНИ в качестве изолятора используется Si02, имеющий низкую теплопроводность, поэтому наиболее многообещающей областью применения КНА выглядит создание мощных кремниевых устройств. Использование КНА также позволит увеличить плотность устройств в СБИС.

Схематическое изображение структуры КНА дано на Рис. В.1.

81 устройства

81 в» м^жтжшж*

СУЭ алмаз

V мягакгойкк

Интерфейс 81/СУО алмаз

Припой

Теплосток, например Си

Рис. В.1. Схематическое изображение структуры КНА.

Одной из проблем, возникающих при создании таких устройств, может оказаться появление механических напряжений слоев (кремний, кремний/СУБ-алмаз, СУБ-алмаз). Причиной, вызывающей появление напряжений, является различие в коэффициентах теплового расширения а алмаза и кремния (см. Рис. В.2). Осаждение, как правило происходит при температуре 750-850 °С, и при остывании до комнатной температуры механические напряжения в структуре могут стать значительными. Эти напряжения могут релаксировать различными путями, а могут и сохраниться в структуре: например, если кремниевая подложка достаточно тонкая, то после осаждения алмазной пленки она может изогнуться.

6 5 4 к

Ь з е 2

1 О

О 200 400 600 800 1000 т,°с

Рис. В.2. Температурные зависимости а(Т) для кремния и алмаза [В.10].

Для уменьшения механических напряжений иногда используются буферные слои. Например, в работе [В.11] показано, что при использовании буферного слоя 811ХСХ напряжения, возникающие при осаждении алмаза, могут релаксировать путем образования преципитатов Р-8Ю. При осаждении алмаза непосредственно на кремниевую подложку также образуется буферный слой, характеристики которого сильно зависят от состояния поверхности кремниевой подложки. Таким образом, метод обработки подложки может оказать сильное влияние на напряжение слоев.

Еще одной проблемой, могущей возникнуть при создании устройств по технологии КНА, является граничное тепловое сопротивление. Известно, что любая граница раздела двух сред обладает тепловым сопротивлением в, то есть при протекании тепла на границе сред появляется скачок температуры. В простейшем случае это явление связано с различием упругих параметров и плотности двух сред, что вызывает рассеяние фононов на границе. В реальности прохождение фононов затруднено еще и наличием различных несовершенств (шероховатость, границы зерен и пр.) на интерфейсе. Поэтому состояние кремниевой подложки, определяемое её обработкой, может оказать значительное влияние на величину граничного теплового сопротивления.

Цель исследования:

• определить влияние условий плазмохимического процесса на теплопроводность алмазной пленки и величину граничного теплового сопротивления алмазная пленка/кремниевая подложка;

• определить влияние способа подготовки поверхности кремниевой подложки на граничное тепловое сопротивление СУО-алмаз/кремний, а также на наличие напряжений в кремниевой подложке.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

1. Экспериментальное определение тепловых параметров многослойной структуры СУБ-алмаз/кремний в зависимости от технологических параметров СУБ-процесса и от способа предварительной подготовки поверхности кремниевой подложки.

2. Исследование возможной модификации кремниевой подложки с помощью измерения фотолюминесценции.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения. В первой главе кратко описаны методы химического осаждения поликристаллического алмаза и приведены результаты рентгеноструктурных измерений алмазной пленки и электронно-микроскопических изображений поверхности алмазной пленки и сечения структуры. Во второй главе после введения некоторых понятий о тепловых свойствах твердых тел и краткого литературного обзора, посвященного измерениям теплопроводности и граничного теплового сопротивления, описана разработанная методика исследования тепловых параметров многослойной структуры и приведены результаты измерений

§3.5. Выводы.

Показано, что осаждение поликристаллических алмазных пленок в СВЧ плазме на подложки кремния может приводить в определенных условиях к появлению дислокаций в кремнии вследствие, предположительно, напряжений термического характера в системе пленка-подложка, определяемых хорошей адгезией алмазных пленок. Хорошая адгезия таких алмазных пленок приводит к появлению внутренних напряжений вблизи границы раздела, релаксирующих в виде дислокаций. В частности, на основе анализа спектров низкотемпературной фотолюминисценции обнаружено увеличение плотности дислокаций по меньшей мере на три порядка, до ~ 104 ем"2. В спектрах ФЛ регистрируется также уменьшение квантового выхода фотолюминесценции в краевой области (примерно в два раза), а также некоторое усиление линий излучения экситонно-примесных комплексов из-за незначительного внедрения фосфора (на уровне ~ 1013-1014 см"3) в процессе осаждения. Измерения ФЛ информативны при оценке дефектообразования в подложках кремния при синтезе алмазных пленок, в том числе таких дефектов, как дислокации, порождаемых в близи интерфейса 81/алмаз.

Мы полагаем, что диагностика кремния с помощью измерения фотолюминесценции в области дислокационного излучения (0.8 - 0.9 эВ) может служить простым, неразрушающим методом определения качества адгезии алмазной пленки на кремниевой подложке.

Заключение.

В настоящей работе исследовались гетероструктуры СУБ-алмаз/кремний. А именно: изучалось влияние условий плазмо-химического процесса и способа подготовки поверхности кремниевой подложки на тепловые свойства структуры - теплопроводность алмазной пленки и граничное тепловое сопротивление СУБ-алмаз/кремний; а также на величину напряжений возникающих в кремниевой подложке. В работе получены следующие результаты:

• Предложена и осуществлена методика измерения тепловых параметров многослойных структур при импульсном лазерном нагреве, развита математическая модель обработки полученных экспериментальных данных. Тестирование метода проведено на образцах поликристаллических пленок алмаза, выращенных на кремнии в СВЧ плазмо-химическом реакторе. Показано, что при нагреве короткими лазерными импульсами (-10 не) металлической пленки-термометра (1п), напыленной на структуры алмаз/81), из кривых остывания индиевой пленки возможно одновременно определить граничное тепловое сопротивление интерфейса алмаз/Б! с точностью до ЗТ0"9м2-К/Вт и теплопроводность алмазной пленки в направлении перпендикулярном росту.

• Найдено, что качество финишной обработки поверхности подложки 81 практически не влияет на граничное тепловое сопротивление гетерограницы СУО алмаз/Б! при комнатных температурах. При определенных условиях синтеза алмаза, например, при пониженной до 700 °С температуре подложки, возможно появление аморфизованного слоя на интерфейсе алмаз/81, которое вызывает возрастание теплового сопротивления на этой границе на порядок, по сравнению с оптимальным в данном случае температурным режимом (750-800 °С).

• Используя методику измерения тепловых параметров многослойных структур при импульсном лазерном нагреве, были определены тепловые параметры структуры 1п/СУБ-алмаз/81 при температуре Т=80 К. Из измерений следует, что теплопроводность алмаза при Т=80 К снижается вдвое (до 330 Вт/(м-К)) по сравнению с ее значением при комнатной температуре. Впервые определено значение граничного теплового сопротивления СУБ-алмаз/кремний, которое составляет 3.9-10"8 (м2-К)/Вт, при температуре 80 К, что на порядок выше, чем при Т=298 К.

• Показано, что осаждение поликристаллических алмазных пленок в СВЧ плазме на подложки кремния может приводить в определенных условиях к появлению дислокаций в кремнии вследствие, предположительно, напряжений термического характера в системе пленка-подложка, определяемых хорошей адгезией алмазных пленок. В частности, на основе анализа спектров низкотемпературной фотолюминисценции (ФЛ) обнаружено увеличение плотности дислокаций по меньшей мере на три порядка, до ~ 104 см"2. Измерения ФЛ информативны при оценке дефектообразования в подложках кремния при синтезе алмазных пленок, в том числе таких дефектов, как дислокации, порождаемых вблизи интерфейса 81/алмаз.

• В спектрах ФЛ регистрируется также уменьшение квантового выхода фотолюминесценции в краевой области (примерно в два раза), а также некоторое усиление линий излучения экситонно-примесных комплексов из-за незначительного внедрения фосфора (на уровне ~ 1013-1014 см"3) в процессе осаждения.

• Предложена диагностика кремния с помощью измерения фотолюминесценции в области дислокационного излучения (0.8-0.9 эВ), что может служить простым, неразрушающим методом определения качества адгезии алмазной пленки на кремниевой подложке.

Благодарности.

Руководителю д.ф.-м.и. Галкиной Т.И. за постоянную помощь в ходе выполнения работы; научному консультанту — зав. лаб. Клокову А.Ю. за повседневное руководство особенно в области математической обработки полученных результатов, В.Г. Ральченко за неоценимые советы и обсуждение научных работ, составивших диссертацию; В.Г. Мартовицкому за рентгеноструктурный анализ структур алмаз/кремний и полезные обсуждения, проф. A.B. Квиту (университет Висконсин-Мэдисон, США) за HRTEM измерения, С.Г. Черноок за SEM измерения, А.И. Шаркову за помощь при напылении AI и In пленок и предварительные данные по спектрам фононного отражения на некоторых из исследованных структур, А.И. Анисимова и A.B. Савельева за осаждение алмазных пленок, H.H. Сентюрину за травление образцов, B.C. Багаева и B.C. Кривобока за помощь при измерении фотолюминесценции и полезные обсуждения, В.А. Чуенкова за полезные и плодотворные замечания.

1. В.1. О.И. Лейпунский. Успехи химии 8 (1939), с.1519.

2. В.2. Л.Ф. Верещагин. Избранные труды. Синтетические алмазы и гидроэкструзия.

3. Наука», Москва, 1982 г. В.З. G.A. Slack. J. Appl. Phys., 35 (1964) p. 3460. B.4. J. Isberg et al. Science 297 (2002) p. 1670.

4. B.5. K. Ueda, M. Kasu et al. IEEE Electron Device Letters 27 (2006) p.570.

5. B.6. Shikata S. et al. Applications of Diamond Films and Related Materials: 3rd Int. Conf. Ed.by A. Feldman et al. — NIST Spec. Publ. 885, 1995, p.29. B.7. J.R. Olson, R.O. Pohl et al. Phys. Rev. В 47 (1993) p.14850.

6. B.8. В.П. Попов, А.И. Антонова, A.A. Французов, Л.Н. Сафронов, Г.Н. Феофанов, О.В.

7. Наумова, Д.В. Киланов. ФТП 35 (2001) с. 1075. В.9. О.В. Наумова, А.И. Антонова, В.П. Попов, Ю.В. Настаушев, ТА. Гаврилова, Л.В.

8. Литвин, А.Л. Асеев. ФТП 37 (2003) с.1253. В.10. G.A. Slack and J. Bartram. J. Appl. Phys. 46 (1975) p.89.

9. B.ll. D. Wittorf, W.Jäger, K. Urban, T. Gutheit, H. Güttier, R. Zachai. Diamond and Related Materials 6 (1997) p. 649.1. Глава 1.

10. D.G. Goodvin, J.E. Butler. Theory of diamond chemical vapor deposition, in Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films, ed. by M. Prelas, G. Popovici and L. Bigelovv, Marcel Dekker, New York, 1997, pp. 527-581.

11. J.E. Graebner, J.A. Mucha, F.A. Baiocchi. Diamond and Related Materials 5 (1996). p. 682.

12. J.E. Graebner, S. Jin, G.W. Kammlott, J.A. Herb, C.F. Gardiner. Large anisotropic thermal conductivity in synthetic diamond films, Nature, 359 (1992) p. 401.

13. C.S.T. Pickles. Diamond and Related Materials 11 (2002), p. 1913.

14. M. Kamo, Y. Sato, S. Matsumoto, N. Setaka. J. Cryst. Growth, 62 (1983), p. 642.

15. M. Füner, С. Wild, P. Koidl. Appl. Phys. Let. 72 (1998) p.l 149.

16. T. Ito. A. Masuda, Yu. Eto, K. Ito, K. Nishimoto. Science and Technology of New Diamond, ed. by S. Saito, O. Fukunaga and M. Yosikawa, Terra Scientific Publishing Company 1990.

17. J.E. Graebner, V.G. Ralchenko, A.A. Smolin, E.D. Obraztsova, K.G. Korotushenko, V.l. Konov. Diamond and Related Materials 5 (1996), p. 693.

18. V. Ralcheko, A. Saveliev, S. Voronina, A. Dementjev, K. Maslakov, M. Salerno, A. Podesta, P. Milani. Synthesis, properties and application of Ultrananocrystalline diamond, eds. D.M. Gruen et al., Springer 2005.

19. S. Saada. S. Barrat, E. Bauer-Grosse. Diamond and Related Materials 9 (2000) p. 300.

20. H. Verhoeven, A. Flöter, H. Reiß, R. Zachai. D. Wittorf and W. Jäger. Appl. Phys. Lett. 71 (1997), p.1329.

21. C.C. Горелик, JI.H. Расторгуев, Ю.А. Скаков. Рентгенографический и электроннооптический анализ, «Металлургия», Москва, 1970 г.

22. Л. Азаров, М. Бургер. Метод порошка в рентгенографии, «Издательство иностранной литературы», Москва, 1961 г.

23. Ч. Китель. Введение в физику твердого тела, Москва, «Наука» 1978 г.

24. Дж. Рейсленд. Физика фононов, Москва, «Мир» 1975 г.

25. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела, Москва, «Мир» 1979 г.

26. Физический энциклопедический словарь, Москва, «Советская энциклопедия» 1962 г.

27. Дж. Займан. Принципы теории твердого тела, Москва «Мир» 1966 г.

28. N. Kürti, B.V. Rollin, F. Simon. Physica3 (1936) p.266.

29. П.Л. Капица. ЖТЭФ 11 (1941) с. 1.

30. И.М. Халатников. ЖЭТФ 22 (1952) с. 687.

31. W.A. Little. Can. J. Phys. 37 (1959) p. 334.

32. E.T. Swartz and R.O. Pohl, Reviews of Modern Physics 61 (1989) p.605.

33. J.D.N. Cheeke, H. Ettinger, В. Herbal. Can. J. Phys. 54 (1976) p. 1749.

34. W.J. Parker et al. J. Appl. Phys. 32 (1961) p. 1679.

35. К. E. Goodson, O. W. Käding, M. Rosier, and R. Zachai. J. Appl. Phys. 77 (1995) p. 1385.

36. A. Lahmar, T. P. Nguyen, D. Sakami, S. Orain, Y. Scudeller, F. Danes. Thin Solid Films 389 (2001), p. 167.

37. Физические величины. Справочник под редакцией И. С. Григорьева, Е. 3. Мейликова, «Энергоатомиздат», Москва 1991 г.

38. А.И. Головашкин, П.П. Мотулевич, А. А. Шубин. ЖЭТФ 38 (1960) с. 51.

39. J.E. Graebner. Diamond and Related Materials, 5 (1996), p. 1366.

40. J.E. Graebner. International Journal of Thermophysics, 19 (1998), p.511.

41. H. Verhoeven, H. Reiß, H.-J. Füßer, and R. Zachai. Appl. Phys. Lett., 69 (1996) p. 1562

42. X.C. Карслоу. Теория теплопроводности, ГИТТЛ, Москва 1947.

43. R.J. Stoner, H.J. Maris. Physical Review В 48 (1993) p. 16373.

44. D.G. Cahill, K. Goodson, and A. Majumdar. J. Heat Transfer 124 (2002) p. 223.

45. L.C. Nistor, J. Van Landuyt, V.G. Ralchenko, A.A. Smolin, K.G. Korotushenko, E.D. Obraztsova. J. Mater. Res., 12 (1997) p. 2533.

46. Maxat N. Touzelbaev, Kenneth E. Goodson. Diamond Related Materials, 7 (1998), p. 1.

47. A.A. Маненков, Г.Н. Михайлова, A.C. Сеферов, В.Д. Чернецкий. ФТТ 16 (1974), с. 2719.

48. В.Л. Гуревич. Кинетика фононных систем «Наука», Москва, 1980 г.

49. D.T. Morelli, С.Р. Beetz, Т.А. Perry. J. Appl. Phys. 64 (1988) p. 3063.

50. R. Berman and M. Martinez. Diamond Res. (suppl. to Industr. Diamond Rev.), 7 (1976).

51. A.B. Инюшкин, A.H. Талденков, В.Г. Ральченко, В.И. Конов, A.B. Хомич, Р. А. Хмельницкий. ЖЭТФ 107 (2008), с. .

52. W.L. Liu, М. Shamsa, I. Calizo, A.A. Balandin, V. Ralchenko, A. Popovich, A. Saveliev. Appl. Phys. Lett, 89 (2006) 171915.

53. A. Aleksov, X. Li, N. Govindaraju, J.M. Gobien, S.D. Wolter, J.T. Prater, Z. Sitar. Diamond and Related Materials 14 (2005) p. 308.1. Глава 3.

54. В. Ральченко и В. Конов. Электроника: наука, технология и бизнес, 4 (2007) с. 2.

55. Т.Н. Галкина, А.И. Шарков, А.Ю. Клоков, В.Г. Ральченко. Тезисы докладов VII Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 2005», (Звенигород, Россия, 2005)стр. 178.

56. I. Lagnado and P.R. de la Houssage. Microelectronic Engineering, 59 (2001) p. 455.

57. L. Chang, F.R. Chen, C.J. Chen and T.S. Lin. Diamond and related materials 5 (1996), p. 1282.

58. A. K. McCurdy, H. J. Maris, and C. Elbaum. Physical Review В 10 (1970), p.4077.

59. P. Wagner, H. Baungart, H.J. Quisser. Appl. Phys. Lett., 37 (1980) p. 1078.

60. H.A. Дроздов, A.A. Патрин, В.Д. Ткачев. Письма ЖЭТФ, 23 (11), (1976) с. 651.

61. R. Sauer, J. Weber, J. Stolz, E.R. Weber, K.H. Küster and H. Allexander. Applied Physics A 36 (1985) p.l.

62. N.A. Drozdov, A.A. Patrin, V.D. Tkachev. Phys. Status Solidi B, 83 (1977) p. 137.

63. G.A. Slack, J. Bartram. J. Appl. Phys., 46 (1975) p.89.

64. L.C. Nistor, J. Van Landuyt, V.G. Ralchenko, A.A. Smolin, K.G. Korotushenko, E.D. Obraztsova. J. Mater. Res. 12 (1997) p. 2533.

65. Энциклопедия технологии полупроводниковых материалов, под редакцией К.А. Джексона, В. Шретера. Москва, Водолей, 2007 г.

66. Т.И. Галкина. Динамика неравновесных электронных и решеточных возбуждений: электронно-дырочные капли и неравновесные акустические фононы. Диссертация. 1994 г.M