Исследование влияния структуры и состава пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния на механизмы переноса заряда тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ



На правах рукописи

Фг/'

Кашарина Леся Алексеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА ПЛЕНОК АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ НА МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА

Специальность 01.0^.0^- Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

~ 3 т 2009

Ставрополь - 2009

003486546

Работа выполнена на кафедре Нанотехнологии и технологии материалов электронной техники в ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет».

Научный руководитель

кандидат химических наук, Тарала Виталий Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Лунин Леонид Сергеевич

Защита состоится 11 декабря 2009г. в И часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.06 по присуждению ученой степени доктора (кандидата) наук в ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу: 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет».

Автореферат разослан 11 ноября 2009г.

доктор физико-математических наук, доцент,

Михнев Леонид Васильевич

Ведущая организация

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный технический университет»

Ученый секретарь диссертационного совета канд. физ.-мат. наук

Лисицын С. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Полимероподобные, аморфные, аморфно-кристаллические (нанокристаллические) материалы на основе карбида кремния перспективны для создания устройств микро- и наноэлектроники. Однако, по причине сильной зависимости свойств данных материалов, и в частности, аморфного гидрогенизированного карбида кремния (а-81С:Н), от структуры и состава, широкого распространения в изделиях электронной техники они пока не получили. Основная проблема обусловлена отсутствием четких представлений о структуре этих материалов, и о характере взаимосвязи «структура - свойства».

Существующие способы описания структуры аморфных и аморфно-кристаллических материалов, основанные на представлении о веществах, в которых отсутствует дальний порядок, не могут объяснить всего многообразия свойств. Эта важная проблема лежит в области интересов физики конденсированного состояния, в то же время, по мнению многих ученых, наиболее точную и полную картину о структуре и о её влиянии на свойства материала можно получить в рамках теорий фракталов и перколяции. Преимущества такой модели заключаются в относительной простоте и адекватности математического описания взаимосвязи структуры материала тонких пленок и их электрических свойств.

Поэтому разработка модели структуры пленок а-8Ю:Н, в рамках теорий фракталов и перколяции является актуальной.

В связи с этим, целью диссертационной работы являлось установление взаимосвязи между механизмами переноса заряда и особенностями структуры тонких пленок а-81С:Н, синтезированных методом химического осаждения из газовой фазы (Н\У СУО) из паров кремнийорганических хлорсодержащих мономеров (КХМ).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать структуру тонких пленок а-81С:Н серий образцов, синтезированных в различных условиях;

- изучить закономерности формирования структуры материала пленок а-81С:Н и разработать модель, описывающую структуру в рамках теории фракталов;

- исследовать электрические свойства серий образцов тонких пленок а-8Ю:Н в темповом режиме и при УФ облучении;

- в рамках теорий перколяции и фракталов разработать модель, адекватно описывающую взаимосвязь структуры материала и механизмов переноса заряда в пленках я-$1С:Н.

Научная новизна. На основе экспериментальных и теоретических исследований впервые предложен новый способ описания структуры и состава пленок а-81С:Н в рамках теории фракталов.

В рамках теории перколяции разработана модель описания процессов переноса заряда в пленках а-8Ю:Н, учитывающая изменение электрического сопротивления при изменении состава и структуры материала.

Практическая значимость:

- разработана модель описания фрактальной структуры материала пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния;

- показана возможность описания электрических свойств пленок а-81С:Н в рамках теории перколяции. Разработанная модель переноса заряда позволяет адекватно описывать зависимость удельного сопротивления от структуры пленок в-51С:Н;

- разработанные модели могут быть применены для решения фундаментальных и прикладных задач связанных с описанием электрических параметров пленок неупорядоченных материалов на основе карбида кремния.

Основные положения, выносимые на защиту:

- модель, описывающая мультифрактальную структуру пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния;

- влияние особенностей структуры материала пленок а^С'.Н на их электрические и оптические свойства;

- модель, описывающая процессы переноса заряда в пленках а-ЗЮ:Н в рамках теорий перколяции и фракталов.

Реализация результатов работы. Тематика данной работы соответствует перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований, утвержденных президиумом РАН.

Работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре «Нанотехнологии и технологии материалов электронной техники» ГОУ ВПО «СевероКавказский государственный технический университет» в рамках грантов: Мин. Образования РФ, РНП 1.2.05 «Исследование особенностей синтеза

полупроводниковых широкозонных материалов для экстремальной электроники»; Мин. Образования РФ, РНП 3.4.05 «Исследование процессов формирования аморфных гидрогенизированных пленок карбида кремния и углерода»; Мин. Образования РФ, РНП 1.1.08 «Исследование особенностей синтеза гетероэпитаксиальных тонких пленок карбида и оксида кремния»; ФЦНТП РНП 2.2.2.2.8767 «Фундаментальные исследования новых изолирующих и полупроводниковых материалов на основе аморфного и гидрогенизированного карбида кремния совместно с Кемницким техническим университетом».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета, (Ставрополь, 2005, 2007, 2008г.); международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро - и нанотехнологии», (Кисловодск, 2005 -2008г.); международной научной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии», (Кисловодск, 2009г.); международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники», (Санкт-Петербург, 2006г.); Российско-японском семинаре «Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро - и наноэлектроники» (Астрахань, 2006, Саратов, 2007 г.); региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», (Ставрополь, 2006г.); ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. (Ростов-на-Дону, 2007г.).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 16 работ, в том числе 3 статьи и 13 тезисов к докладам на международных, российских и региональных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 208 источников. Работа содержит 130 страниц основного текста, 37 рисунков и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и дана общая характеристика работы, включая научную новизну и практическую

ценность полученных результатов, сформулированы научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе обобщены литературные данные о свойствах неупорядоченных полупроводников и механизмах переноса заряда в них, в том числе материалов на основе кремния и углерода. Рассматриваются особенности описания свойств материалов в рамках теорий фракталов и перколяции. Сформулированы цели и задачи данного исследования.

Во второй главе приводятся характеристики объектов исследования и методов изучения структуры и электрических свойств образцов тонких пленок а-8Ю:Н.

В работе проводились исследования образцов тонких пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния, полученных методом термоактивированного газо-химического осаждения из паров кремнийорганических хлорсодержащих мономеров в реакторе с горячей стенкой, по методике, разработанной на кафедре нанотехнологии и технологии материалов электронной техники СевКавГТУ. В качестве реагентов использовались диметилдихлорсилан (ДЦХС) и триметилхлорсилан (ТМХС). Образцы пленок а-8Ю:Н серии 1 синтезированы в условиях различного расхода реагента (ДЦХС) и газообразного водорода, образцы серий 2 и 3 - при различных температурах в диапазоне 800 - 950 °С из паров ДЦХС и ТМХС на подложках кремния монокристаллического ориентации (111) и лейкосапфира.

Толщина пленок а-в1С:Н определялась методом микроинтерферометрии.

Для исследования структуры пленок применялись методы просвечивающей ИК-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеивания света (КРС), рентгеноструктурного анализа, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), растровой электронной микроскопии (РЭМ) и методом сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ).

Изучение электрических свойств образцов пленок а-ЭЮгН и гетероструктур я-81С:Н/с-81 проводилось независимыми методами на постоянном токе: ч'етырехзондовым методом и методом ВАХ в темновом режиме и при облучении УФ-излучением и на переменном токе - методом импедансной спектроскопии (ИС).

В третьей главе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований структуры пленок аморфного гидрогенизированного

карбида кремния. Приводится обоснование разработанной, в рамках теории фракталов, модели структуры пленок.

Согласно этой модели, в результате адсорбции продуктов деструкции КХМ, на активных точках поверхности подложки, образуются фрактальные кластеры полимероподобного и кристаллитоподобного типов. При высоких скоростях расхода КХМ и водорода, в условиях невысоких температур синтеза, образуются фрактальные кластеры полимероподобного типа (рисунок 1, а). С уменьшением скоростей расхода реагента и водорода, доля нанокристаллитов в пленке увеличивается (рисунок 1,6) и свыше определенного порога концентрации нанокристаллитов, происходит образование преимущественно фрактальных кластеров кристаллитоподобного типа (рисунок 1, в).

Рисунок 1 - Модель формирования фрактальной структуры пленок а-51С:Н:

а) формирование полимероподобмых кластеров пленки с включением нанокристаллитов,

б) накопление компонентов кристаллического типа, в) формирование кристаллитоподобных кластеров и их укрупнение

Для подтверждения выдвинутых предположений были проведены работы по экспериментальному исследованию структуры серии образцов синтезированных при различных расходах ДДХС.

Проведенные исследования образцов методом просвечивающей ИК-спектроскопии показали, что все образцы имеют широкие спектры ИК-поглощения, с максимумами в области 800 см"1. Принимая во внимание тот факт, что ИК поглощение, обусловленное колебаниями Э1-С связей, происходит в области волновых чисел 780 - 800 см"1, можно однозначно утверждать, что эти спектры отражают факт наличия карбида кремния в полученных пленках. Между тем, в зависимости от режимов осаждения наблюдается изменение формы спектра, что

указывает на различия в микроструктуре синтезированных образцов. Так в частности, установлено, что уменьшение расхода реагента (ДДХС) и водорода в процессе синтеза пленок а - SiC:H приводит к снижению поглощения в области 900 - 1000 см"1, что свидетельствует о понижении количества SiC=CHn и Si—СН„, групп в структуре пленок и ведет к общему сужению спектра. Расчет коэффициента поглощения по методике Brodsky-Cardona-Cuomo (ВСС), описанной в главе II диссертации, показывает, что одновременно с этим происходит увеличение интенсивности поглощения в области 800 см"1 (рисунок 2). Так как максимальной плотностью связей Si-C обладают монокристаллические пленки, можно однозначно утверждать, что повышение коэффициента поглощения связано с постепенным увеличением степени кристалличности. Данное обстоятельство указывает, на увеличение доли кристаллитоподобной составляющей в структуре пленки. Следует отметить, что аналогичная ситуация наблюдается и в случае повышения температуры синтеза пленок, независимо от выбора типа источника компонентов пленки.

Из рисунка 2 видно, что характер изменения интенсивностей поглощения (в области 800 см"1) не предполагает «скачкообразного» перехода от полимероподобной

к кристаллитоподобной структуре. При этом, увеличение поглощения при увеличении Уддхо^нг кривая носит немонотонный характер, что указывает на замену одного типа связей другим, при изменении состава пленок.

Качественная оценка связанного водорода в матрице пленок a-SiC:H, проведенная по соотношению площадей под кривыми

индивидуальных полос поглощения ИК-спектров в области 900-1000 см"1 (таблица 1), показывает, что уменьшение расхода водорода в процессе синтеза пленок a-SiC:H приводит к снижению суммарного содержания водородсодержащих связей в структуре пленки.

Образцы, синтезированные при минимальном значении Уддхс^нг, обладают наибольшей интенсивностью полосы поглощения в области 900- 1000 см*1 и минимальной интенсивностью полосы поглощения в области 800 см"1,

ОД 0.3 0,4 0.5 0,6 0,7

Рисунок 2 - Изменение коэффициента поглощения пленок а-81С:Н в области 800 см'1 в зависимости от соотношения скоростей расхода ДДХС и водорода (цифры 1-5 соответствуют номеру образца в серии)

рассматриваются как полимероподобиые. В свою очередь, при увеличении значения Уддхс'Уш происходит образование все большего количества связей, относящихся к кристаллическому карбиду кремния, а образцы рассматриваются как преимущественно кристаллитоподобные.

Таблица 1 - Результаты расчетов концентрации связей, содержащих водород

№ образца Скорость расхода водорода, л/ч Скорость расхода реагента, мл/ч Уцдхс/V Н2 Содержание водорода в пленках, отн. ед.

1. 10 6 0,6-Ю"-1 0,25

2. 11 5 0,45-10"J 0,36

3. 13 4,5 0,35-10"J 0,37

4. 15 5 0,33-10"J 0,43

5. 17 4 0,25-10"J 0,45

Согласно результатам исследования образцов методом КРС, карбид кремния находится в матрице пленок в нанокристаллическом виде, в пользу чего свидетельствует слабая интенсивность полос ТО-770 см"1 и Ь0-960 см"'(рисунок 3).

Кроме того, в спектрах

комбинационного рассеяния

света, присутсвуют широкие

полосы в области 490 - 600 см"'

и 1200-1600см"1 указывающие на

наличие локализованного

аморфного (a-Si:H) и

нанокристаллического (ne-Si)

q 5 у-т , кремния, а также

Рисунок 3 - Спектры комбинационного ^

рассеяния света в пленках a-SiC:H, синтезированных локализованного углерода в

из паров ДДХС (цифры 1-5 соответствуют номеру

образца в серии) ' аморфном (я-С:Н) и

полимероподобном состояниях.

Исследования структуры пленок a-SiC:H методами ренгеиофазового анализа и ПЭМ подтверждают наличие кристаллитоподобной и аморфной составляющих в структуре материала. На типичной рентгенограмме образцов (рисунок 4) четко выражен рефлекс при 20= 35,5°, характерный для кубической модификации карбида кремния. Между тем, присутствие на электронограмме образцов a-SiC:H (рисунок 5) дифракционных колец, и рефлексов, подтверждает высказывание, что

А 501)1111

21X1 4W> 00» 80« 1№0 120« 1400 1Ы)0

Полпооое ЧИСЛО, СИ'1

микроструктура материала состоит из полимероподобной и кристаллитоподобной составляющих.

Я1С(Н I)

О

» 35 37 19 41 43 45 47 49

Рисунок 4 - Рентгенограмма образца Рисунок 5 - Элекронограмма

синтезированного в Н№ СУО реакторе при образца синтезированного при температуре 900 °С (ДДХС) , температуре 900 °С (ДДХС)

При сопоставлении данных рентгеноструктурного анализа, ПЭМ и методов оптической колебательной спектроскопии можно утверждать, что структура пленок представляет собой мультифрактал, который состоит из кластеров полимероподобного и кристаллитоподобного типов.

Такие структуры характеризуются морфологическими особенностями, для количественного описания которых используется параметр фрактальной размерности. При этом, совершенно очевидно, что изменение микроструктуры материала влияет на изменение топологии поверхности пленок а-Э1С:Н, что позволяет использовать методы СЗМ для расчета фрактальной размерности.

На рисунке 6 представлены результаты исследования топологии поверхности пленок методом СЗМ. Для расчета фрактальной размерности (Д) был использован метод Минковского [2], согласно которому Д равна абсолютному значению углового коэффициента прямой

ЫЩЬ) = Ыс - Д/«4

где с - константа, Ь - длина линейного отрезка, ЩЬ) - минимальное количество отрезков, необходимых для аппроксимации кривой построенной в координатах 1пИ(Ь) - ЫЬ.

По данным рисунка 7 видно, что фрактальная размерность кривой локальной шероховатости составляет 1,12, что больше топологической размерности кривой на плоскости и свидетельствует о фрактальном строении поверхности пленок д-81С:Н.

Значения фрактальной размерности спектров локальной шероховатости для всех образцов дробные и больше единицы (таблица 2), что указывает на фрактальное

строение пленок а-81С:Н, кроме того с повышением содержания водорода в пленке, фрактальная размерность так же возрастает, что указывает на повышение степени "морфизации матрицы материала.

з

$ ¿0 30 40 4о ¿0 70* 10-' м

?> 15 ¿о з'о 4*о 4о ¿о 1о'

10'м

$ 113 ¿0 з'о 4'о 50 ¿0 -/о 10"' и

Средняя шероховатость, Эа 9,799 нм Средняя шероховатость, Эа 8,825 пт Средняя шероховатость, Ба 8,798пт

а) б) в)

Рисунок 6 — Результаты исследования поверхности образцов пленок а-31С:Н методом СЗМ (сверху-вниз: спектр средней шероховатости, результаты статистической обработки параметров степени шероховатости пленок а-5г'С:Я/).' а) Хц — 0,25, 6) хн =0,37 и в) хн =0,45

Таким образом, установлено, что уменьшение расхода водорода в процессе синтеза значительно влияет на структуру пленок я-81С:Н и приводит к снижению количества полимероподобных и повышению количества кристаллитоподобных кластеров. Кроме того, структура плёнок представляет собой мультифрактал, состоящий из двух типов кластеров (полимероподобных и кристаллитоподобных) самоподобно изменяющихся в зависимости от условий синтеза.

2,95 2,9 2,85 2,8 2,75 2,7 2,65 2,6

О, = 1,12

4,5

5 5,5

Ьп(1У(1.))

Рисунок 7 — График зависимости 1пЬ от 1пЫ(Ь) для определения фрактальной размерности Д пленки а - 8Ю:Н

Таблица 2 - Фрактальная размерность образцов пленок а-$1С:Н с различным содержанием связанного водорода в матрице (приведены

№ группы

образцов в хн <А>

серии

1 0,25 1,12

2 0,36 1,16

3 0,37 1,22

4 0,43 1,25

5 0,45 1,26

При высоких скоростях расхода ДДХС и водорода, в условиях малых значений Уддхс/Ущ, образуются полимероподобные пленки, обладающие высокой фрактальной размерностью и содержащие локализованные включения

нанокристаллитов карбида кремния (rte-SiC) и кремния (лс-Si), а также включения аморфного кремния (a-Si:H) и углерода (а-С:Н).При низких скоростях расхода ДДХС и водорода, в условиях больших значений Уддхс/Унг, напротив образуются нанокристаллические пленки, обладающие низкой фрактальной размерностью и содержащие локализованные полимероподобные включения, • нанокристаллический кремний (ne-Si), аморфные кремний (a-Si:H) и углерод (а-С:Н).

Особенности структуры мультифрактальных пленок позволяют утверждать, что разрушение фрактальных кластеров одного типа и возникновение кластеров другого типа должно приводить к значительным изменениям свойств и, в первую очередь, электрических.

В четвертой главе описывается модель, разработанная в рамках теорий фракталов и перколяции, которая устанавливает взаимосвязь структуры и состава материала с механизмами переноса заряда. Кроме того, приводятся результаты исследований электрических свойств пленок a-SiC:H и гетеропереходов на их основе в темновом режиме и под воздействием УФ-излучения.

Согласно разработанной модели, перенос заряда в пленках a-SiC:H обусловлен двумя видами кластеров, которые формируют перколяционные цепочки и составляют мультифрактальную структуру пленок.

Так как, одним из наиболее чувствительных компонентов к изменению структуры материала пленок является водород, то очевидно что, с изменением его концентрации в пленке претерпевают изменения все компоненты структуры. Так пленки, с высокими D„ представляют собой полимероподобные фрактальные кластеры, которые самоподобно изменяясь, формируют перколяционные цепочки. В таких материалах перенос заряда осуществляется по перколяционным цепочкам образованным полимероподобными кластерами.

С понижением D„ происходит изменение микроструктуры материала, за счет разрыва перколяционных цепочек полимероподобного типа и образования перколяционных цепочек из кристаллитоподобных кластеров. Очевидно, что при переходе от преимущественно полимероподобной матрицы к преимущественно нанокристаллической, материал пленок будет характеризоваться максимальным разупорядочением структуры, и соответственно обладать максимальным сопротивлением.

Изучение особенностей образования пленок а-81С:Н позволило выявить важную закономерность в зависимости удельного сопротивления пленки (р) от количества водородсодержащих связей в матрице и, следовательно, фрактальной размерности: при некой критической концентрации (хс = хн) (связанного в материале водорода) начинается процесс перехода от преимущественно полимероподобной структуры к преимущественно кристаллитоподобной структуре. Таким образом, с учетом концентрации водородсодержащих связей в матрице пленки а-БЮ:Н (таблица 1), можно определить момент существенных изменений (порог перколяции Хс) электрических свойств материала.

Для удобства расчета, в рамках модели переноса заряда, было введено следующее обозначение: хн - виртуальная концентрация связанного водорода в составе пленки:

ХИ = Ха-ЭХМ + хп (1)

где Ха^он - доля водорода в Б1С-НП группах, хц - доля полимероподобной составляющей в пленке.

Схематическое изменение сопротивления полученных пленок, оцениваемое по изменению концентрации хн, показано на рисунке 8.

При концентрациях связанного водорода в пленках а-8Ю:Н близких к 0,5 перенос заряда осуществляется по перколяционным цепочкам полимероподобных фрактальных кластеров (участок 1 на рисунке 8). А при концентрации связанного водорода близкой к хс (участок 2 на рисунке 8) происходит переформирование в структуре пленки, связанное с заменой одних групп проводящих фрактальных кластеров другими, имеющими иные физические характеристики. В этой области возрастает разупорядоченность структуры пленки а-81С:Н и, как следствие, увеличивается сопротивление материала [1, 4].

Иными словами, с уменьшением концентрации связанного водорода происходит формирование перколяционных цепочек из кристаллитоподобных фрактальных кластеров, ответственных в дальнейшем за проводимость пленки и падение сопротивления (участок 3 на рисунке 8).

В данном случае формирование перколяционного фрактала поддается теоретической оценке с помощью задачи «узлов» теории перколяции. Так" как нанокристаллиты имеют кубический политип, о чем свидетельствуют результаты

рентгеноструктурного анализа, то для расчета удельного сопротивления материала была использована модель кубической решетки.

Для расчетов значение порога перколяции, хс принимали равной 0,31 [7]. Расчет зависимости

р = Д1/(о[(х - Хс)7')) выполнялся по формуле для электропроводности а, согласно теории перколяции [5]:

а=а1(х-хс)2\ (2)

где о) - проводимость кластеров а-81С:Н и нанокристаллов БЮ, V = 0,9 -критический показатель радиуса корреляции [7] (является универсальным и не зависит от вида решетки и типа перколяции, а только от размерности пространства с? задачи). Индекс 2 перед V, указывает на размерность пространства для трехмерного случая при электропроводности в задаче «узлов».

Считая исходные ячейки перколяционного фрактала образованными нанокристаллами, проводился расчет ег, по формуле [6]:

а, = цп(це + //,), (3)

где - элементарный заряд, це, цр - подвижности электронов и дырок соответственно, п - собственная концентрация носителей.

На рисунке 9 приведена расчетная зависимость удельного сопротивления аморфной пленки от содержания водорода хн и от фрактальной размерности £>5.

Что же касается механизмов переноса зарядов, то необходимо отметить следующее. Так как фракталы, образованные кристаллитоподобными кластерами создают, материал, для которого характерно перекрывание зон локализованных энергетических уровней в щели подвижности (рисунок 10, а), то при понижении температуры уровень Ферми должен смещаться к хвостам зоны проводимости. При этом, возможен случай, когда в сильно неупорядоченном материале (с перколяционным переходом) в результате перекрытия зон локализованных состояний

Рисунок 8 - Схематическое изображение зависимости р от Хн- 1 -проводящая цепочка попимероподобных кластеров Ж„С„,//Ч,' 2 - разрушение полимероподобного перколяционного мультифрактала с образованием кластеров а-81С:Н; 3 — образование перколяционного фрактала из кластеров а-ЯС:Н

(рисунок 10, б) и, происходит образование новой широкой разрешенной зоны в щели

подвижности, с делокализованными состояниями. Для таких материалов, при низких

температурах, большая часть электронов

должна находиться на уровнях в

разрешенной зоне щели подвижности. С

повышением температуры, электроны

должны переходить на более высокие

разрешенные состояния с изменением

длины прыжка носителей заряда. Для

таких материалов, возможен эффект, при

котором, сопротивление увеличивается с экспериментальная зависимости

удельного сопротивления пленок а - SiC.ll повышением температуры. от концентрации связанного водорода х„

Проведенные экспериментальные и фрактальной размерности Д. исследования, показали адекватность теоретических и экспериментальных данных. Как видно из рисунка 9, на кривой зависимости удельного сопротивления от концентрации водорода и фрактальной размерности, присутствует пик при хн=0,31 (£>/= 1,22), что обусловлено изменением проводимости пленки, связанной с заменой одних групп проводящих фрактальных кластеров на другие, имеющие различный химический состав и структуру и, как следствие, проводимость.

0,2 ^_0,3 0,4 0,5 0,6

Рисунок 9 - Расчетная и

Рисунок 10 — Модель распределения энергетических состояний в щели подвижности материала пленок а-51С:Н: а) типичная модель для всех образцов в диапазоне температур 100 - 273 К; б) увеличенное изображение распределения плотности энергетических состояний вблизи уровня Ферми - перекрытие зон локализованных состояний

Установлено, что в диапазоне температур 77 - 100 К материал, для которого 03— 1,22 обладает мегаллоподобной проводимостью (кривая 3 на рисунке 11, а). В области низких температур электропроводность пленки обусловлена особенностями строения энергетических уровней в щели подвижности материала, в котором нет перколяционных цепочек ни по одному из двух типов фрактальных кластеров.

Рисунок 11 - Температурные зависимости электропроводности пленок а - SiC.H: а) в темновом режиме; б) при облучении УФ-излучением (1- Д.=1,12; 3 -£>s=l,22; 5 - Д=1,26)

Свыше определенной температуры, при дальнейшем повышении температуры кривая зависимости электропроводности образца 3 принимает форму типичную для остальных образцов серии. Минимум на кривой зависимости электропроводности указывает на смену механизма переноса заряда, обусловленную повышением температуры. Очевидно, что при температуре 100 К на процесс электропроводности начинает оказывать свое влияние беспорядок в структуре пленки, обусловленный перколяционным переходом. Следовательно, можно утверждать, что температурная активация электропроводности становится доминирующей над всеми процессами переноса заряда в пленках a-SiC:H.

Электропроводность образцов пленок 1 и 5.(рисунок 11, а) осуществляется по прыжковому механизму и подчиняется закону Мотта.

Исследования проводимости пленок при воздействии УФ-излучения (рисунок 11,6) показывают, что облучение образцов пленок а - SiC:H не изменяет характер температурной зависимости электропроводности и лишь незначительно влияет на значения сопротивления образцов. Наибольшее влияние УФ-излучения обнаружено у образца 3, для которого Ds= 1,22.

Как и в случае темпового эксперимента, кривая температурной зависимости электропроводности 3 образца в области низких температур проходит через минимум

о

0,24 0,26 0,28 0,3 0,32 0,34 <1/Т)"», (1/К)»<

а)

0,24 0.26 0,28 0,3 0,32 0,34 (íny'Mi'K)1'4

б)

(рисунок 11,6). Спад проводимости, стимулированной УФ-излучением, до минимума с ростом температуры обусловлен снижением подвижности носителей заряда на центрах захвата образующихся в результате разрыва слабых связей водорода с углеродом и кремнием под действием УФ - излучения. Увеличение проводимости при более высоких температурах обусловлено доминированием процессов термической активации носителей заряда над процессами образования центров захвата (разрыва связей С-Н, Si-H) под действием УФ - излучения.

По результатам независимого исследования электрических свойств материала на переменном токе показано значительное влияние структуры пленок û-SiC:H на их электрические свойства (рисунок 12).

Импеданс - спектры образцов, для которых характерно Хц < 0,37 (¿>/=1,22), представляют собой правильные полуокружности, что указывает на то, что перенос заряда в пленках a-SiC:H происходит преимущественно в пределах одной фазы -ne — SiC. Такой вид переноса заряда описывается простой параллельной RC-цепочкой (Rk2 и Скг) (рисунок 12, а) и перенос заряда осуществляется по объему кристаллитов.

Форма спектров образцов, с фрактальной размерностью 1,22, незначительно отличается от формы спектров образцов с Ds= 1,16, но указывает на резкое увеличение сопротивления материала.

Процесс электропроводности, в этом случае, будет, в основном, так же осуществляться за счет кристаллической фазы, но вследствие уменьшения количества кристаллитоподобных перколяционных цепочек сопротивление резко возрастает, начинается процесс перколяционного перехода (рисунок 12, б).

Эквивалентная схема, описывающая процесс переноса заряда в материале, примет вид последовательно соединенных RC-цепочки (RK|, CKi) и резистора Rkm, учитывающего вклад появляющейся полимероподобной составляющей и на данном этапе, препятствующей процессу электропроводности (рисунок 12, б).

Спектры образцов, для которых IV=1,25 (рисунок 12, в) представляют собой суперпозицию двух полуокружностей, что характеризует сложную структуру материала. Существенный вклад в процесс переноса заряда в таком материале будут давать две составляющие: rac-SiC и SinCmHq. Процесс электропроводности в подобного рода материалах можно представить в виде эквивалентной электрической схемы, состоящей из двух последовательно соединенных параллельных RC-цепочек (рисунок 12, в), где каждая RC-цепочка имеет характеристики, соответствующие

переносу заряда в объеме зерен лс-81С (Лк и Ск) и переносу заряда в кластере 81„СтНч и См).

8 1000000 а

800000

400000 200000

Л," 0 „ ' »

"Л 4 !_»_

• 25 оС 4000000

• 50 оС 2

* 100 оС О

о 150 оС С 3000000

о 200 оС

2000000

•

* • 1000000

* •

А Л 0

• 25 оС 3 1200000

■ 50оС о

* 100 оС 1000000

о 150 оС

агооос 800000

* 500 оС

бобооо

•

400000

• 20(1000

1000000 г'.ОЬт

«000000 г'.ОНт

• 25 £>С ■ 50 оС «100 ОС о 150оС 0200 оС и.'ООоС

800000 1200000 г'.оьт

Кк2 а)

гн-о

Як1 Ккм

Ск

ш

Як

Ям

б) в)

Рисунок 12 — Импеданс-спектры образцов пленок а-51С:11 и эквивалентные электрические схемы материалов серии I: а £>5=1,16; б) £)5=1,22; в) О¡=1,25, где 2' -действительная часть комплексного сопротивления, 2"-мнимая часть комплексного сопротивления

На рисунке 13 представлены типичные ВАХ гетероструктур а-8Ю:Н/с-81 при различных концентрациях водорода в пленке карбида кремния. Следует отметить, что для образцов, электропроводность которых осуществляется по перколяционным цепочкам фрактальных кластеров полимероподобного или кристаллитоподобного типа (рисунок 13, а) зависимость тока от напряжения описывается соотношением [6]:

Лт

J = J,

-1

(5)

где Js - ток насыщения, зависящий от плотности состояний в щели подвижности неупорядоченного материала, с/ - элементарный заряд, II — приложенное напряжение, к - постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура.

Нелинейность ВАХ в области малых смещений (и<5 В) обусловлена формированием области объемного заряда, в то время как при больших обратных смещениях, ток через гетеропереход связан с процессами генерации и рекомбинации носителей в обедненной области. Данное обстоятельство указывает на то, что для таких материалов перенос заряда хорошо описывается моделью тока ограниченного объемным зарядом (ТООЗ). Из рисунка 13, а, а видно, что УФ-излучение не оказывает значительного влияния на свойства гетероперехода.

В то же время дая образцов карбида кремния, в матрице которых происходит перколяционный переход (£^=1,22), наблюдается эффект выпрямления тока в гетеропереходах а-81С:Н/с-81, в пользу чего свидетельствует несимметричность ВАХ (рисунок 13, б). Следует обратить внимание, что с повышением напряжения прямого смещения (более 9 В) происходит смена механизма переноса заряда, на что указывает резкое изменение угла наклона кривой зависимости тока от напряжения (рисунок 13, б). При напряжениях до 9 В, материал обладает большим сопротивлением, которое начинает резко уменьшаться с повышением напряжения. Уменьшение сопротивления, в темновом режиме, может быть объяснено ролью процессов туннелирования носителей заряда между звеньями перколяционных цепочек.

При УФ-облучении образца, сопротивление пленки карбида кремния падает за счет генерации неравновесных носителей заряда, при этом по причине общего увеличения их концентрации, эффекты, связанные с перколяционпыми переходами в матрице пленки исчезают.

а) б)

Рисунок 13 - Типичные ВАХ гетеропереходов а-Б1С:Н/с-51 в темновом режиме и при облучении УФ-излучением: для образцов с низким сопротивлением (а) и для образцов, для которых характерен перколяционный переход, £>,= 1,22 (б)

В тоже время возникающий при облучении эффект усиления тока, указывает на возможность применения материалов с перколяционными переходами для изготовления датчиков УФ излучения.

На основании проведенных исследований было установлено, что перенос заряда в пленках а-81С:Н, обладающих мультифрактальной структурой, осуществляется за счет перколяционных цепочек.

Изменение механизмов переноса заряда* происходят за счет расширения области разрешенных энергетических уровней в щели подвижности, вследствие перестройки фрактальных кластеров и изменения их состава. При этом структурные изменения в материале пленок а - 81С:Н приводят к скачкообразному изменению электрических свойств.

Таким образом, разработанная в рамках теории перколяции и фракталов модель, позволяет адекватно описывать электрические свойства пленок с

мультифрактальной структурой.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что пленки а-81С:Н, синтезированных методом ЬШ СУП в реакторе с горячей стенкой, при различных технологических режимах синтеза из паров ДДХС и ТМХС являются материалами с мультифрактальной структурой.

2. Впервые разработана модель структуры пленок а-^С'.Н, согласно которой мультифрактальная структура, исследуемых материалов представляет собой комбинацию двух типов кластеров самоподобно изменяющихся в зависимости от условий синтеза. Показано, что с уменьшением доли полимероподобных фрактальных кластеров происходит одновременное повышение доли кристаплитоподобных фрактальных кластеров.

3. В рамках теории перколяции и фракталов разработана модель переноса заряда в пленках а-8Ю:Н, согласно которой токоперенос осуществляется за счет перколяционных цепочек, сформированных фрактальными кластерами полимсроподобного и кристаллитоподобного типа. При разрушении перколяционных цепочек одного типа фрактальных кластеров и возникновение цепочек другого типа происходит перколяционный переход, который приводит к значительному увеличению электрического сопротивления материала от 100 кОм до 1 МОм.

4. Показано, что перенос заряда в пленках происходит по прыжковому механизму Мотта, а общий характер электропроводности зависит от процессов формирования перколяционных цепочек. С повышением количества, которых происходит расширение области разрешенных энергетических уровней в щели подвижности и, как результат, уменьшение сопротивления.

5. Установлено, что облучение образцов пленок а - SiC:H УФ-излучением не изменяет характер температурной зависимости электропроводности и лишь незначительно влияет на значения сопротивления образцов. Фрактальные кластеры полимероподобного/ крисгаллитоподобного типов (перколяционные цепочки) или их смесь (перколяционные переходы) влияют не только на свойства самих пленок, но и на свойства гетероструктур ими образованных.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Кашарина. JI.A. Модель электропроводности пленок a-SiC:H с позиций теории перколяции / Л.А. Кашарина. И.С. Митченко // Тезисы докладов Третьей ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. - Ростов-на-Дону : Издательство ЮНЦ РАН, 2007. - С. 83 - 84.

2. Кроновер, P.M. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории./ Р. М. Кроновер. - М.: Постмаркет. - 2000. - 352 с.

3. Наджафов, Б.А. Электрические свойства аморфных пленок твердого раствора Geo.9oSi0 ю:Нх / Б.А Наджафов // Физика и техника полупроводников. - 2000. -Т. 34,-Вып. 11.-С. 1383-1385.

4. Синельников, Б.М. Модель электропроводности пленок a-SiC:H с позиции теории фракталов и перколяции / Б.М. Синльников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. Р.В. Пичугин, И.С. Митченко // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - Ставрополь.: СевКавГТУ, 2007. - № 1.-С. 16- 19.

5. Соцков, В.А. Электрофизические характеристики макросистем диэлектрик-проводник, диэлектрик-полупроводник.// Физика и техника полупроводников. - 2005. -Т. 39. - Вып. 2. - С. 269-275.

6. Шалимова, К.В. Физика полупроводников./ К.В. Шалимова - М.: Энергоатомиздаг, 1985. - 392 с.

7. Stauffer, D. Introduction То Percolation Theory / D. Stauffer, A. Aharony. -London : Taylor&Francis. - 2003. - 179 p.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Синельников, Б.М. Модель электропроводности пленок a-SiC:H с позиции теории фракталов и перколяции / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. Р.В. Пичугин, И.С. Митченко // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - Ставрополь.: СевКавГТУ, 2007. - № 1.-С. 16-19.

2. Синельников, Б.М. Влияние температуры осаждения на состав и строение пленок гидрогенизированного карбида кремния / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, А.Б. Саутиев, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко, Р.В. Пичугин, Н.В. Бублик // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. -Ставрополь : СевКавГТУ, 2007. - № 1. - С. 13 - 16.

3. Синельников, Б.М. Моделирование процесса синтеза гидрогенизированных пленок карбида кремния из паров хлорсодержащих кремннйорганических мономеров / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Р.В. Пичугин, Л.А. Кашарина, И.С. Митченко // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета, 2007. -№ 1. - С. 19-22.

Прочие публикации:

1. Кашарина, Л.А. Влияние связанного водорода на электрические свойства пленок a-SiC:H / J1.A. Кашарина // Индустрия наносистем и материалы. Всероссийская конференция инновационных проектов аспирантов и студентов: Материалы конференции. - М.: МИЭТ, 2006. - С. 119-121.

2. Синельников, Б.М. Температурная зависимость электропроводности пленок a-SiC:H / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, J1.A. Кашарина, И.С. Митченко // Сборник трудов V Международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники». - СПб. : Издательство Политехнического университета, 2006. - С. 29 - 30.

3. Кашарина, J1.A. Модель электропроводности пленок a-SiC:H с позиций теории перколяции / J1.A. Кашарина, И.С. Митченко // Тезисы докладов Третьей ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. - Ростов-на-Дону : Издательство ЮНЦ РАН, 2007. - С. 83 - 84.

4. Синельников, Б.М. Применение теории перколяции к описанию электропроводности аморфных пленок карбида кремния / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина, Р.В. Пичугин, И.С. Митченко // Труды V Российско-Японского семинара "Оборудование, технологии, аналитические системы для материаловедения, микро и наноэлектроники". - М. : МИСиС, 2007. - Т. 2. - С. 750 -754.

5. Синельников, Б.М. Исследование влияния способа активации процесса на структуру пленок a-SiC:H / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, И.С. Митченко, Л.А. Кашарина II Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. VI международная научная конференция. - Кисловодск - Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. -С. 8-9.

6. Синельников, Б.М. Влияние связанного водорода в пленках a-SiC:H на электрические и фотоэлектрические свойства материала / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. VI международная научная конференция. - Кисловодск -Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. - С. 294 - 295.

7. Синельников, Б.М. Исследование влияния температуры осаждения на состав и микроструктуру пленок o-SiC:H У Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. VI международная научная конференция. -Кисловодск -Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. - С. 296 - 297.

8. Синельников, Б.М. Влияние концентрации связанного водорода на электропроводность тонких пленок a-SiC:H под воздействием УФ-излучения / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко // Материалы X региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону» Том первый естественные и точные науки технические й прикладные науки. - Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. - С.79 - 80.

9. Синельников, Б.М. ВАХ гетероструктур на основе нанокристалических пленок карбида кремния / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко, Р.В. Пичугин, Н.В. Бублик, К.К. Черниговский, А.С. Стрельников // Материалы XXXVI научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2006 г. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. - Т. 1. - С. 49 - 50.

10. Синельников, Б.М. Матемагический расчет состава парогазовой смеси при синтезе пленок a-SiC:H из паров кремнийорганических мономеров, протекающий

1Ь

в диффузионной области процесса / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Р.В. Пичугин, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко // Труды V Российско-Японского семинара "Оборудование, технологии, аналитические системы для материаловедения, микро и наноэлектроники". - М.: МИСиС, 2007. - Т. 2. - С. 736 - 739.

11. Синельников, Б.М. О механизме электропроводности пленок а-БЮН / Б.М. Синельников, В.А. Тарала, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко // Материалы VII международной научной конференции Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. -Кисловодск - Ставрополь : СевКавГТУ, 2007. - С. 299 - 300.

12. Синельников, Б.М. Исследование пленок я-31С:Н методом импедансной спектроскопии / Б.М. Синельников, Л.А. Кашарина. И.С. Митченко, В.А. Тарала // Материалы IX международной научной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии». - Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. - С. 158 - 160.

13. Синельников, Б.М. Структура пленок а-81С:Н / Б.М.Синельников, Л.А. Кашарина, И.С. Митченко, В.А. Тарала // Материалы IX международной научной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии». - Кисловодск-Ставрополь : СевКавГТУ, 2009. - С. 160- 162.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 9.11.2009 г. Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. 1,5 Уч.- изд. - 1,0 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ №368 Тираж 100 экз. ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Физические свойства аморфных полупроводников.

1.2 Электропроводность аморфных и микрокристаллических полупроводников.

1.3 Фотопроводимость аморфных полупроводников.

1.4 Фрактальное строение и перколяционная проводимость аморфных полупроводников.

1.5 Выводы к главе 1.

Глава II МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Объекты исследования.

2.2 Измерение толщины плёнок а-81С:Н.

2.3 Исследование плёнок а-8Ю:Н методом ИК — спектроскопии.

2.3.1 Анализ состава и структуры плёнок я-БЮгН по результатам ИК-спектроскопии.

2.4 Спектроскопия комбинационного рассеяния света (КРС).

2.5 Рентгеноструктурный анализ.

2.6 Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ).

2.7 Растровая электронная микроскопия (РЭМ).

2.8 Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ).

2.9 Исследование электрических параметров плёнок карбида кремния четырехзондовым методом.

2.10 Исследование электрических параметров гетеропереходов а-81С:Н/с-81 методом вольт-амперных характеристик.

2.11 Импедансная спектроскопия (ИС).

2.12 Выводы к главе II.

Глава III СТРУКТУРА ПЛЕНОК а-$[С:Н.

3.1 Моделирование структуры плёнок а-8Ю:Н.

3.2 Анализ состава и структуры плёнок а-81С:Н по данным ИК-спектроскопии.

3.3 Анализ состава и структуры плёнок я-81С:Н по результатам спектроскопии КРС.

3.4 Исследование состава и структуры плёнок я-БЮгН методами рентгеноструктурного анализа, ПЭМ и РЭМ.

3.5 Анализ структуры плёнок я-81С:Н по результатам СЗМ.

3.6 Выводы к главе III.

Глава IV ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ПЛЕНКАХ а-81С:Н.

4.1 Моделирование процессов переноса заряда.

4.2 Анализ результатов исследования пленок я-81С:Н четырехзондовым методом.

4.3 Описание процесса переноса заряда в плёнках а—81С:Н с учётом особенностей структуры материала (по результатам метода ИС).

4.4 Перенос заряда через гетеропереход я-81С:НУс—81.

4.5 Выводы к главе IV.

Анализ тенденций развития материалов электронной техники показывает, что резко возрос интерес к полимероподобным, аморфным и аморфно-кристаллическим (нанокристаллическим) материалам, в связи с их большим потенциалом для создания: солнечных элементов [170, 176], светодиодов [105], датчиков света [128], давления и температуры [30, 41], элементов силовой и высокочастотной электроники [105]. Отечественными и зарубежными учеными (Шерченков A. A., Hamakawa Y., Теруков Е., Wagner Т. и др.) показана актуальность применения аморфных полупроводниковых материалов, в технологии изготовления нового поколения устройств микро- и наноэлектроники.

Однако, по причине сильной зависимости свойств пленок данных материалов, и в частности, аморфного гидрогенизированного карбида кремния (a-SiC:H), от структуры и состава, широкого распространения в изделиях электронной техники они пока не получили. Основная проблема обусловлена тем, что нет четких представлений о структуре этого материала, и о характере взаимосвязи свойств с ней. В связи с этим, детальные и всесторонние исследования, направленные на решение данной проблемы являются актуальными.

Существующие способы описания структуры аморфных и аморфно-кристаллических материалов, основанные на представлении о веществах, в которых отсутствует дальний порядок, не могут объяснить всего многообразия свойств. Эта важная проблема лежит в области интересов физики конденсированного состояния. В то же время, по мнению многих ученых, наиболее точную и полную картину о структуре можно получить только в рамках теории фракталов [198, 202]. Некоторые успехи в данной области были достигнуты для слоёв различных металлов [198, 199, 202, 207], оксидных [138], полимерных [156] и других материалов, которые нашли свое применение в различных областях электроники.

В связи с этим, построение модели структуры пленок карбида кремния, в рамках теории фракталов имеет не только научный, но и практический интерес, так как данный материал перспективен для изделий электронной техники. Учитывая области его возможного применения, разрабатываемая модель должна в первую очередь позволить адекватно описывать электрические свойства.

На основании этого, были сформулированы цели и задачи настоящей диссертационной работы.

Цель и задачи исследований. Установить взаимосвязь между механизмами переноса заряда и особенностями структуры тонких пленок а-81С:Н, синтезированных методом химического осаждения из газовой фазы (Н\У" СУО) из паров кремнийорганических хлорсодержащих мономеров (КХМ).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать структуру тонких плёнок ¿г-81С:Н серий образцов, синтезированных в различных условиях;

- изучить закономерности формирования структуры материала плёнок а-81С:Н и разработать модель, описывающую структуру в рамках теории фракталов;

- исследовать электрические свойства серий образцов тонких пленок а-81С:Н в темновом режиме и при УФ облучении;

- в рамках теорий перколяции и фракталов разработать модель, адекватно описывающую взаимосвязь структуры материала и механизмов переноса заряда в пленках а-8Ю:Н.

Научная новизна. На основе экспериментальных и теоретических исследований впервые предложен новый способ описания структуры пленок а-81С:Н в рамках теории фракталов.

В рамках теории перколяции и фракталов разработана модель описания процессов переноса заряда в плёнках а—81С:Н, описывающая зависимость удельного сопротивления материала пленок от концентрации связанного водорода и кристаллической фазы карбида кремния.

Практическая значимость

- разработана модель описания фрактальной структуры материала плёнок аморфного гидрогенизированного карбида кремния;

- показана возможность описания электрических свойств плёнок я-81С:Н в рамках теории перколяции. Разработанная модель переноса заряда позволяет адекватно описывать зависимость удельного сопротивления от структуры плёнок я-81С:Н;

- разработанные модели могут быть применены для решения фундаментальных и прикладных задач связанных с описанием электрических параметров пленок неупорядоченных материалов на основе карбида кремния.

Основные положения, выносимые на защиту:

- модель, описывающая мультифрактальную структуру пленок аморфного гидрогенизированного карбида кремния;

- влияние особенностей структуры материала пленок <я-81С:Н на их электрические и оптические свойства;

- модель, описывающая процессы переноса заряда в пленках а-81С:Н в рамках теории перколяции и фракталов.

Реализация результатов работы. Тематика данной работы соответствует перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований, утвержденных президиумом РАН.

Работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре «Нанотехнологии и технологии материалов электронной техники»

Северо-Кавказского государственного технического университета в рамках грантов:

Мин. Образования РФ, РНП 1.2.05 «Исследование особенностей синтеза полупроводниковых широкозонных материалов для экстремальной электроники»;

Мин. Образования РФ, РНП 3.4.05 «Исследование процессов формирования аморфных гидрогенизированных пленок карбида кремния и углерода»;

Мин. Образования РФ, РНП 1.1.08 «Исследование особенностей синтеза гетероэпитаксиальных тонких пленок карбида и оксида кремния»;

ФЦНТП РНП 2.2.2.2.8767 «Фундаментальные исследования новых изолирующих и полупроводниковых материалов на основе аморфного и гидрогенизированного карбида кремния совместно с Кемницким техническим университетом».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета, (Ставрополь, 2005, 2007, 2008г.); международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро - и нанотехнологии», (Кисловодск, 2005 - 2009г.); международной конференции «Аморфные и микрокристаллические полупроводники», (Санкт-Петербург, 2006г.); Российско-японском семинаре «Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро — и наноэлектроники» (Астрахань, 2006, Саратов, 2007 г.); региональной научно-технической конференции «Вузовская наука — Северо-Кавказскому региону», (Ставрополь, 2006г.); ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. (Ростов-на-Дону, 2007г.).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 16 работ, в том числе 3 статьи и 13 тезисов к докладам на международных, российских и региональных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 208 источников. Работа содержит 130 страниц основного текста, 37 рисунков и 10 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основании проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие результаты:

1. Установлено, что пленки ¿z-SiC:H, синтезированные методом HW CVD в реакторе с горячей стенкой, при различных технологических режимах синтеза из паров ДДХС и ТМХС являются материалами с мультифрактальной структурой.

2. Впервые разработана модель структуры пленок a-SiC:H, согласно которой мультифрактальная структура, исследуемых материалов представляет собой комбинацию двух типов кластеров самоподобно изменяющихся в зависимости от условий синтеза. Показано, что с уменьшением доли полимероподобных фрактальных кластеров происходит одновременное повышение доли кристаллитоподобных фрактальных кластеров.

3. В рамках теории перколяции и фракталов разработана модель переноса заряда в пленках ¿z-SiC:H, согласно которой токоперенос осуществляется за счет перколяционных цепочек, сформированных фрактальными кластерами полимероподобного и кристаллитоподобного типа. При разрушении перколяционных цепочек одного типа фрактальных кластеров и возникновение цепочек другого типа происходит перколяционный переход, который приводит к значительному увеличению электрического сопротивления материала от 100 кОм до 1 МОм.

4. Показано, что перенос заряда в плёнках происходит по прыжковому механизму Мотта, а общий характер электропроводности зависит от процессов формирования перколяционных цепочек. С повышением количества, которых происходит расширение области разрешенных энергетических уровней в щели подвижности и, как результат, уменьшение сопротивления.

5. Установлено, что облучение образцов пленок а — 81С:Н УФ-излучением не изменяет характер температурной зависимости электропроводности и лишь незначительно влияет на значения сопротивления образцов. Фрактальные кластеры полимероподобного/ кристаллитоподобного типов (перколяционные цепочки) или их смесь (перколяционные переходы) влияют не только на свойства самих пленок, но и на свойства гетеропереходов ими образованных.

1. Аморфные полупроводники и приборы на их основе / под общ. ред. Й. Хамакавы; пер. с англ. М.: Металлургия; 1986. — 376 с.

2. Ананьев A.C., Коньков О.И., Лебедев В.М., Новохацкий А.Н., Теруков Е.И., Трапезникова И.Н. Получение и свойства пленок аморфного гидрогенизированного карбида бора. //Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 8. С. 1006-1009.

3. Беллами, Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. / Л. Беллами. М. : Мир, 1963. 590 с.

4. Божокин С. В., Паршин Д. А. Фракталы и мультифракталы. -Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. 128 с.

5. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. -М. : Наука, 1977.-679 с.

6. Бугаев, С.П. Свойства алмазоподобных пленок, полученных в барьерном разряде при атмосферном давлении / С.П. Бугаев и др. // Журнал технической физики. 1997. — Т. 67. — №8. С. 100.

7. Голикова, О. А. Пленки аморфного гидрированного кремния с повышенной фоточувствительностью / О. А. Голикова, М. М. Казанин // Физика и техника полупроводников. 1999. - Т. 33. — №1. - С. 110-113.

8. Гулд, X. Компьютерное моделирование в физике. Часть 2 / X. Гулд, Я. Тобочник. М.: Мир, 1992. - 394 с.

9. Давыдов, С. Ю. Адсорбция на аморфных полупроводниках: модифицированная модель Халдейна-Андерсона / С. Ю. Давыдов, С. В. Трошин // Физика твердого тела. 2008. - Т. 50. - Вып. 7. - С. 1206- 1210.

10. Джалилов, Н.З. Инжекционные токи в аморфных твердых растворах системы Se~S / Н.З. Джалилов, Г.М. Дамиров // Физика и техника полупроводников. 2009. - Т. 43.-Вып. 11.-С. 1521 - 1525.

11. Дикман, С. М. О рекоменбинации в аморфных полупроводниках при температурах выше 100 К / С. М. Дикман // Письма в ЖЭТФ. 1993. - Т. 57.-Вып. 11.-С. 684-689.

12. Дуцяк, И. С. Механизмы электропроводности у-облученных пленок аморфного теллурида германия / И. С. Дуцяк // Журнал технической физики. 1997. - Т. 67. - № 9. - С. 56 - 59.

13. Ершов, А.В. Оптические свойства аморфных пленок SiixGex / А.В. Ершов, А.И.Машин, А.Ф.Хохлов, Д.Е.Касьянов, А.В.Нежданов, Н.И.Машин, И.А.Карабанова // Труды 1-го совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors. Нижний Новгород. — 2001. С. 124-135.

14. Жмуриков, Е. И. Квантовые поправки в проводимости углерод-углеродного композита на основе изотопа углерода 13С с повышенной плотностью / Е. И. Жмуриков, А. И. Романенко, О. Б. Аникеева, Tecchio Luigi // ИЯФ 2006-31. Новосибирск : ИЯФ. - 2006. - 12 с.

15. Жмуриков, Е.И. К вопросу о перколяционной проводимости гетерогенных мезоскопических систем / Е.И. Жмуриков Новосибирск : ИЯФ им. Г.И. Будкера СО РАН 2005. - 12 с.

16. Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов. Пер. с англ. под ред. А. Ф. Трутко М.: Энергия, 1973. - 656 с.

17. Золотухин, И. В. Твердотельные фрактальные структуры / И. В. Золотухин, Ю. Е. Калинин, В. И. Логинова // Международный научный журанл «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ. 2005. - №9(29). — С. 56 - 66.

18. Измеритель иммитанса Е7-20. Руководство по эксплуатации УШЯИ.411218.012 РЭ / ОАО «МНИЛИ». Минск : ОАО «МНИЛИ». - 2006. -32 с.

19. Калинин, Ю. Е. Электрические свойства многослоек металл-полупроводник с аморфной структурой / Ю. Е. Калинин, К. Г. Королев, А. В. Ситников // Письма в ЖТФ. 2006. - Т. 32. - Вып. 6. - С. 61 - 67.

20. Карачинов, В. А. Эффект самосопряженной перфорации аморфных слоев карбида кремния / В. А. Карачинов, С. Б. Торицин, Д. В. Карачинов // Журнал технической физики. 2004. - Т.74. - Вып. 12. - С. 96 - 97.

21. Киреев В. Ю. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы / В. Ю. Киреев, А. А. Столяров М. : Техносфера. 2006.- 192 с.

22. Коньков, О. И. Проводимость и структутра пленок аморфного гидрированного кремния, легированного эрбием a-Si:H(Er) / О. И. Коньков, Е. И. Теруков, JI. С. Границына // Физика и техника полупроводников. — 2002. Т. 36. - Вып. 11. - С. 1332 - 1336.

23. Косарев, В. А. Расчет функции плотности электронных состояний в аморфном кремнии / В. А. Косарев // RAU Scientific Reports & Solid State Electronics and Technologies. 1996. - №1. - C. 50-53.

24. Кроновер, P. M. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. М. : Постмаркет. - 2000 - 352 с.

25. Крылов, П.Н. Прыжковый механизм переноса носителей заряда в ОПЗ барьера шоттки металл аморфный кремний / П.Н. Крылов // Вестник удмуртского университета. Физика. - 2007. - №4. - стр. 35-42.

26. Кузьменко, В. М. Влияние полупроводникового покрытия на электроперенос в аморфных и кристаллических пленках металлов / В. М. Кузьменко // Физика низких температур. 2008. - Т. 34. - №8 - С. 781 - 789.

27. Литтл, Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул / Л. Литтл; пер. с англ. М. : Мир, 1969. - 513 с.

28. Лопин, А. В. Оптический датчик температуры на основе нанокристаллической пленки SiC / А. В. Лопин, А. В. Семенов, В. М. Пузиков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2007. - №4. - С. 19-22.

29. Мазуров, А. В. Электрофизические и оптические свойства гетероструктур на основе а-БкИ и его сплавов. Дисс. канд. техн. наук. 05.27.06 / Мазуров Александр Вячеславович М. 2004. - 220 с.

30. Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы. — М. : Институт компьютерных исследований. 2002. - 656 с.

31. Машин, А. И. Проводимость и край поглощения аморфного силицина / А. И. Машин, А. Ф. Хохлов // Физика и техника полупроводников. 1999.-Т. 33.-Вып. 11.-С. 1384-1387.

32. Меден А., Шо М. Физика и применение аморфных полупроводников. Пер. с англ. — М.: Мир; 1991. 670 с.

33. Митченко, И. С. Исследование влияния условий химического осаждения из газовой фазы на микроструктуру пленок карбида кремния / Дисс. канд. техн. наук. 05.27.06 / Митченко Иван Сергеевич Ставрополь. 2008.- 156 с.

34. Морозов, А. Д. Введение в теорию фракталов. М. : Институт компьютерных исследований. - 2002. — 160 с.

35. Наджафов Б.А. Электрические свойства аморфных пленок твердого раствора Ое0.9о81оло:Нх.// Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 11, С. 1383-1385.

36. Наджафов, Б.А. Фотопроводимость аморфных пленок a-Sio.8sGeo.22 : Нх для солнечных элементов / Б.А. Наджафов, Г.И. Исаков // 181АЕЕ. 2004. V. 22. № 2. Р. 35-37.

37. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела: Учеб. 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк.; 2000. - 494 с.

38. Приготовление и исследование карбидизированного пористого кремния / О.М. Сресели, Д.Н. Горячев, В.Ю.Осипов, и др. // Физика и техника полупроводников. —2000. Т.36. - Вып. 5. — С.604 — 610.

39. Рембеза С. И., Синельников Б. М., Рембеза Е. С., Каргин Н. И. Физические методы исследования материалов твердотельной электроники. — Ставрополь: СевКавГТУ, 2002.- 432 с.

40. Семёнов, A.B. Влияние облучения на свойства нанокристаллических пленок карбида кремния / A.B. Семёнов, A.B. Лопин, В.М. Пузиков, В.Н. Борискин // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43. - Вып. 10. С. 1362 - 1367.

41. Синельников, Б. М. Синтез и исследование физических свойств а-С:Н пленок, осажденных из радиочастотной плазмы / Б. М. Синельников, Ё.

42. Лутц, В. А. Тарала, Т. Н. Прохода, К. Ширмер // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2007. - № 1 (10).- С. 5-12.

43. Соло духа, А. М. Особенности прыжковой электропроводности в тонких слоях триоксида вольфрама / А. М. Солодуха // Вестник ВГУ. Серия: Физика, Математика. 2005. - №2. - С. 70 - 76.

44. Соцков В. А. Электрофизические характеристики макросистем диэлектрик-проводник, диэлектрик-полупроводник.// Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 2. — С. 269-275.

45. Соцков В. А., Карпенко С. В. Общие закономерности процессов электропроводности в бинарных микросистемах.// Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. 1. С. 106-109.

46. Тарасевич Ю. Ю. Перколяция: теория, приложения , алгоритмы. Учебное пособие. М.: Едиториал УРСС, 2002. - 112 с.

47. Техническое описание и инструкция по эксплуатации микроинтерферометра МИИ-4 // Ленинградское оптико-механическое объединение имени В. И. Ленина, — 1975.

48. Торхов, Н. И. Определение фрактальной размерности поверхности эпитаксиального n-GaAs в локальном пределе / Н. И. Торхов, В. Г. Божков, И. В. Ивонин, В. А. Новиков // Физика и техника полупроводников. 2009. -Т.43. - Вып. 1.-С. 38-47.

49. Федер Е. Фракталы: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. - 254 с.

50. Физика гидрогенизированного аморфного кремния. Вып. I Структура, приготовление и приборы. Пер. с англ./Под ред. Дж. Джоунопулоса, Дж. Люковски. М.: Мир; 1987. — 368 с.

51. Физика гидрогенизированного аморфного кремния. Вып. II Электронные и колебательные свойства. Пер. с англ./Под ред. Дж. Джоунопулоса, Дж. Люковски. -М.: Мир; 1988. -448 с.

52. Фурье-спектрометры инфракрасные ФСМ: Руководство по эксплуатации. С. - Петербург : АОЗТ «СПб Инструметс», 2003. - 46 с.

53. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985.-392 с.

54. Шерченков, А.А. Механизмы токопереноса и свойства гетероструктур a-SiC : H/oSi / А.А. Шерченков, Б.Г. Будагян, А.В. Мазуров // Физика и техника полупроводников. — 2005. Т. 39. - Вып. 8. - С. 964 - 969.

55. Шишковский, И. В. Фрактальная размерность распределения пор при лазерном спекании порошка Ti / И. В. Шишковский // Физика и химия обработки материалов. — 2004. №6. - С. 66 - 70.

56. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы. Миниатюры из бесконечного рая. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001.-528 с.

57. Шкловский, Б. И. Электронные свойства легированных полупроводников / Б. И. Шкловский, A. JI. Эфрос. Монография. — М. : Наука. -1979.-416 с.

58. Aleksic, O.A. Thermal diffusivity of NTC layers obtained with photoacoustic technique / O.A. Aleksic, P.M. Nikolic, D. Lukovic, K. Radulovic, D. Vasiljevic Radovic, S. Savic // Microelectronics International Journal. 2004. -Vol.21. -№1.-P. 10-14.

59. Ambrosone, G. Silicon-carbon films deposited at low substrate temperature / G. Ambrosone, U. Coscia, S. Lettieri, P. Maddalena, M. Delia Noce,

60. S. Ferrero, S. Restello, V. Rigato, M. Tucci // Journal of Non-Crystalline Solids. -2006. Vol.352. - №№9-20. - P. 1371-1375.

61. Baia Neto, A. L. Conductivity and ESR Measurements on Carbon Rich Cathodic Amorphous Silicon Carbon Alloys / A. L. Baia Neto, F. Finger and S. S. Camargo Jr. // Brazilian Journal of Physics. 1996. - Vol. 26. - №1. P. 359-363/.

62. Barba, D. Evidence of localized amorphous silicon clustering from Raman depth-probing of silicon nanocrystals in fused silica / D Barba, F. Martin and G G Ross // Nanotechnology. 2008. - №19. - P. 115707 - 115712.

63. Basa, D.K. Optical bandgap and quantum well model in hydrogenated amorphous silicon carbon alloy films / D.K. Basa // Physica status solidi (a). — 2003.-Vol.195.-№1.-P. 87-92.

64. Bockstedte, Michel. Different roles of carbon and silicon interstitials in the interstitial-mediated boron diffusion in SiC / Michel Bockstedte, Alexander Mattausch, and Oleg Pankratov // Physics Review B. 2004. - Vol.70. -№11.-P.l 15203-115214.

65. Bozhko, A. Space-charge-limited current in hydrogenated amorphous carbon films containing silicon and oxygen / A. Bozhko, M. Shupegin and T. Takagi // Progress in Polymer Science. 2007. - Vol.32. - №№ 8-9. - P. 876-921.

66. Brandt, Martin S. Excitons and light-induced degradation of amorphous hydrogenated silicon // Martin S. Brandt, Martin Stutzmann // Applied physics letters. 1991. - №58(15). - P. 1620 - 1622.

67. Brehm, M. Matrix isolation and theoretical study of the reaction of HSiCl3 and CH3OH: infrared spectroscopic characterization of Cl2HSiOCH3 / M. Brehm, B. S.Ault // Journal of Molecular Structure. -2003. V. 649. - P. 95 - 103.

68. Brodsky, M.H. Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering / M.H. Brodsky, M.Cardona, J.J. Cuomo // Phys. Rev. B. 1977. - V.16. - №8. -P. 3556-3871.

69. Carbone, A. Physical properties of amorphous silicon-carbon alloys produced by different techniques / A. Carbone, F. Demichelis, G. Kaniadakis, G.

70. Delia Mea, F. Freire, P. Rava 11 Journal of Materials Research. 1990. - Vol.5. -№12.- P. 2877-2881.

71. Chao, Ye. Fractal Aggregation Behavior in Amorphous Silicon Nitride Films / Ye Chao, Ning Zhao-yuan, Guo Yu-hua, Wang Xiang-ying, Xin Yu, Wang Yuan-chang, Shen Ming-rong and Wang Hao // Chinese Physics Letters. 1997. - № 14. - P. 446-448.

72. Chelnokov, V.E. High temperature electronics using SiC: actual situation and unsolved problems / V. E. Chelnokov, A. L. Syrkin // Materials science and Engineering B. -1997. -V. 46. P. 248 - 253.

73. Chen, J. Grows and Characterization of N-doped SiC Films from Trimethylsilane / J. Chen, A. Steckl, M. Loboda // Materials science forum. — 2000. V. 338 - 342. - P. 273 - 276.

74. Chen, J. Occurrence of Polytype Transformation during Nitrogen Doping of SiC Bulk Wafer / J. Chen, S. C. Lien, Y. C. Shin, Z. C. Feng, C. H. Kuan, J. H. Zhao and W. J. Lu // Materials Science Forum. 2009. - Vols. 600-603.-P. 39-42.

75. Chen, Z.W. Nanocrystals formation and fractal microstructural assessment in Au/Ge bilayer films upon annealing / Z.W. Chen, J.K.L. Lai, C.H. Shek and H.D. Chen // Applied Surface Science. 2005. - Vol.250. - №№ 1-4. -P.3-8.

76. Chou, Lih-Hsin. Thermally Activated Conductivity of Hydrogenated Amorphous Carbon Films Induced by Argon Plasma Bombardment / Lih-Hsin Chou, Wu-Tzung Hsieh and Pu-Wei Wu // Japanese Journal of Applied Physics. -1993. №32. - P. L539-L542.

77. Chou, Y.C. Doping and electrical properties of amorphous silicon carbon nitride films / Y.C. Chou, S. Chattopadhyay, L.C. Chen, Y.F. Chen, K.H. Chen // Diamond and Related Materials. 2003. - №12. - P. 1213-1219.

78. Chung, Gwiy-Sang. Raman Characteristics of Poly 3C-SiC Thin Films Deposited on A1N Buffer Layer / Gwiy-Sang Chung, and Junho Jeong // Materials Science Forum. 2009. - Vols. 600-603. - P. 61-65.

79. Compagnini, G. Vibrational analysis of compositional disorder in amorphous silicon carbon alloys / G. Compagnini, G. Foti, A. Makhtari. // Europhys. Lett. 1998. - № 41 (2). - P. 225 - 230.

80. Coscia, U. Carbon incorporation in silicon-carbon films grown at different substrate temperatures / U.Coscia, G. Ambrosone, P. Maddalena, A. Setaro, A.R. Phani and M. Passacantando // Thin Solid Films. 2007. - Vol.515. -№19.-P. 7634-7638.

81. David, Adler. Localized electronic states in amorphous semiconductors / Adler David, Ellen J. Yoffa // Canadian Journal of Chemistry. -1977.-№55.-P. 1920.

82. Demichelis, F. Amorphous hydrogenated silicon-carbon-tin alloy films / F. Demichelis, G. Kaniadakis, A. Tagliaferro, E. Tresso, P. Rava // Physical Review B (Condensed Matter). 1988. - Vol.37.- №3. - P. 1231-1236.

83. Domke, Katrin F. Tip-enhanced Raman spectroscopy of 6H-SiC with graphene adlayers: selective suppression of El modes / Katrin F. Domke, Bruno Pettinger // Journal of Raman Spectroscopy. 2009. - Vol.40. - №10. P. 14271433.

84. Dorfman, V.F. Diamond-like nanocomposites (DLN) / V.F. Dorfman // Thin Solid Films. 1992. - Vol.212. - №№1-2. - P. 267-273.

85. Dultsev, F.N. Investigation of the mechanism of fractal» growth of porous silicon dioxide layers from gas phase / F.N. Dultsev // Thin Solid Films. -2005. Vol.478. - №№1-2. - P.91-95.

86. Fanchini, G. Density of electronic states in amorphous carbons / G. Fanchini, S.C. Ray, A. Tagliaferro // Diamond and Related Materials. 2003. -№12.-P. 891-899.

87. Fathallah, M. Photoinduced defects in wide-gap materials: hydrogenated amorphous silicon-carbon and silicon-nitrogen films / M. Fathallah, M. Mars, C. F. Prirri, E. Tresso // Philosophical magazine B. 2002. - Vol. 82. -№11.-P. 1267-1274.

88. FERRO, G. Growth Mechanism of 3C-SiC Heteroepitaxial Layers on a-SiC by VLS / Gabriel FERRO, Maher SOUEIDAN, Olivier KIM-HAK, Jacques DAZORD, François CAUWET and Bilal NSOULI // Materials Science Forum. -2009. Vols. 600-603. - P. 52-56.

89. Fixel, F. An on-chip thin film photodetector for the quantification of DNA probes and targets in microarrays / F. Fixel, V. Chu, D. M. F. Prazeres and J. P. Conde // Nucleic Acids Research. 2004. - Vol. 32. - №9. - P. e70-e70(l).

90. Fluoroformic Acid Anhydride, FC(0)0C(0)F / H. Pernice, H. Willner, K. Bierbrauer, M. B. Paci and C. A. Arguello, // Angewandte Chemie International Edition. 2002. -V. 41. - Iss. 20. - P. 3832 - 3834.

91. Giuseppina Ambrosone, Ubaldo Coscia, Stefano Lettieri, Pasqualino Maddalena, Carlo Privato, Sergio Ferrero. Hydrogenated amorphous silicon carbon alloys for solar cells//Thin solid films, 403-404, 2002, P. 349-353.

92. Goh, Boon Tong. Photoconductivity in Pulsed PECVD Hydrogenated Amorphous Silicon Thin Films / Boon Tong Goh, Shi, Chee Han, Ritikos, Richard, Muhamad Rasat Muhamat, Saadah A. Rahman // . Jurnal Fizik Malaysia. 2006. -№27.-P. 121-123.

93. Golikova, O. A. Amorphous hydrogenated silicon films exhibiting enhanced photosensitivity // O. A. Golikova M. M. Kazanin // Semiconductors. -2006. Vol.33. - №1. - P. 97-100.

94. Grim, J. Diffuse x-ray reflectivity of strain-compensated Si/SiGe/SiC multilayers / J. Grim, V Holy, J Kubena, J Stangl, A A Darhuber, S Zerlauth, F Schäffler and G Bauer // Journal of Physics D: Applied Physics.- 1999. №32. -P. A216-A219.

95. Haba, T. Cisse. Influence of the electrical parameters on the input impedance of a fractal structure realised on silicon / T. Cisse Haba, G. Ablart, T. Camps and F. Olivie // Chaos, Solitons & Fractals. 2005. Vol.24. - №2. - Pages 479-490.

96. Hahn, W. The charge transport properties of a-Si:H thin films under hydrostatic pressure / W. Hahn, M. Boshta, K. Bärner and R. Braunstein // Materials Science and Engineering: B. -2006. Vol.130. - №№ 1-3. - P. 184-188.

97. Hellmich, W. Optical absorption and electronic transport in ion-implantation-doped polyciystalline SiC films / W. Hellmich, G. Muller, G. Krotz, G. Derst, S. Kalbitzer // Applied physics A. 1995. - №61. - P. 193-201.

98. Hongyi, Lin. Crystallization of hydrogenated amorphous silicon film and its fractal structure / Lin Hongyi, Yang Daoming, Li Yingxue // Vacuum. — 1991. Vol.42. -№ 16.-P. 1039.

99. Hou, S. M. Fractal structure» in the silver oxide thin film / S. M. Hou, M. Ouyang, H. F. Chen, W. M. Liu, Z. Q. Xue, Q. D. Wu, H. X. Zhang, H. J. Gao and S. J. Pang // Thin Solid Films. 1998. - Vol.315. - №№1-2. - P.322-326.

100. Huang, Fon-Shan. Investigations of Localized States in Hydrogenated Amorphous Silicon / Fon-Shan Huang, Hua Chang, Jiann-Ruey Chen and Yuen-Chung Liu // Japanese Journal of Applied Physics.- 1984. №23. - P. 6-10.

101. Hydrogenated amorphous silicon carbon alloys for solar cells / G. Ambrosonea, U. Cosciaa, S. Lettieria, P. Maddalenaa, C. Privatob, S. Ferrero // Thin Solid Films. -2002. -V. 403 -404. P. 349-353.

102. Pereyra, C. A. Villacorta, M.N.P. Carreno, R.J. Prado, M.C.A. Fantini. Highly Ordered Amorphous Silicon-Carbon Alloys Obtained by RF PECVD. // Brazilian Journal of Physics, vol. 30, No. 3, 2000. P. 533-540.

103. Interpretation of amorphous silicon behavior using fractal geometry / R.D. McLeod and H.C. Card // Journal of Non-Crystalline Solids. 1988. Vol. 105.-№№1-2. - P. 17-26.

104. Irace, Andrea. Thermal Conductivity Measurement on a SiC Thin Film / Andrea Irace, Pasqualina M. Sarro // EUROSENSORS XIII. The 13th European Conference on Solid-State Transducers, September 12-15. 1999. - P. 809-812.

105. Isomura, Masao. Two kinds of dopant activation in boron-doped hydrogenated amorphous silicon-carbon / Masao Isomura, Makoto Tanaka, and Shinya Tsuda // Applied Physics Letters. 1996. - Vol.69. - №10. - P. 1396-1398.

106. Jeong, Junho. Raman scattering studies of polycrystalline 3C-SiC deposited on Si02 and A1N thin films / Jeong, Junho; Jang, Kiwan; Lee, Ho Sueb;

107. Chung, Gwiy-Sang; Kim, Gwi-Yeol // Physica B: Physics of Condensed Matter. 2008.-Vol.404.-№1.-p. 7-10.

108. Kodolba, Alp Osman. Empirical calibration of the optical gap in a-Sii-xCjiH (jc<0.20) alloys / Alp Osman Kodolba // Materials Science and Engineering B. -2003. Vol.98.-№2. - P. 161-166.

109. Kolasinski, Kurt W. Etching of silicon in fluoride solutions / Kurt W. Kolasinski // Surface Science. 2009. - Vol.603. - P. 1904-1911.

110. Kusunoki, K. Solution Growth of 3C-SiC on 6H-S1C Using Si Solvent under N2-He Atmosphere / K. Kusunoki, K. Kamei, N. Yashiro, T. Tanaka and A. Yauchi // Materials Science Forum. 2009. - Vols. 600-603. - P. 48-51.

111. Lazar G. Infrared Absoption properties of amorphous carbon films. // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2005, Vol. 7, № 2, P. 647 — 652.

112. Lazar, G. Infrared Absoption properties of amorphous carbon films / G. Lazar // J. of Optoelectr. and Advanc. Mater. 2005. - V. 7. - № 2. - P. 647 -652.

113. Lee, Choochon. The origin of persistent photoconductivity in hydrogenated amorphous silicon / Choochon Lee, Byueng-Su Yoo // Chineese journal of physics. 1990. - Vol. 28. - №1. - P. 93 - 103.

114. Lin, Hong Y. Crystallization of hydrogenated amorphous silicon film and its fractal structure / Hong Y. Lin, Dao M. Yang, Ying X. Li // Proceedings of SPIE. 1991. Vol. 1519. - P. 210-213.

115. Local structure and bonding states in a-Sil~xCx:H / Van Swaaij, A.J.M. Berntsen, W.G.J.H.M. van Sark, H. Herremans, J.Bezemer, W.F.van der Weg // Journal of Applied Physics.- 1994. V.76. - P.251.

116. M. Vetter, I. Martin, A. Orpella, C. Voz, J. Puigdollers and R. Alcubilla. Characterization of a-SiCx:H Films for c-Si Surface Passivation. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 715, 2002. P A24.5.1-A24.5.6.

117. Malek, Kourosh. A study of the fractal dimension and percolative structure of lithium-inserted BaTiOs film / Kourosh Malek // Thin Solid Films. — 2002. Vol.408, Ms 1-2. -P.73-78.

118. Marsala, L. F. Annealing effects on the conduction mechanisms of p-amorphous- Sio.sCo^H n-crystalline-Si diodes / L. F. Marsala, I. Martin, J. Pallares, A. Orpella and R. Alcubilla // Journal of applied physics. 2003. -Vol.94. - №4. - P. 2622-2626.

119. Micocci G. Photoconductivity in Halogenated and Hydrogenated Amorphous Silicon Films / G. Micocci, A. Rizzo, A. Tepore // Physica status solidi (a). 2006. - Vol.85. - №2. - P. 609 - 614.

120. Mollot, F. Study of localized states in amorphous semiconductor chalcogenides by radiative recombination / F. Mollot, J. Cernogora, C. Benoit a la Guillaume //Physica status solidi (a). 2006. - Vol.21. - Issue 1. - P. 281 -289.

121. NaiMan, Liao. Raman and ellipsometric characterization of hydrogenated amorphous silicon thin films / NaiMan Liao, Wei Li, YueJun Kuang

122. YaDong Jiang, ShiBin Li, ZhiMing Wu and KangCheng Qi // Science in China Series E-Technological Sciences. 2009. - №52(2). - P. 339-343.

123. Nathan, M. Fractal-like Si crystallization during interfacial reactions in thin Al/amorphous SiC layers / M. Nathan, J. S. Ahearn // Journal of Applied Physics. 1990. - Vol. 67. - P. 6586-6588.

124. Navkhandewala, R. Electron irradiation in amorphous hydrogenated silicon / R. Navkhandewala, K. Narasimhan, S. Guha // Journal de Physique Colloques. 1981. - №42. - P. C4-803-C4-806.

125. Neisy, A. E. Characterization of Si.xCx:H thin films deposited by PECVD for SiCOI heterojuntion fabrication / Neisy A. E., Forhan Marcia C. A. Fantini, Ines Pereyra // Journal of the Brazilian Chemical Society. — 2006. -Vol.17. №6.-P. 1158-1162.

126. Nguyen-Tran, Th. Optical study of disorder and defects in hydrogenated amorphous silicon carbon alloys / Th. Nguyen-Tran, V. Suendo and P. Roca I Cabarrocas // Applied Physics Letters. 2005. - Vol. 87. - P. 011903 -011906.

127. Ni, Z. H. Z. H. Raman spectroscopy of epitaxial graphene on a SiC substrate / Z. H. Ni, W. Chen, X. F. Fan, J. L. Kuo, T. Yu, A. T. S. Wee, and Z. X. Shen // Physical review B. 2008. - № 77. - P. 115416-115420.

128. Novikov, Vitaly V. Dynamic conductivity of composites of fractal structure / Vitaly V.Novikov, Dmitry Y. Zubkov // Physica B: Condensed Matter.- 2009. Vol.404. - № 21. - P.3867-3876.

129. N-type emitter surface passivation in c-Si solar cells by means of antireflective amorphous silicon carbide layers / R. Ferre, I. Martin, P. Ortega, M. Vetter // Journal of applied physics. 2006. - V.100. -073703.

130. Oliveira, M. L. On the carbon incorporation into a-SiC:H films with low carbon content / M. L. de Oliveira, S.S. Camargo, F.L. Freire // J. Appl. Phys.- V.71. — №31. -P. 1531 1533.

131. Onokhov, Arcadii P. Novel liquid crystal spatial light modulators for adaptive optics and image processing / Arcadii P. Onokhov, Vladimir A.

132. Park, Nae-Man. Amorphous Silicon Carbon Nitride Films Grown by the Pulsed Laser Deposition of a SiC-Si3N4 Mixed Target / Nae-Man Park, Sang Hyeob Kim, and Gun Yong Sung // ETRJ Journal. 2004. - Vol.26. - №3. - P. 257-261.

133. Prado, R. J. Thin Films of a-Sil-xCx:H Deposited by PECVD: The rf Power and H2 Dilution Role / R. J. Prado, M.C.A. Frantiny // Materials science forum. 2000. - V. 338 - 342. - P. 329 - 332.

134. Properties and structure of a-SiC:H for high-efficiency a-Si solar cell / Y. Tawada, K. Tsuge, M. Kondo, H. Okamoto, Y. Hamakawa // Journal of applied physics. 1982. -V. 53. - P. 5273 - 5281.

135. Rohrl, J. Graphene Layers on Silicon Carbide Studied by Raman Spectroscopy / J. Rohrl, M. Hundhausenl, K.V. Emtsev, Th. Seyller, and L. Ley //Materials Science Forum. 2009. - Vols. 600-603. - P. 567-570.

136. Roldughin, V. I. Percolation properties of metal-filled polymer films, structure and mechanisms of conductivity / V. I. Roldughin, V. V. Vysotskii // Progress in Organic Coatings. 2000. - Vol.39. - №№ 2-4. -P.81-100.

137. Rudder R. A. High photoconductivity in dual magnetron sputtered amorphous hydrogenated silicon and germanium alloy films / R. A. Rudder, J. W. Cook, Jr., and G. Lucovsky // Applied Physics Letters. 1984. - Vol.45. - P. 887889.

138. Se-Guen Park. Changes in electrical Conduction of polymeric Carbon films induced by low energy hydrogen ion beams / Se-Guen Park // Journal of Korean physical society. 1989. - Vol. 22. - № 2. - P. 203-207.

139. Shimakawa, K. Influence of ac photoconductivity of hydrogenated amorphous silicon: long-range potential fluctuations / K. Shimakawa, Ashtosh Ganjoo // Physical Review B. 2002. - № 65. - P. 165213-165218.

140. Shrivastava, A. Investigation of Triangular Defects in 4H-SiC 4° off cut (0001) Si Face Epilayers Grown by CVD / A. Shrivastava, P.Muzykov, B.Pearman, S.Michael Angel, T. S.Sudarshan // Materials Science Forum. 2009. -Vols. 600-603.-P. 43-47.

141. Soukup R.J, Ianno N.J., Scott A. Darveau, Christopher L. Exstrom. Thin films of a-SiGe:H with device quality properties prepared by a novel hollow cathode deposition technicque. // Solar Energy Materials & Solar Cells, 87, 2005. -P. 87-98.

142. Stauffer, D. Introduction To Percolation Theory / D. Stauffer, A. Aharony. London : Taylor&Francis. — 2003. - 179 p.

143. Street, R. A. Hydrogenated amorphous silicon / R. A. Street. -Cambridge : Cambridge University Press, 1991. 417 p.

144. Subarna, Maiti. Silicon-doped carbon semiconductor from rice husk char / Maiti Subarna, , Pushan Banerjee, Swati Purakayastha and Biswajit Ghosh // Materials Chemistry and Physics. 20078. - Vol.109. - №1. - P. 169-173.

145. Synthesis and Characterization of the First Amino- and Iminosilsesquioxanes / Z. Fei, K. Ibrom and F. T. Edelmann // Z. anorg. allg. Chem. 2002. - V. 628. - P. 2109.

146. Terekhov, V. A. Density of States and Photoconductivity of Hydrogenated Amorphous Silicon // V. A. Terekhov, S. N. Trostyanskii , E. P.

147. Domashevskaya, 0. A. Golikova, M. M. Mezdrogina, K. L. Sorokina, M. M. Kazanin // Physica status solidi (b). 2006. - Vol.138. - №2. - P. 647 - 653.

148. Thermal oxidation of polymer-like amorphous SiCHOxywz nanoparticles / D. Dasa, J. Farjasa, P. Rouraa, G. Vierab, E. Bertranb // Diamond and Related Materials. 2001. - № 10. - P. 1295 - 1299.

149. Tiedje, T. Time-resolved charge transport in hydrogenated amorphous silicon / T. Tiedje // The Physics of Hydrogenated Amorphous Silicon II. 2006. -Vol.56.-P. 261-300.

150. Tolstoy, V. P. Handbook of infrared spectroscopy of ultrathin films / V. P. Tolstoy, I. V. Chemyshova, V. A. Skryshevsky. New Jersey : John Wiley & Sons.-2003.- 139 p.

151. Torkhov, N. A. Formation of a native-oxide structure on the surface of n-GaAs under natural oxidation in air / N. A. Torkhov // Semiconductors. 2006. -Vol.37.-№10.-P. 1177-1184.

152. Volz, S. Thermal Conductivity Measurements of Thin Amorphous Silicon Films by Scanning Thermal Microscopy / S. Volz, X. Feng, C. Fuentes, P. Guerin and M. Jaouen // International Journal of Thermophysics. 2002. - Vol. 23.-№6.-P. 1645-1657.

153. Von Keudell, A. // Interaction of hydrogen plasmas with hydrocarbon films, investigated by infrared spectroscopy using an optical cavity substrate / A. Von Keudell, W. Jacob // J. Vac. Sci. Technol. A. 1997. -№ 15(2). -P. 402-407.

154. Wang, H. Z. Intergrowth of a carbon layer and fractal-like trees on 3Y-TZP in TEM observations / H. Z. Wang, X. H. Liu, X. J. Yang and X. Wang // Materials Science and Engineering A. -2001. Vol.311. - №№1-2.- P. 180-184.

155. Wang, W.C. Fractal morphologies of dual amorphous phases observed in Y-Ti(Nb)-Co ternary systems upon ion beam mixing / W.C. Wang, J.H. Li, F. Zeng, Y.L. Gu and B.X. Liu // Journal of Alloys and Compounds. — 2009. -Vol.478. №№ 1-2. - P. L28-L32.

156. Wang, Y. Characterization of surface morphology of copper tungsten thin film by surface fractal geometry and resistivity / Y. Wang, K. -W. Xu // Thin Solid Films. 2004. - Vol.468. - №№1-2. -P.310-315.

157. Yang, Qing. The formation of fractal Ag nanocrystallites via y-irradiation route in isopropyl alcohol / Qing Yang, Feng Wang, Kaibin Tang, Chunrui Wang, Zhiwen Chen and yitai Qian // Materials Chemistry and Physics. -2003. Vol.78. - №2. - P.495-500.

158. Yihua Wang, Jianyi Lin, Zhe Chuan Feng, Soo Jin Chua, Cheng Hon Huan Alfred. Plasma Enhansed Chemical Vapor Deposition and Characterization of Hydrogenated Amorphous SiC Films on Si. //Materials Science Forum Vols. 338-342, 2000, P. 325-328.

159. Yihua, W. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition and Characterization of Hydrogenated Amorphous SiC Films on Si. / W. Yihua, L. Jiianyi // Materials science forum. 2000.- V. 338 - 342. - P. 325 - 328.

160. Zallen. The Physics of Amorphous Solids. New York: Virginia Tech. Blacksburg, Virginia Wiley Classics Library Edition Published 1998A Wiley-Interscience Publication. - John Wiley & Sons, Inc., 1998. - 254 p.

161. Zhao, Y.M. Heteroepitaxial Growth of 3C-SiC on Si (111) Substrate using A1N as a Buffer Layer / Y.M.Zhao, G.S.Sun, X.F.Liu, J.Y.Li, W.S.Zhao, L.Wang, J.M.Li, Y.P.Zeng // Materials Science Forum. 2009. - Vols. 600-603. -P. 57-61.

162. Zhiwen, Chen. Fractal formation and tunneling effects on the conductivity of Au/a-Ge bilayer films / Chen Zhiwen, Zhang Shuyuan, Tan Shun, Tian Mingliang, Hou Jianguo and Zhang Yuheng // Thin Solid Films. 1988. -Vol.322. №№1-2, P.194-197.

163. Миронов В.И. Основы сканирующей зондовой микроскопии / В.И. Миронов. М. : Техносфера, 2004. 144 с.