Особенности электронно-энергетического строения наноразмерных структур на основе кремния и фосфидов типа А3В5

Турищев, Сергей Юрьевич

Особенности электронно-энергетического строения наноразмерных структур на основе кремния и фосфидов типа А3В5 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Турищев, Сергей Юрьевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Особенности электронно-энергетического строения наноразмерных структур на основе кремния и фосфидов типа А3В5»

Автореферат диссертации на тему "Особенности электронно-энергетического строения наноразмерных структур на основе кремния и фосфидов типа А3В5"

На правах рукописи

ТУРИЩЕВ Сергей Юрьевич

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ И ФОСФИДОВ

ТИПА А3В5

Специальность 01.04.10 - «физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико — математических наук

Воронеж-2004

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель - доктор физико - математических наук,

профессор ТЕРЕХОВ Владимир Андреевич

Официальные оппоненты: доктор физико — математических наук,

профессор ВИНОГРАДОВ Александр Степанович

Ведущая организация - Нижегородский Государственный Университет им.

Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород.

Защита состоится 19 февраля 2004 г. в 1540 на заседании диссертационного совета-Д. 212.038.10 при Воронежском • государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, ВГУ, физический факультет, конф. зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан января 2004 г.

доктор физико - математических наук, профессор ЧЕРНЫШЕВ Вадим Викторович

диссертационного совета

Ученый секретарь

2004-4 27393

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

• Актуальность темы. Материалы, содержащие наноразмерные структуры, привлекают серьёзное внимание в силу своих уникальных физических свойств. Такие объекты должны характеризоваться квазиатомной энергетической структурой валентных электронных состояний с вытекающими из этого особыми оптическими и электрофизическими свойствами, высокой адсорбционной способностью и химической активностью. Однако, основные закономерности изменения электронного спектра и других физических свойств при переходе к наноразмерным объектам до сих пор детально не исследованы. Специфические особенности взаимодействия между нанокластерами и материалом окружающей их матрицы, которая используется для пассивации этих кластеров и для стабилизации их свойств во времени, также не изучены.

Наибольшее внимание в последнее время привлекают квантово-размерные структуры 81, ве и А3В5. Особенно перспективным оказалось образование самоорганизующихся низкоразмерных полупроводниковых структур на монокристаллах 81 и А3В5 из-за возможности получения пространственного (3Б) ограничения электронов в однородных и устойчивых (без дислокаций) кластерах. В отличии от наноразмерных гетероструктур, образованных при помощи комплекса фотолитографических процедур, самоорганизующиеся гетероструктуры, полученные методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и МОС-гидридной (газофазной эпитаксии из металло-органических соединений) характеризуются высокой плотностью состояний из-за трёхмерного квантования, атомоподобной структурой электронно-энергетических уровней в валентной зоне и зоне проводимости и высокой эффективностью излучения из-за малой плотности дефектов.

С другой стороны, пористые структуры на 81 и А3В$, сформированные при помощи достаточно простого электрохимического метода, могут быть использованы как наноразмерные структуры типа квантовых нитей с высокой эффективностью фотолюминесценции, а также для согласования слоев с различными параметрами решётки.

на свойства исследуемых материалов, позво-

БИБЛИОТЕКА

о^^ЗД I

|тоды,

ляющие получать данные о взаимосвязи локальной атомной структуры и энергетического спектра электронов.

• Цель работы. Экспериментальное обнаружение закономерностей формирования энергетического спектра электронов в валентной зоне и зоне проводимости в наноразмерных структурах на монокристаллических подложках кремния и соединений типа А3В5. Исходя из поставленной цели, основными задачами исследования являются:

1. Получение данных об особенностях строения валентной зоны и зоны проводимости в нанопористых полупроводниках методами ультрамягкой рентгеновской спектроскопии (эмиссия и поглощение), в том числе с использованием синхротронного излучения;

2. Установление влияния размерного фактора и фазового состава на структуру энергетических зон пористых полупроводников;

3. Построение модели фотолюминесценции пористого кремния;

4. Установление особенностей энергетического спектра квантово - размерных структур, выращенных на подложках кремния и фосфидов типа А3В5.

• Объекты и методы исследования. Исследовались образцы пористого кремния, полученные методом электрохимического травления при постоянной плотности тока с различными временами травления подложки, и образцы пористых фосфидов типа А3В5, полученные методом электрохимического травления в режиме импульсной подачи напряжения в различных электролитах. Также исследовались образцы, содержащие квантовые точки Э^-хСе* в матрице 81, и квантовые точки 1пР в матрице 1по 5Сао 5Р, полученные методами сублимационной молекулярно - лучевой эпитаксии и газофазной эпитаксии из металл органических соединений соответственно.

Для получения данных об электронно-энергетическом спектре валентной зоны и зоны проводимости использовались методы ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии и спектроскопии ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения (БТСРП) с использованием синхротронного излучения.

• Научная новизна определяется тем, что: впервые получены экспериментальные данные о характере энергетического распределения электронных состояний в валентной зоне и зоне проводимости пористых полупроводников и наноструктур с квантовыми точками на кремнии и арсениде галлия.

При этом установлено, что уменьшение среднего размера нанокристалли-ческих столбиков. (пс-Б1), в пористом кремнии приводит к сдвигу дна зоны

проводимости и увеличивает ширину запрещённой зоны в результате квантово - размерного эффекта. Поверхность сформированных наноразмерных столбиков покрыта аморфным слоем.

• Практическая ценность результатов работы определяется возможностью использования полученных закономерностей для отработки технологий формирования пористых полупроводников с высоким квантовым выходом фотолюминесценции, а также при разработке технологических направлений по созданию квантово - размерных структур.

• Научные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие результаты, впервые полученные в настоящей работе:

• При формировании нанопористого кремния, обладающего видимой фотолюминесценцией, поверхность нанокристаллических столбиков в результате переосаждения покрывается аморфным слоем, в котором образуется субоксид;

• При увеличении пористости кремття, то есть уменьшении размеров на-нокристаллических столбиков, происходит увеличение ширины запрещённой зоны вследствие смещения положения дна зоны проводимости в результате квантово-размерного эффекта;

• В результате формирования пористых фосфидов типа А3В5 происходит ра-зупорядочение структуры поверхностных слоев, что сопровождается появлением у дна зоны проводимости состояний, обусловленных наноразмер-ными структурными элементами типа кластеров или квазимолекул;

• Особенности строения энергетического спектра квантовых точек, выращенных на подложках кремния и А3В5, проявляются даже на поверхности закрывающих нанослоёв в виде сдвигов дна зоны проводимости и перестройки более возбуждённых состояний.

• Личный вклад автора. Постановка задач, определение направлений исследований выполнены д.ф.-м.н., профессором Тереховым В.А. Образцы пористого кремния получены лично автором совместно с доцентом Кашкаровым В.М. Впервые, с использованием синхротронного излучения, лично автором и доцентом Кашкаровым В.М. получены спектры БТСРП всех объектов исследования. Эмиссионные Ъу спектры кремния и фосфидов получены лично автором. Автором произведены расче-

ты всех экспериментальных РЭС и спектров БТСРП, их сопоставление в единой энергетической шкале, а обсуждение их проведено совместно с д.ф,-м.н., профессором Тереховым, д.ф.-мл., профессором Домашевской Э.П. и к.ф.-мл., доцентом Кашкаровым ВЫ, Основные результаты и выводы получены лично автором.

• Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждались на:

• XVI - XVIII школах-семинарах «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь», Ижевск, Екатеринбург, Воронеж, 1998, 1999, 2000 г., соответственно;

• I всероссийской конференции «Химия поверхности и нанотехнология», Санкт-Петербург - Хилово, 1999 г.;

• I и III Всероссийской молодёжной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт Петербург, 1999,2001 г., соответственно;

• -Второй Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения • легированных кристаллов кремния «Кремний 2000», Москва, 2000 г;

• Asia-Pacific Surface and Interface Analysis Conference, China, 2000;

• VUV XIII International Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics, Trieste, 2001;

• Ninth international conference on electron spectroscopy and structure, -Uppsala, 2003.

• Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи в реферируемых журналах и 13 работ в трудах конференций.

• Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, включая 54 рисунка, 12 таблиц и список литературы из 97 наименований-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

• Во введении к диссертации обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, ее научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту.

• В первой главе на основе литературных данных дается обзор основных свойств материалов, содержащих наноразмерные структуры, и, в частности пористых полупроводников и квантовых точек на основе кремния и соединений типа

А3В5. Рассматриваются основные методы получения пористых структур, такие, как электрохимическое травление, и квантовых точек, такие, как методы самоорганизации и рост по методу Странского - Крастанова. Приведены основные литературные данные по структуре этих объектов и их основным свойствам. Приводятся физические основы метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии, который используется в работе. Ультрамягкие рентгеновские эмиссионные спектры и спектры ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения (БТСРП) кремния и фосфора позволяют получить информацию о распределении электронных состояний соответственно в валентной зоне и зоне проводимости. В случае рентгеновской эмиссионной полосы интенсивность в одноэлектронном приближении

записывается в виде 1(Е)~у3'^Г]|Мс1ср5(Е —Е^), где ¡Мд^ —

квадрат матричного элемента вероятности перехода электрона из состояния с волновой функцией в валентной зоне на остовный уровень с волновой функцией \ус. А спектр поглощения вблизи края отражает плотность состояний в зоне проводимости При этом плотность

состояний определяется выражением: Ы(Е) = ~ ^к) • Информация о

структуре спектра поглощения, вблизи края, может быть получена по зависимости квантового выхода внешнего рентгеновского фотоэффекта хМ» который вблизи краёв поглощения пропорционален

• Во второй главе приводится описание методик получения исследуемых образцов. Описан метод электрохимического травления пластин монокристаллического кремния, применяемый автором для получения пористого кремния (ПК). Пористые слои в кристаллах А3В5 были получены в ФТИ РАН анодным электрохимическим травлением в режиме импульсной подачи напряжения на ячейку, в различных электролитах.

Кроме пористых образцов, в работе исследовались образцы, содержащие квантовые точки на подложке полученные методом молекулярно - лучевой эпитаксии (Нижегородский госуниверситет). На основе были исследованы образцы, с квантовыми точками 1пР, выращенными методом газофазной эпитаксии в матрице твёрдого раствора на подложках арсенида галлия (ФТИ РАН).

Съемки рентгеновских эмиссионных Si L^ - спектров (РЭС) пористых образцов кремния и Р Ьг,з — спектров фосфора производились на рентгеновском спектрометре - монохроматоре РСМ-500. Спектры получали при ускоряющих напряжениях на аноде рентгеновской трубки 1-3 кВ, что соответствует эффективной глубине анализа порядка 10-60 нм. Аппаратурное ушире-ние в области Si Ьг,з - полосы было 0.32эВ.

Для анализа состава пористого кремния была использована методика фазового компьютерного анализа по рентгеновским эмиссионным полосам эталонных объектов и компьютерному моделированию сложной формы распределения интенсивности.

Съёмки Ьг,з спектров БТСРП проводились с использованием синхротронно-го излучения на совместном Российско - Германском канапе синхротрона BESSY II (Берлин). Глубина анализируемого слоя для Si L^ спектров составляла не более ЮОА Аппаратурное уширение при съёмке БТСРП было не более 0.02эВ.

• В третьей главе на основе анализа ультрамягких рентгеновских эмиссионных спектров (РЭС) и спектров ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения приведены данные об электронно - энергетическом строении пористого кремния и пористых фосфидов типа и предлагается модель фотолюминесценции (ФЛ) пористого кремния.

В случае РЭС пористого кремния показано следующее. Сопоставление спектров образцов пористого кремния со временем травления 1, 2, 3, 5 и 10 минут со спектрами исходного кремния позволяет обнаружить, что уже на первых минутах формирования пор в кремнии наблюдаются достаточно заметные изменения в распределении плотности валентных состояний кремния. Эти изменения плотности валентных состояний обусловлены ослаблением межатомного взаимодействия у части атомов в силу сильного растравливания кремния и появления достаточно тонких столбиков на поверхности ПК, а изменения характера вр^-гибридизации являются результатом увеличения расстояний В тоже время заметное размытие структуры в распределении плотности состояний, особенно в поверхностных слоях ПК, как показывает сопоставление со спектром аморфного кремния, является результатом появления аморфной фазы в поверхностных слоях пористого кремния.

Количественный анализ фазового состава образцов ПК, на основе компьютерного моделирования, свидетельствует о том, что при формировании пористого слоя кроме нанокристаллического кремния (nc-Si) на поверхности появляется

аморфный слой, вклад которого может достигать 30%. Наблюдаемый в тоже время оксид кремния (в виде двуокиси или субоксида SiOu) является результатом подокисления поверхности ПК. Наличие фазы низкокоординированного кремния указывает на присутствие в пористом слое «линейных» структурных образований, в которых заметная часть атомов кремния имеет уменьшенное координационное число, близкое к 2. Наличие фаз аморфного и нанокристаллического кремния в поверхностном слое ПК как на глубине 10 нм, так и на глубине 60 нм, свидетельствует о том, что в процессе порообразования происходит тгереосаждение вторичного атомарного кремния, с образованием наноразмерных кластеров и появлением аморфной фазы, которые покрывают поверхность столбов и нитей.

На Рис.1. представлены рентгеновские Si Ly спектры БТСРП пористого кремния, полученного при разных временах травления. Сопоставление этих спектров с Si Ly спектрами с^, аморфного кремния и SiD>2 показывает более простую структуру

края поглощения в ПК по сравнению с с^, близкую к аморфному кремнию, и слабо выраженную структуру связанную с окислением (Е > 105эВ). Отмечается сдвиг дна зоны проводимости, причём независящий от ориентации исходной подложки с^, но зависящий от времени травления, в сторону больших энергий по сравнению с БТСРП спектрами с^ и а^'Н. Этот сдвиг достигает величины 0.4эВ, а при дотравливании в НС1 — 0 6эВ, и является непосредственным результатом квантово-размерных эффектов в пористом кремнии, приводящих к уширению запрещённой зоны. Более гладкая структура спектров БТСРП пористого кремния по сравнению с монокристаллическим, близкая к а^:Н в области 100 - 104 эВ, позволяет утверждать, что на самой поверхности ПК преобладает слой аморфного кремния. В тоже время для ПК структура спектра БТСРП в области 105 - 110 эВ, обусловленная окислением, заметно отличается от спектров с^ и а^:Н, имеющих естественный оксид на поверхности.

Эта струтура имеет достаточно малую интенсивность, несмотря на то, что образцы после их получения и до исследования хранились на воздухе около 10 дней. Это свидетельствует, во-первых, о довольно слабом окислении поверхности пористого кремния за это время. Во-вторых, заметная перестройка спектра БТСРП в згой области может быть обусловлена только изменением характера окружения атомов кремния кислородом. Следовательно, полученные нами данные позволяют предположить, что результат окисления поверхности ПК не соответствует Sto2. По данным рентгеновской эмиссии оксидный слой представляет собой смесь оксида SiO2 и субоксида SiOp- Поэтому, можно считать, что спектры БТСРП пористого кремния также свидетельствуют об образовании на поверхности субоксидов SiOx с х<2. Таким образом,

данные по РЭС и БТСРП ПК показывают наличие на поверхности кремниевых столбиков слоя a-Si и SiOx. На основании этих данных нами предлагается модель фотолюминесценции ПК, приведённая на Рис.2. Обнаруженное нами смещение положения дна зоны проводимости с увеличением пористости (времени травления) до 0.4эВ в результате квантово-размерного эффекта, позволяет привести для nc-Si значение ширины запрещенной зоны Eg«1.53B. Однако это значение может определять лишь нижнюю границу энергии излучаемого кванта люминесценции в такой сложной гетерофазной наноструктуре, какой является пористый кремний. Максимум же ФЛ (по оптическим данным - 1.8эВ) относиться, скорее всего, к гетеропереходу, в пограничном слое nc-Si/a-Si. В результате возникает возможность эффективной ФЛ в видимой области, даже если нижние свободные состояния в нанок-ремниевом столбике соответствуют ближнему ИК диапазону. Кроме того, излуча-тельные центры ФЛ ПК могут образоваться на дефектной границе Si — SiOx (связи типа Si - О или Si - SiCH), на что указывает наличие такой фазы как SiOx на поверхности квантоворазмерных столбиков. Таким образом, следует, что поскольку ПК

представляет собой сложную многофазную систему, содержащую наиокристалличе-ские образования кремния, покрытые аморфными и оксидными фазами, то в процесс фотолюминесценции могут вносить вклад несколько механизмов, связанных с пограничными явлениями в гетерогенной наноструктуре.

Анализ спектров эмиссии пористых фосфидов InP и GaP показывает, что по сравнению с исходными кристаллами наблюдается заметное уширение главного максимума плотности З-s состояний, а слабо выраженная структура в средней части валентной зоны практически не проявляется, что указывает на значительное ра-зупорядочение Бр'-гибридных связей 1п-Р и Ga-P в поверхностном слое пористых образцов, в результате того, что поверхность пор при травлении InP покрывается

кластерами, или квазимолекулами InP.

Исследования спектров свободных состояний подтверждает образование таких квазимолекул. На Рис.3 представлены Р Lqj спектры БТСРП в пористых слоях InP полученные на синхротроне BESSY И. Следует отметить, что в монокристалле InP никакого выраженного края в области 130эВ нами обнаружено не было, также как и в GaP. Нам также не известны литературные данные по таким спектрам от монокристаллов. Поэтому не представляется возможным сравнить Р Ly спектры поглощения пористого InP со спектрами с-1пР. Однако, можно сопоставить их с Si L23 спектрами C-Si, имеющими близкую атомную структуру и зонный спектр. Характерным отличием Р Ly спектров поглощения пористого InP от C-Si является наличие узких пиков поглощения вблизи Ее. Учитывая возможность образования квазимолекулярного и кластерного на поверхности пор, можно предположить, что структура спектров поглощения, отражающих самые поверхностные слои, обусловлена наличием квазимолекулярного создающего в поверхностных слоях достаточно узкие уровни. Большая глубина анализа в спектрах

эмиссии не позволяет их обнаружить и в спектрах занятых состояний Ю С. Меньшая химическая активность фтора, и ещё меньшая брома приводит к более слабому проявлению этих уровней в пористом 1пР, полученном в ЫБ, и к почти полному исчезновению этой структуры в пористом 1пР, полученном в НВг.

• В четвертой главе приведены данные об электронно - энергетическом строении гетероструктур с квантовыми точками (КГ) на основе 81 и фосфидов типа А3В5, полученные при помощи Ьу спектров БТСРП. В силу малости глубины анализа исследованные спектры БТСРП фосфора и кремния отражали особенности энергетического спектра слоев закрывающих квантовые точки. Однако, сопоставление поглощения этих слоев закрывающих КТ с данными для эталонного позволяют отметить ряд изменений. Во первых, сглаживается или практически исчезает структура в области . Во вторых отсутствует дублетный максимум в области 106 -5- 107 эВ (Е<;+6т-7эВ) обу-слоаченный образованием естественного оксида на поверхности структур. В тоже время оксидный максимум 108.8эВ хорошо выражен. Эти изменения, отражающие перестройку локальной структуры у атомов кремния закрывающего слоя, можно объяснить проявлением напряжений, возникающих на границе эпитаксиальной плёнки и квантовых точек из-за большого различия значений параметров решётки. Эти искажения в атомной структуре поверхностных нанослоёв с-81, видимо, сказываются и на характере их окисления, приводя к заметным и необычным изменениям в Г-у спектрах поглощения поверхностного оксида. Таким образом, впервые получены спектры БТСРП в наноструктурах, содержащих слои с

квантовыми точками. Появление особенностей структуры спектров с квантовыми точками обусловлено наличием напряжений на границе раздела КТ с закрывающим слоем кремния.

На Рис.4, приведены спектры БТСРП слоев закрывающих наноструктуры с кванто-

Е. эВ

Рис.4. Р спектры БТСРП наноструктур с КТ 1пР с различным числом монослоёв.

выми точками 1пР, соответствующие различным значениям эффективных моно-слоёв 1пР. Для сопоставления приведён спектр твёрдого раствора Ino.5Gao.5P без КТ 1пР. Р Ьу спектры всех образцов характеризуются достаточно выраженной тонкой структурой с двумя главными пиками при ~ 131 эВ и~ 132 эВ, но с меньшим провалом, чем в пористом 1пР, соответствующими переходам из первого максимума плотности в-состояний в зоне проводимости на спин - дублет и третьим слабым максимумом при Можно отметить, что по мере роста числа эффективных монослоёв 1пР, формирующих квантовые точки и определяющих размер КТ1пР, растет контрастность всей структуры Р Ьу края закрывающего слоя Ino.5Gao.5P. Кроме того, вначале появляется, а затем растёт интенсивность дополнительного максимума при Е « 133.5эВ. В то же время отмечается небольшой сдвиг и первых двух максимумов с увеличением числа монослоёв в сторону меньших энергий. Так как имеет меньшую ширину запрещённой зоны по сравнению с то сдвиг дна зоны проводимости за-

крывающего слоя в сторону валентной зоны, несомненно, является результатом влияния КТ 1пР на этот слой, так как наблюдаемые изменения соответствуют изменению зонных параметров при переходе от Таким образом, полученные данные о локальной плотности состояний в зоне проводимости, свидетельствуют о влиянии КТ 1пР на параметры зонного спектра закрывающего слоя. При этом изменение числа монослоёв плавно меняет эти параметры вблизи Ее, что приводит к изменению ширины запрещённой зоны исследуемого закрывающего слоя.

• В заключении подведены итоги по диссертационной работе в целом и сформулированы основные результаты, которые сводятся к следующему:

Впервые методами ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии и синхротронных исследований спектров рентгеновского поглощения получены данные об особенностях электронно-энергетического строения валентной зоны и зоны проводимости наноразмерных полупроводниковых структур на основе кремния и фосфидов типа А3В5.

На основании результатов, полученных в диссертационной работе, можно сделать следующие теоретические и практические выводы:

1. В нанопористом кремнии, обладающем фотолюминесценцией, установлено образование на поверхности нанокристаллических столбиков аморфного слоя и слоя субоксида кремния с низкой степенью окисления.

2. Увеличение пористости кремния, приводит к сдвигу дна зоны проводимости и увеличению запрещённой зоны, обусловленных квантово - размерным эффектом.

3. Формирование пористых фосфидов типа А3В5 приводит к разупорядочению структуры поверхностных слоев с появлением у дна зоны проводимости состояний, обусловленных наноразмерными структурными элементами типа кластеров или квазимолекул.

4. Особенности строения энергетического спектра квантово -размерных структур, выращенных на подложках кремния и А3В5, проявляются на поверхности закрывающих слоев в виде сдвигов дна зоны проводимости, приводящих к изменению величины запрещённой зоны и в перестройке более возбуждённых состояний.

Основные результаты диссертационной работы имеют достаточно общий характер и могут быть использованы для отработки технологий формирования пористых полупроводников с высоким квантовым выходом фотолюминесценции, а также при разработке направлений по созданию квантово — размерных структур.

• Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Кашкаров В.М. Рентгеноспектральные исследования процесса быстрого высокотемпературного окисления пористого кремния / В.М. Кашкаров, СЮ. Турищев. Э.Ю. Мануковский, В.А Терехов // XVI школа-семинар «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь», Ижевск, 15 -18 декабря 1998г.: Тез. докл. - Ижевск, 1998. - С. 113-114.

2. Домашевская Э.П. Рентгеноспектральные исследования начальных стадий травления пористого кремния / Э.П. Домашевская, В.М. Кашкаров, С Ю. Турищев. Э.Ю. Мануковский, В.А Терехов // XVII научная школа семинар «Рентгеновские спектры и химическая связь», Екатеринбург, 15-17 сентября 1999г.: Тез. докл. - Екатеринбург, 1999. - С. 29.

3. Domashevskaya E.P. X-iay spectral investigations ofthe Initial Etching Stage of Porous Silicon / E.P. Domashevskaya, VA Terekhov, V.M. Kashkarov, E.Yu. Manukovskii, S Yu. Turishchev // 3 rd Russian-Geiman Seminar on Electron and X-ray Spectroscopy, Yekaterinburg 15-19 September 1999: Abstr. - Yekaterinburg, 1999. - P. 41.

4. Домашевская Э.П. Рентгеноспектральные исследования начальных стадий травления пористого кремния / Э.П. Домашевская, В.М. Кашкаров, СЮ. Турищев, Э.Ю. Мануковский, В А Терехов //1 всероссийская конференция «Химия поверхности и нанотехнология», Санкт-Петербург - Хилово, 27 сентября - 1 октября 1999 г.:, Тез. докл. - Санкт-Петербург, 1999. - С. 108.

5. Турищев СЮ. Рентгеноспектральные исследования начальных стадий травления пористого кремния / СЮ. Турищев. В.А. Терехов //1 Всероссий-

екая молодёжная научная.конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт Петербург, 30 ноября - 3 декабря 1999 г.: Тез. докл. - Санкт-Петербург, 1999. - С. 100.

6. Домашевская Э.П. Рентгеноспектральные исследования фазового состава пористого кремния окисленного при высокой температуре / Э.П. Домашевская, В.М. Кашкаров, Э.Ю. Мануковский, ВА. Терехов, СЮ. Турищев // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2000. - Т. 1, №1. - С. 37-44.

7. Домашевская Э.П. Исследования состава и электронного строения поверхностных слоев пористого кремния методами УМРС и РФЭС / Э.П. Домашевская, В.М. Кашкаров, СЮ. Турищев. Э.Ю. Мануковский, ВЛ. Терехов // Вторая Российская конференция по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния «Кремний 2000», Москва, 9-11 февраля 2000 г.: Тез. докл. - Москва, 2000. - С. 392 - 393.

8. Кашкаров В.М. Использование метода ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии для анализа состава поверхностных слоев пористого кремния / В.М. Кашкаров, СЮ. Турищев. Э.Ю. Мануковский, ВА Терехов // ХУШ школа-семинар «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь», Воронеж, 11-14 сентября, 2000 г.: Тез. докл. - Воронеж, 2000. С. - 47.

9. Domashevskaya EP. Surface Layers Investigations of the Initial Etching Stage of Porous Silicon by Ultrasoft X-ray Spectroscopy / E.P. Domashevskaya, V.A. Terekhov, V.M. Kashkarov, E.Yu. Manukovskii, S.Yu. Turishchev // Asia-Pacific Surface and Interface Analysis Conference, China, Oct 23 - 26,2000. Abstr. - China, 2000. P. - 38.

10.Турищев СЮ. Исследование поверхностных слоев пористого кремния методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии / СЮ. Турищев. В.А. Терехов // III Всероссийская молодёжная научная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 5-8 декабря. 2001 г.: Тез. докл. - Санкт-Петербург, 2001. С. - 33.

11.Torchinska T.V. XES, XPS and optical phenomena in Si low-dimensional structures dependent on morphology and silicon oxide composition on Si surface / T.V. Torchinska, M. Moralez Rodriguez, F.G. Baccaril-Espinoza, L.I. Khomenkova, N.E. Korsunskaya, L.V. Scherbina, E.P. Domashevskaya, V.A. Terekhov, S.Yu. Turishchev // VUV XIII International Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics, Trieste, 23 - 27 July, 2001: Abstr. - Trieste, 2001. P. Wel39.

12.Домашевская Э.П. Размерные и поверхностные эффекты в пористом крем-1 нии при различных способах его получения / Э.П. Домашевская, В.А Тере-

16 »-2002

хов, В.М. Кашкаров, Э.Ю. Мануковский, СЮ. Турищев // Химия поверхности и синтез низкоразмерных систем. Сборник научных трудов - Санкт-Петербург, 2002. - С. 29 - 40. 13.Torchynska T.V. USXES AND OPTICAL PHENOMENA IN Si LOW-DIMENSIONAL STRUCTURES DEPENDENT ON MORPHOLOGY AND ' SILICON OXIDE COMPOSITION ON Si SURFACE / T.V. Torchynska, M. Morales Rodrigues, G.P. Polupan, L.I. Khomenkova, N.E. Korsunskaya, V.P. Papusha, L.V. Scherbina, E.P. Domashevskaya, V.A. Terekhov and S.Yu. Tur-ishchev // Surface Review and Letters. - 2002. - V.9, №2. - P. 1047 - 1052. Н.Домашевская Э.П. Синхротронные исследования энергетического спектра электронов в наноструктурах на основе AmBv / Э.П. Домашевская, В.А. Терехов, В.М. Кашкаров, СЮ. Турищев. СЛ. Молодцов, Д.В. Вялых, Д.А. Винокуров, В.П. Улин, СТ. Конников, М.В. Шишков, И.Н. Арсентьев, И.С. Тарасов, Ж.И. Алферов // ФТП. - 2003. - Т.37, №8. С. - 1017 - 1022.

15.Domashevskaya E.P. XANES investigations of electron structure features in silicon nanostructures / E.P. Domashevskaya, V.A. Terekhov, V.M. Kashkarov, E.Yu Manukovskii, S.Yu. Turishchev. S.L. Molodtsov, D.V. Vyalikh, A.F. Khokhlov, A.I. Mashin, V.G. Shengurov, S.P. Svetlov, V.Yu. Chalkov // Ninth international conference on electron spectroscopy and structure, Uppsala, June 30 - July 4,2003: Abstr- Uppsala, 2003. - P.89.

16. Domashevskaya E.P. XANES investigations of electron structure in Ш-V nanostructures / E.P. Domashevskaya, V.A. Terekhov, V.M. Kashkarov, S.Yu. Turishchev. S.L. Molodtsov, D.V. Vyalikh, Zh.I. Alferov, I.N. Arsentyev, I.S. Tarasov, D.A Vinokurov, V.P. Ulin // Ninth international conference on electron spectroscopy and structure, Uppsala, June 30 - July 4,2003: Abstr - Uppsala, 2003. - P.90.

Заказ № 016 от 14.01, 2004 г. Тираж 100 экз. I

РНБ Русский фонд

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Турищев, Сергей Юрьевич

Введение.

ГЛАВА 1. Электронное строение и свойства полупроводников с наноразмерными структурами.

1.1. Получение, структура, электронное строение и свойства пористых полупроводниковых структур (пористый кремний, пористые А3 В5).

1.2. Получение, структура и свойства полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками на 81 и А В.

1.3. Теоретические основы метода ультрамягкой рентгеновской спектроскопии.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2. Методика получения образцов. Методика получения ультрамягких рентгеновских эмиссионных спектров, спектров ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения.

2.1. Технология получения пористых кремния и пористых фосфидов, а также их характеристики.

2.2. Характеристики гетероструктур с квантовыми точками.

2.3. Методика получения рентгеновских эмиссионных спектров.

2.4. Методика получения спектров ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения.

2.5. Методика фазового компьютерного анализа по эмиссионным рентгеновским спектрам.

ГЛАВА 3. Электронно-энергетическая структура пористых кремния и фосфидов типа А3В5.

3.1. Особенности энергетического спектра валентных электронов в пористом кремнии.

3.2. Особенности энергетического спектра свободных состояний вблизи дна зоны проводимости пористого кремния.

3.3. Модель фотолюминесценции пористого кремния на основе сопоставления данных УМРЭС и БТСРП в единой энергетической шкале.

3.4. Особенности энергетического спектра валентных электронов в пористых фосфидах.

3.5. Особенности энергетического спектра свободных состояний вблизи дна зоны проводимости в пористых фосфидах типа А3В5.

ГЛАВА 4. Электронно-энергетическая строение гетероструктур с квантовыми точками.

4.1. Локальная плотность свободных состояний вблизи дна зоны проводимости в гетероструктурах с квантовыми точками на основе кремния.

4.2. Локальная плотность свободных состояний вблизи дна зоны проводимости в гетероструктурах с квантовыми точками на основе фосфидов типа А3В5.

Введение диссертация по физике, на тему "Особенности электронно-энергетического строения наноразмерных структур на основе кремния и фосфидов типа А3В5"

Актуальность работы:

Материалы, содержащие наноразмерные структуры, привлекают серьёзное внимание в силу своих уникальных физических свойств. Такие объекты должны характеризоваться квазиатомной энергетической структурой валентных электронных состояний с вытекающими из этого особыми оптическими и электрофизическими свойствами, высокой адсорбционной способностью и химической активностью. Однако, основные закономерности изменения электронного спектра и других физических свойств при переходе к наноразмерным объектам до сих пор детально не исследованы. Специфические особенности взаимодействия между нанокластерами и материалом окружающей их матрицы, которая используется для пассивации этих кластеров и для стабилизации их свойств во времени, также не изучены.

Наибольшее внимание в последнее время привлекают квантово-размерные структуры 81, Се и А3В5. Особенно перспективным оказалось образование самоорганизующихся низкоразмерных полупроводниковых структур на монокристаллах и А3В5 из-за возможности получения пространственного (ЗЭ) ограничения электронов в однородных и устойчивых (без дислокаций) кластерах. В отличии от наноразмерных гетероструктур, образованных при помощи комплекса фотолитографических процедур, самоорганизующиеся гетероструктуры, полученные методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и МОС-гидридной (газофазной эпитаксии из металло-органических соединений) характеризуются высокой плотностью состояний из-за трёхмерного квантования, атомоподобной структурой электронно-энергетических уровней в валентной зоне и зоне проводимости и высокой эффективностью излучения из-за малой плотности дефектов.

С другой стороны, пористые структуры на и А3В5, сформированные при помощи достаточно простого электрохимического метода, могут быть использованы как наноразмерные структуры типа квантовых нитей с высокой эффективностью фотолюминесценции, а также для согласования слоев с различными параметрами решётки.

Перечисленные выше перспективные материалы представляют достаточно сложные объекты для исследований. Их структура и свойства находятся в сильной зависимости от технологии получения. Поэтому представляет интерес изучение их электронного строения в зависимости от условий формирования и полученных размерных параметров. Для анализа влияния размерного фактора на свойства исследуемых материалов, интерес представляют методы, позволяющие получать данные о взаимосвязи локальной атомной структуры и энергетического спектра электронов.

Цель работы: Экспериментальное обнаружение закономерностей формирования энергетического спектра электронов в валентной зоне и зоне проводимости в наноразмерных структурах на монокристаллических подложках кремния и соединений типа А3В5.

Основными задачами исследования, исходя из поставленной цели, являются: 1. Получение данных об особенностях строения валентной зоны и зоны проводимости в нанопористых полупроводниках методами ультрамягкой рентгеновской спектроскопии (эмиссия и поглощение), в том числе с использованием синхротронного излучения;

3. Построение модели фотолюминесценции пористого кремния;

4. Установление особенностей энергетического спектра квантово - размерных

Л г структур, выращенных на подложках кремния и фосфидов типа А В . Объекты и методы исследования. Исследовались образцы пористого кремния, полученные методом электрохимического травления при постоянной плотности тока с различными временами травления подложки, и образцы пористых

3 г фосфидов типа А В , полученные методом электрохимического травления в режиме импульсной подачи напряжения в различных электролитах. Также исследовались образцы, содержащие квантовые точки 811хСех в матрице и квантовые точки 1пР в матрице Ino.5Gao.5P, полученные методами сублимационной молекулярно - лучевой эпитаксии и газофазной эпитаксии из металлорганических соединений соответственно.

Научная новизна работы определяется тем, что: впервые получены экспериментальные данные о характере энергетического распределения электронных состояний в валентной зоне и зоне проводимости пористых полупроводников и наноструктур с квантовыми точками на кремнии и арсениде галлия.

При этом установлено, что уменьшение среднего размера нанокристаллических столбиков (ne-Si) в пористом кремнии приводит к сдвигу дна зоны проводимости и увеличивает ширину запрещённой зоны в результате квантово - размерного эффекта. Поверхность сформированных наноразмерных столбиков покрыта аморфным слоем.

Увеличение числа монослоёв, формирующих квантовые точки может приводить к сдвигу энергетических состояний в зоне проводимости закрывающего слоя и к изменению характера более возбуждённых состояний. Практическая значение результатов работы определяется возможностью использования полученных закономерностей для отработки технологий формирования пористых полупроводников с высоким квантовым выходом фотолюминесценции, а также при разработке технологических направлений по созданию квантово - размерных структур. На защиту выносятся следующие положения:

1. При формировании нанопористого кремния, обладающего видимой фотолюминесценцией, поверхность нанокристаллических столбиков в результате переосаждения покрывается аморфным слоем, в котором образуется субоксид;

2. При увеличении пористости кремния, то есть уменьшении размеров нанокристаллических столбиков, происходит увеличение ширины запрещённой зоны вследствие смещения положения дна зоны проводимости в результате квантово-размерного эффекта;

3 5

3. В результате формирования пористых фосфидов типа А В происходит разупорядочение структуры поверхностных слоев, что сопровождается появлением у дна зоны проводимости состояний, обусловленных наноразмерными структурными элементами типа кластеров или квазимолекул;

4. Особенности строения энергетического спектра квантовых точек, выращенных на подложках кремния и А3В5, проявляются даже на поверхности закрывающих нанослоёв в виде сдвигов дна зоны проводимости и перестройки более возбуждённых состояний.

Личный вклад автора. Постановка задач, определение направлений исследований выполнены д.ф.-м.н., профессором Тереховым В.А. Образцы пористого кремния получены лично автором совместно с доцентом Кашкаровым В.М. Впервые, с использованием синхротронного излучения, лично автором и доцентом Кашкаровым В.М. получены спектры БТСРП всех объектов исследования. Эмиссионные Ь2,з спектры кремния и фосфидов получены лично автором. Автором произведены расчеты всех экспериментальных РЭС и спектров БТСРП, их сопоставление в единой энергетической шкале, а обсуждение их проведено совместно с д.ф.-м.н., профессором Тереховым, д.ф.-м.н., профессором Домашевской Э.П. и к.ф.-м.н., доцентом Кашкаровым В.М. Основные результаты и выводы получены лично автором.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на XVI - XVIII научных школах - семинарах «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь» (Ижевск, Екатеринбург, Воронеж, 1998, 1999, 2000 г.), I всероссийской конференции «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт-Петербург, 1999 г., 2002 г.), I и III всероссийской молодёжной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт Петербург, 1999 г., 2001 г.), Второй Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния «Кремний 2000» (Москва, 2000 г.), XVIII школе-семинаре «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь» (Воронеж, 2000 г.), Asia-Pacific Surface and Interface Analysis Conference (Китай, 2000 г.), VUV XIII Int. Conf on Vac. Ultr. Rad. Phys. (Италия, 2001 г.), Ninth international conference on electron spectroscopy and structure (Швеция 2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи в реферируемых журналах и 13 работ в трудах конференций.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, включая 54 рисунка, 12 таблиц и список литературы из 97 наименований.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Основные результаты и выводы.

3. Формирование пористых фосфидов типа А3В5 приводит к разупорядочению структуры поверхностных слоёв с появлением у дна зоны проводимости состояний, обусловленных наноразмерными структурными элементами типа кластеров или квазимолекул.

4. Особенности строения энергетического спектра квантово - размерных структур, выращенных на подложках кремния и А3В5, проявляются на поверхности закрывающих слоёв в виде сдвигов дна зоны проводимости, приводящих к изменению величины запрещённой зоны и в перестройке более возбуждённых состояний.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Турищев, Сергей Юрьевич, Воронеж

1. Canham L.T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemicaldissolution of wafers / Canham L.T. // Appl. Phys. Lett. 1990. - V.57, №10. - P. 1046 - 1048.

2. Roy A., Chainani A., Sarma D.D. et al. // Appl. Phys. Lett. 1992. - V.61, №14. - P. 1655-1657.

3. Zangooie S. Microstructural control of porous silicon by electrochemical etching in mixed HC1 or HF solutions / S.Zangooie, R.Jansson, H.Arwin // Applied Surface Science 1998.1. V.136,-P. 123-130.

4. Hummel R.E., Chang S. // Appl. Phys. Lett. 1992. - V.61, №16. - P. 1965 - 1967.

5. Kurmaev E.Z. Local structure of porous silicon studied by means of X-ray emission spectroscopy / E.Z. Kurmaev, S.N. Shamin, V.R. Galakhov, V.i. Sokolov, M.H. Ludwig, R.E.Щ

6. Hummel // Appl. Phys. Lett. 1997. - A65. - P. 183 - 189.

7. Бреслер M.C. Физические свойства и фотолюминесценция пористого кремния / М.С. Бреслер, И.Н. Яссиевич // ФТП. 1993. - Т.27, №5. - С. 871 - 883.

8. Зимин С.П. Классификация электрических свойств пористого кремния / С.П. Зимин // ФТП. 2000. - Т.34, №3. - С. 359 - 363.

9. Ronkel F. Electrochemical Aspects Of Porous Silicon Formation / F. Ronkel, J.W. Schultze // Journal of Porous Materials. 2000. - №7. - P. 11 - 16.

10. Roy A., Chainani A., Sarma D.D. et al. // Appl. Phys. Lett. 1992. - V.61, №14. - P. 1655-1657.

11. И. РешинаИ.И., Гук Е.Г. // ФТП.- 1993. Т.27, №5.- С. 728 -735.

12. Mouffak Z., Aourag H., Moreno J.D., Martinez-Duart J.M. // Microelectronic Engineering. 1998. - №43 - 44. - P. 655 - 659.

13. Морозов Г.К. К вопросу о механизме формирования пористого кремния / Г.К. Морозов, А.В. Жерздев // Российская академия наук. 1994. - Т.28, №6.

14. Lehmann V. Porous silicon formation: A quantum wire effect / V. Lehmann, U. Gosele // Appl. Phys. Lett. 1991. - V.58, №8.

15. K.M. Yung, S. Shin, and D.L. Kwong // J. Electrochem. Soc. 1993. - V.140, №10. - P. 3046 - 3064.

16. Образцов A.H. Сравнительное исследование оптических свойств пористого кремния и оксидов SiO и Si02 / A.H. Образцов, В.Ю. Тимошенко, X. Окуши, X. Ватанабе // ФТП. 1999. - Т.ЗЗ, №3. - С. 322 - 326.

17. Salonen J. The room temperature oxidation of porous silicon / J. Salonen, V.-P. Lehto, E. Laine // Applied Surface Science. 1997. - V. 120. - P. 191 - 198.

18. Michael Kelly T. Mechanisms of photoluminescent quenching of oxidezed porous silicon / Michael T. Kelly, Andrew B. Bocarsly // Applications to chemical sensing. Coordination Chemistry Reviews. 1998. - V. 171. - P. 252 - 259.

19. Bao X. Oxygen-related surface states and their role in photo luminescence from porous Si / Xi-Mao Bao, Xiang He, Ting Gao, et. al. // Solid State Communications. 1999. - V.109. -P. 169-172.

20. Debajyoti D. Quantum confinement effects in nano-silicon thin films / Debajyoti Das // Solid State Communications. 1998. -V. 108, №12. - P. 983 - 987.

21. Hong K.H. Density-of-states in a rough quantum wire / K.H. Hong, K.W. Tse and P.Y. Foo // Solid State Communication. 1998. - V.105, №6. - P. 363 - 365.

22. Киреев П. С. Физика полупроводников / П. С. Киреев // 1975. М.

23. Шалимова К. В. Физика полупроводников / К. В. Шалимова // Энергоатомиздат. — 1971.-М.-С. 392.

24. Кашкаров П.К. Люминесценция пористого кремния / П.К. Кашкаров, В.Ю. Тимошенко // Природа. 1995. -№12. - С. 12-20.

25. Мосс Т. Полупроводниковая оптоэлектроника / Т. Мосс, Г. Баррел, Б. Эллис // М. -^ 1976.-Мир.-С. 431.

26. George С. John and Vijai A.Singh // Physical Review B. 1994. - V.50, №8. - P.5329 -5334.

27. Андриянов A.B. Время-разрешенная фотолюминесценция пористого кремния / А.В. Андриянов Д.И., Ковалев, В.Б. Шуман и др. // ФТП. 1993. -Т.27, №.1. - С. 136 - 140.

28. Henglein А 1988 Top. Current Chem. 143. 113.

29. Заварицкая Т.Н. Исследования структуры пористого фосфида галлия / Т.Н. Зава-рицкая, В.А. Караванский, А.В. Квит, Н.Н. Мельник // ФТП. 1998. - Т.32, №2. - С. 235-240.

30. Anneda A., Sepri A., Karavanskii V.A., Tiginyanu I.M., Ichizli V.M. // Appl. Phys. Lett. 1995.-№67.-C. 3316.

31. Sarual A. Frohlich modes in porous III-V semiconductors / A. Sarual, J. Moneckel, G. Irmerl, I. M. Tiginyanu, G. G. Eartner, and H. L. Hartnagel // J. Phys.: Condens. Matter. -2001.-№13.-P. 6687-6706.

32. Ушаков B.B. Ионная имплантация пористого фосфида галлия / В.В. Ушаков, В.А. Дравин, Н.Н. Мельник и др. // ФТП. 1998. - Т.32, №8. - С. 990 - 994.

33. А.Э. Юнович «Излучательная рекомбинация в полупроводниках» М., 1972, с. 302.

34. Foil H. Porous III-V compound semiconductors: formation, properties, and comparison to silicon / H. Foil, J. Carstensen, S. Langa, M. Christophersen, and I. M. Tiginyanu // Phys. Stat. Sol. (a). 2003. - V. 197, № 1. - P. 61 - 70.

35. И.Н. Арсентьев, M.B. Байдакова, A.B. Бобыль, Jl.C. Вавилова, С.Г. Конников, В.П. Улин, Н.С. Болтовец, Р.В. Конакова и др. // Письма в ЖЭТФ. 2002. - Т.28, №17. - С. 57-66.

36. Liu A. Microstructure and photoluminescence spectra of porous InP / Aimin Liu // Nanotechnology. 2001. - №. 12. - P. LI - L3.

37. Schmuki P, Santinacci L, Djenizian T. and Lockwood D. J. // Phys. Stat. Sol. (a). 2000. -V.51.-P. 182.

38. Романов С.Г. Интерфейсные эффекты и формирование оптических свойств ансамблей структурно изолированных квантовых нитей InP / С.Г. Романов, Н.М. Йатс и др. // ФТТ. - 1997. - Т.39, №4. - С. 727 - 734.

39. Белогорохов А.И. Оптические свойства слоев пористого кремния, полученных с использованием электролита HC1:HF:C2H50H / А.И. Белогорохов, Л.И. Белогорохова // ФТП. 1999. - Т.ЗЗ, №2. - С. 198 - 204.

40. Леденцов Н.Н. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры / Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин, П.С. Копьев, Ж.И. Алферов, Д. Бимберг // ФТП. 1998. - Т.32, №4. - С. - 385 - 410.

41. Nunzio M. Self-assembling and ordering of Ge/Si (111) quantum dots: scanning microscopy probe studies / Nunzio Motta // J. Of Phys.: Cond. Matt. 2002. - №14. - P. 83538378.

42. Макаров А.Г. Исследования оптических свойств структур со сверхплотными массивами квантовых точек Ge в матрице Si / А.Г. Макаров, H.H. Леденцов, А.Ф. Ца-цульников и др. // ФТП. 2003. - Т.37, №2. - С. 219 - 223.

43. Мильвидский М.Г. Наноразмерные атомные кластеры в полупроводниках новый подход к формированию свойств материалов // М.Г. Мильвидский, В.В. Чалдышев / ФТП. - 1998. - Т.32,№5. - С. 531 - 522.

44. О.П. Пчеляков, Ю.Б. Болховитянов, A.B. Двуреченский и др. // ФТП. 2000. - Т.34 -С. 1281.

45. N.N. Ledentsov, I.L. Krestnikov, M.V. Maximov, S.V. Ivanov, S.L. Sorokin, P.S. Kop.ev, Zh.I. Alferov, D. Bimberg, C.M. Sotomayor Torres. Appl. Phys. Lett., 69, 1343 (1996).

46. N.N. Ledentsov, I.L. Krestnikov, M.V. Maximov, S.V. Ivanov, S.L. Sorokin, P.S. Kop.ev, Zh.I. Alferov, D. Bimberg, C.M. Sotomayor Torres. // Appl. Phys. Lett. 1997. -№70. P.-2766.

47. I.L. Krestnikov, N.N. Ledentsov, A. Hoffmann, D. Bimberg. // Phys. St. Sol. (a). 2001. -№183.-P.-207.

48. N.N. Ledentsov, M. Grundmann, F. Heinrichsdorff,D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, M.V. Maximov, Zh.I. Alferov, J.A. Lott. // IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron. -2000.-№6.-P.-439.

49. Орлов Л.К. Особенности фотолюминесценции монокристаллических и пористых слоев кремния, легированных эрбием / Л.К. Орлов, C.B. Ивин, Д.В. Шенгуров, Э.А. Штейнман // Письма в ЖЭТФ. 1999. - Т.25, №10. - С. 31 - 34.

50. Przybylinska H., Jantsch W., Suprun-Belevitch Yu., Stepikhova M., Palmetshofer L., Hendorfer G., Kozanecki A., Wilson R.J., Sealy B.J. // Phys. Rev. 1996. - В. 54. P. 2532.

51. Винокуров Д.А. Оптические исследования квантовых точек InP / ДА. Винокуров, В.А. Капитонов и др. // ФТП. 2001. - Т.35, №2. - С. 242 - 244.

52. Домашевская Э.П. Синхротронные исследования энергетического спектра электронов в наноструктурах на основе АЗВ5 / Э.П. Домашевская, В.А. Терехов, В.М. Кашкаров, С.Ю. Турищев и др. // ФТП. 2003. - Т.37, №8. - С. 1017 - 1022.

53. М.К. Zundel, N.Y. Jin-Phillipp, F. Phillipp et. al. // Appl. Phys. Lett. 1998. - №73. -P. 1784.

54. Д.А. Винокуров, В.А. Капитонов, O.B. Коваленков и др. // ФТП. 1999. - С. 858.

55. ДА. Винокуров, В.А. Капитонов, О.В. Коваленков и др. / Письма в ЖЭТФ. 1998. -Т.24, №16.-С. 1-7.

56. Eberl К. Self-assembling InAs and InP quantum dots for optoelectronic devices / K. Eberl, M. Lipinski, Y.M. Manz, et. al. // Thin Solid Films. 2000. - №380. - P. 183 - 188.

57. Немошкаленко В.А. Теоретические основы рентгеновской эмиссионной спектроскопии / В.А. Немошкаленко, В.Г. Алешин // Наукова думка. 1974. - Киев. - С. 376.

58. Зимкина Т.М. Ультрамягкая рентгеновская спектроскопия / Т.М. Зимкина, В.А. Фомичев // Изд-во ЛГУ. 1971. - Ленинград. - С. 132.

59. Cavell R.J. X-ray photoemission cross section modulation in diamond, silicon, germanium, methane, silane, germane // R.J. Cavell, S.P. Kowalczyk, L. Ley / Phys. Rev. B. -1973. V.7, №12. - P. - 5313 - 5316.

60. Виноградов A.C. Спектр отражения кремния вблизи L23 порога ионизации / А.С. Виноградов, Е.О. Филатова, Т.М. Зимкина// ФТТ. 1982. -Т.24, №6. - С. - 1718-1723.

61. Морозов Г.К. К вопросу о механизме формирования пористого кремния / Морозов Г.К., Жерздев А.В. // Российская академия наук. 1994. - Т.28, №6.

62. Балагуров JI.A. Пористый кремний. Получение, свойства, возможные применения / J1.A. Балагуров // Материаловедение. 1998. -№1-3.

63. Taguena М. Carrier transport mechanisms in porous silicon in contact with a liquid phase: a diffusion process / Taguena Martinez, Yury G. Rubo, M. Cruz, M.R. Beltran, C. Wang, B. Gelloz, A. Bsiesy// Applied Surface Science. 1998. -V. 135. - P. 15-22.

64. Naokatsu Y. Inverse-percolation model for investigating a mechanism of formation and photoluminescence of porous silicon / Naokatsu Yamamoto, Hiroshi Takai // Journal of Luminescence. 1999. - V.82. P. - 85 - 90.

65. Raminder G. Electron transport in porous silicon / Raminder G. Mathur, Vivechana R.M. Mehra, P.C. Mathur, V.K. Jain // Thin Solid Films. V. 312. - P. 254 - 258.

66. Ying K. Photoelectrochemical dissolution of N-type silicon / Ying Kang and Jacob Jorné // Electrónica Acta. 1998. - V.43. - P. 2389-2398.

67. Горячев Д.Н. Механизм переноса и инжекции носителей в пористый кремний при его электролюминесценции в электролитах / Д.Н. Горячев, Г. Полисский, О.М. Сресе-ли // ФТП. 2000. - Т.34, №2. - С. 227 - 233.

68. Ashruf С.М.А. Galvanic porous silicon formation without external contact / C.M.A. Ashruf, P.J. French, P.M.M.C. Bressers, J.J. Kelley// Sensors and actuators. 1999. -V.74.-P. 118-122.

69. Zeitschel A. Breaking the isotropy of porous silicon formation by means of current focusing /A.Zeitschel, A.Friedberger, W.Welser, G.Muller//Sensors and actuators. -V.74. -P. 113-117.

70. HF solutions / S. Zangooie, R. Janson, H. Arwin / Microstructural control of porous silicon by electrochemical etching in mixed HC1 //Applied Surface Science, v. 136,1998, -P. 123-130.

71. Мануковский Э.Ю. Электронная структура, состав и фотолюминесценция пористого кремния / Э.Ю. Мануковский / Дисс.: к-та физ.-мат. наук. 2000. Воронеж.

72. James Gole L. Origin of porous silicon photoluminescence: Evidence for a surface bound oxyhydride-like emitter / James L. Gole, Frank P. Dudel, David Grantier and David A Dixon // Phys. Rev. B. 1997. - V.56, №4. - P. 2137 - 2153.

73. James Gole L. Chloride salt enhancement and stabilization of the photoluminescence from a porous silicon surface / James L. Gole, Julie A. DeVincentis, and Lenward Seals et. al. // Phys. Rev. B. 2000. - V.61, № 8. - P. 5615 - 5631.

74. Yamamoto N. Inverse-percolation model for investigating a mechanism of formation and photoluminescence of porous silicon / Naokatsu Yamamoto, Hiroshi Takai // Journal of Luminescence. 1999. - № 82. - P. 85 - 90.

75. Peng L. Origin of the blue and red photoluminescence from aged porous silicon / Peng Li, Guanzhong Wang, Yurong Ma and Rongchuan Fang // Phys. Rev. B. 1998. - V.58, №7.-P. 4057-4065.

76. Тростянский C.H. Электронное строение ионно-имплантированного и гидрированного кремния / Тростянский С.Н. // Дисс.: к-та физ.-мат. наук. 1990. Воронеж.

77. Шулаков А.С. Глубина генерации ультрамягкого рентгеновского излучения в Si02 и поверхность / А.С. Шулаков, А.П. Степанов // Физ. Хим. Тех.-1988.-№.10-С. 146-148.

78. А.И. Машин, А.Ф. Хохлов, Э.П. Домашевская, В.А. Терехов, Н.И. Машин. // ФТП. 2001. - Т.35, №8. - С. 995.

79. Domashevskaya E.P. XPS, USXS and PLS investigations of porous silicon / E.P. Do-mashevskaya, V.M. Kashkarov, E.Yu. Manukovskii, A.V. Schukarev, V.A. Terekhov // J. Electr. Spectr. and Rel. Phen. 1998. - V.88-91. - P. 969 - 972.

80. П.С. Светлов, В.Ю. Чалков , В.Г. Шенгуров. // ПТЭ 4. 2000. - С. 141.

81. Спектрометр монохроматор рентгеновский РСМ-500. / Техническое описание и инструкция по эксплуатации.83 .Russian German Laboratory at BESSYII. General layout, etc. www.bessy.de/usersinfo/02.beamlines/linespdCDl 61 A.pdf

82. Fedoseenko S.I. Development and present status of the Russian German soft X-ray beamline at BESSY II / S.I. Fedoseenko, I.E. Iossifov, S.A. Gorovikov et. al. // Nucl. Instr. And Meth. in Phys. Res. A. - 2001. - №. 470. P. 84-88.

83. Домашевская Э.П. Природа межатомного взаимодействия и закономерности строения энергетического спектра валентных электронов в полупроводниках / Э.П. Домашевская // Дисс.: д-ра физ.-мат. наук. 1979. - Воронеж.

84. Терехов В.А. Локальная плотность электронных состояний в неупорядоченных полупроводниках / В.А. Терехов // Дисс.: д-ра физ.-мат. наук. 1994. - Воронеж.

85. Gorbach Т. Ya. Simultaneous changes in the photoluminescence, infrared absorption and morphology of porous silicon during etching by HF / T. Ya. Gorbach, G. Yu. Rudko, P. S. Smertenko et. al. // Semicond. Sci. Technol. 1996. - №11. - P. 601 - 606.

86. Зимин С. П. Электрофизика пористого кремния и структур на его основе. Автореферат на соискание ученой степени доктора физико — математических наук / С. П. Зимин // Ярославль. 2003. - С. 32.

87. L.M. Peter, D.J. Blackwood, S. Pons. // Phys. Rev. Lett. 1989. - №62. - P. 308.

88. Горячев Д.Н. О механизме образования пористого кремния / Д.Н. Горячев, J1.B. Беляков, О.М. Сресели // ФТП. 2000. - Т.34, №9. - С. 1130 - 1134.

89. Т. van Buuren, L.N. Dinh, L.L. Chase et al / Soft X-Ray emission studies of the electronic structure in silicon nanoclusters // http://www-als.lbl.gov/als/compendiurn/AbstractManager/uploads/ACFE24.pdf

90. Ромащенко Ю.Н. Рентгеноспектральное исследование оксианионов аллюминия и кремния в составе окислов и минералов. Автореферат на соискание учёной степени кандидата физико математических наук / Ромащенко Ю.Н. // Ростов - на - Дону. -1978.

91. Zhang S.L. Multiple Source Quantum Well Model of Porous Silicon Light Emission / S.L. Zhang, Y. Chen, L. Jia, J.J. Li et. al. //J. Electrochem. Soc. -1996.-V.143,№4. P. 1394-1398.

92. Wang C.S. First principles electronic structure of Si, Ge, GaP, GaAs, ZnS and ZnSe. I. Self-consistent energy bands, charge densities, and effective masses / C.S. Wang, B.M. Klein // Phys. Rev. B. 1981. - V.24, №6. P. 3393 - 3416.

93. D. A. Vinokurov, V. A. Kapitonov, О. V. Kovalenkov, D. A. Livshits, Z. N. Sokolova, I. S. Tarasov, and Zh. I. Alferov // Semiconductors. 1997. - V.33, №7. - P. 788.