Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Статья: Свойства силиката магния с примесью хрома в пористом кремнии

Название: Свойства силиката магния с примесью хрома в пористом кремнии
Раздел: Рефераты по математике
Тип: статья Добавлен 22:38:08 13 июня 2008 Похожие работы
Просмотров: 272 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Е.С. Демидов, В.В. Карзанов, Н.Е. Демидова, И.С. Белорунова, О.Н. Горшков, М.В. Степихова, А.М. Шаронов, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Показана возможность простой технологии формирования соединения форстерита с примесными ионами Cr4+ в структурах на основе Si, представляющих интерес в связи с характерной люминесценцией в ближнем ИК-диапазоне. Форстерит формировался пропиткой слоев пористого кремния (ПК) на n+-и p+-Si подложках с последующим отжигом на воздухе. Отчетливый фотолюминесцентный отклик при 1:15 _m получен при комнатной температуре в слоях ПК с магнием и хромом, для которых оптимальная температура отжига близка к 700 C. Для ПК на p+-кремнии выявлена широкая линия фотолюминесценции около 1.2 _m, которая не зависит от температуры отжига и содержания магния и хрома. Эта линия, вероятно, обусловлена дислокациями кремния. Обсуждаются исследования ЭПР и электрофизических свойств структур. В слоях чистого ПК и ПК, легированного хромом, на n+-Si подложках наблюдались признаки дискретного туннелирования электронов.

Известно, что для кристаллического силиката магния (форстерита) с примесью четырехвалентного хрома Mg2SiO4 :Cr удалось практически реализовать рекордно высокую квантовую эффективность (38%) фотолюминесценции (ФЛ) в районе наиболее высокой прозрачности систем кварцевой волоконной оптики около 1:3 _m [1]. В настоящей работе предпринята попытка систеза и исследования такой фазы в тонких слоях пористого кремния (ПК). Это представляется интересным в плане разработки совместимых с кремниевой микроэлектроникой технологий создания высокоэффективных электронолюминесцетных источников света. Своеобразие такой многофазной структуры состоит в фотонном и электронном взаимодействии нанокристаллов кремния и включений диэлектрической фазы, активированной переходными элементами. Подобные структуры интересны также и для изучения дискретного туннелирования сквозь атомы переходных элеменов [2].

Для синтеза оксидов с замещающим кремний четырехвалентным хромом ПК привлекателен простой технологией пропитки пор водными растворами солей с последующим окислительным отжигом. Наноразменая топология ПК способствует резкому ускорению формирования оквидов при температурах, много меньших температуры роста монокристаллов форстерита.

Настоящая работа посвящена исследованию ФЛ, ЭПР, поперечного транспорта в слоях ПК с разным содержанием хрома и магния, выращенных на сильно легированных мелкими примесями (до уровня _ 1019 cm-3) монокристаллах кремния n- и p-типа, с целью проследить влияние примесей III и V групп на уровень Ферми в ПК и его свойства. Последнее трудно сделать при обычном выращивании кристаллов Mg2SiO :Cr. Высокая проводимость кремниевой подложки почти устраняла ее вклад в ЭПР ПК и ВАХ диодных структур с прослойкой ПК.

Слои ПК выращивались по обычной технологии анодного растворения на поверхности пластин монокристаллического кремния с ориентацией (110) в 50% растворе плавиковой кислоты в этиловом спирте в течение 10 min при плотности тока 10mA/cm2. На кремнии n-типа КЭС 0.01 вырастал слой толщиной 2:7 _m, на кремнии

p-типа КДБ 0.005 - слой толщиной около 1 _m. ПК насыщался хромов или хромом и магнием путем пропитки водными растворами MgCl2 и CrO3 с последующими сушкой и окислительным отжигом в печи на воздухе при температурах 700 и 1000
C в течение 10 min. В случае совместного легирования ПК магнием и хромом эти примеси брались в атомном соотношении 200 : 1, приблизительно как в лазерных кристаллах Mg2SiO4 : Cr [1]. При легировании только хромом пропитка происходила в 10% водном растворе CrO3. Предварительно мы убедились, что отжиг сухой соли MgCl2 при 700
C на воздухе приводит к превращению ее в MgO (по изменению сверхтонкой структуры ЭПР неизбежных в соединениях магния следов марганца). С превращением шестивалентного хрома в CrO3 в более низковалентное состояние не было проблем, поскольку такой процесс происходит с потерей кислорода при нагреве этого оксида свыше 200C.

ФЛ измерялась при комнатной температуре на Фурье спектрометре BOEM DAS с германиевым детектором, охлажденным жидким азотом. Оптическая накачка проводилась аргоновым лазером с длиной волны 514.5 nm и мощностью излучения 250mW. Спектры ЭПР измерялись на 3 cm спектрометре 293 и 77K. Поперечный транспорт тока изучался при комнатной температуре по статическим ВАХ диодных структур с прослойкой ПК и металлическими индиевыми контактами к кремниевой подложке и ПК (как в [3]).

Ожидания относительно формирования в ПК форстеритной фазы с примесью четырехвалентного х оправдались, по крайней мере на кремнии и исходной примесью сурьмы. Из рис. 1, a видно, что для образцов ПК на КЭС с введением Mg и Cr (кривые 1 и 2)

появились пики ФЛ с максимумом 8700 cm-1 (1:15 _m), близким к максимуму 1:17 _m ФЛ Mg2 SiO4 :Cr. При этом образец, после отжига при 700C (кривая 3) имеет в 2 раза более интенсивную и более широкую асимметричную полосу ФЛ с приподнятым длинноволновым крылом по сравнению с образцом, отожженным при 1000 C (кривая 1). Заметной ФЛ для образцов ПК на КЭС без этих присадок или только с хромом (кривые 2, 4) не обнаружено, что означает отсутствие признаков замещения кремния хромом в SiO2 при 700 C. Оказалось, что у образцов ПК на дырочном кремнии КДБ 0.005 имеет место широкополосная ФЛ с максимумом 8400 cm-1 (1.2 _m) почти независимо от присутствия магния и хрома или от температуры отжига (рис. 1, b). По-видимому, как и в дислокационном кремнии с бором [4], это свечение имеет дислокационную природу.

В отожженным при 700 C образцах ПК на КЭС 0.01 наблюдался известный анизотропный спектр ЭПР от Pb-центров при комнатной температуре и 77K (рис. 2), который, согласно выводам [5], принадлежит дислокацициям в наноразмерных гранулах кремния в ПК. В чистом ПК и в ПК с одним только хромом этот спектр имеет сопоставимую и значительную интенсивность. В ПК с магнием интенсивность спектра на порядок меньше, что можно связать с расходованием материала гранул кремния на образование фазы Mg2SiO4 :Cr. После отжига при 1000 C спектр не наблюдается (видимо, из-за того, что почти весь ПК пошел на формирование форстерита и оксида кремния). Судя по меньшей ФЛ образца, представленного кривой 3, по сравнению с образцом, показанным кривой 1 (рис. 1, a), при 1000 C кремний в большей степени, чем при 700 C, расходовался на образование SiO2. Как видно из рис. 2, в спектрах ПК с хромом и ПК с хромом и магнием (спектры 2 и 3 соответственно) просматривается узкая линия с g-фактором около 2. Возможно, эта узкая линия принадлежит четырехвалентному хрому. Для образца только с хромом (спектр 2) это означало бы возможность встраивания ионов Cr4+ в SiO2 на место кремния. Однако данная гипотеза нуждается в дополнительной проверке. В ПК на КДБ 0.005 сигнал ЭПР, как и ранее [5], был неразличим на фоне шумов из-за перезарядки Pb-центров, вызванной понижением уровня Ферми.

Отжиг ПК на воздухе привел, как и следовало ожидать, к резкому снижению его электропроводности вследствие окисления наночастиц кремния. Прохождение тока до пробоя удалось зафиксировать лишь у диодных структур с прослойкой чистого ПК и ПК с хромом на КЭС 0.01 после отжига при 700
C. ВАХ этих диодов (рис. 3 и 4) являются нелинейными со степенным законом I - Vn, на который, как и в [6,7], накладывалсь ступенчатые изменения тока. Как следует из рис. 3, в чистом ПК n = 3-5. В ПК с хромом (рис. 4) проводимость при U = 10V уменьшилась в 40 раз, видимо из-за химической реакции оксида хрома с наночастицами кремния. Однако закон изменения тока в данном случае более слабый: n _ 2, как и при протекании инжекционных токов в диэлектриках. Ступеньки тока и большие величины n свидетельствуют о дискретном туннелировании электронов в ПК сквозь наноразмерные гранулы кремния. Величина n _ 2 в ПК с хромом может быть связана с меньшей, чем у SiO2, шириной запрещенной зоны оксида хрома и б´ольшим вкладом инжекционных токов, поскольку согласно рис. 2, гранулы кремния в нем почти такие же, как и в чистом ПК.

Таким образом, показана возможность формирования в ПК на n+-кремнии форстерита с примесью четырехвалентного хрома. При комнатной температуре наблюдалась характерная ФЛ около 1.15 _m. Температура окислительного отжига 700 C является более близкой к оптимальной, чем 1000 C. Присутствие мелких примесей в кремнии на уровне 1019 cm-3 кардинально сказывается не только на процессе формирования ПК, но и на всех его свойствах. В ПК на p+-кремнии наблюдалась широкая линия ФЛ около 1:2 _m, почти не зависящая от температуры отжига и добавок магния и хрома и, видимо, обусловленная дислокациями кремния. ЭПР оказался удобным способом контроля состояния наночастиц кремния в ПК на n+-Si.

В чистом ПК и ПК с хромом на КЭС 0.01 наблюдались признаки дискретного туннелирования электронов.

Рис. 1. Спектры ФЛ при комнатной температуре для слоев ПК. a - на КЭС 0.01, b - на КДБ 0.005. 1 - ПК с Mg и Cr, отжиг при 1000 C; 2 - ПК с Cr, отжиг при 700
C;

3 - ПК с Mg и Cr, отжиг при 700 C; 4 - ПК, отжиг при 700 C; 5 - шум спектрометра.

Рис. 2. Спектры ЭПР при 77K ПК на КЭС 0.01 после отжига при 700 C. 1 - чистый ПК, 2 - ПК с Cr, 3 - ПК с Mg и Cr. Две крайние линии с обратной полярностью на всех развертках - спектр эталона MgO:Mn.

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики диодных структур с прослойкой ПК на КЭС 0.01 без введения в ПК примесей магния и хрома, отжиг при 700 C. Приведены кривые двух контактов, темные точки - прямое направление, светлые - обратное.

Рис. 4. То же, что и на рис. 3, для диодных структур с прослойкой ПК с примесью хрома.

Список литературы

[1] K. KЁuck. Appl. Phys. B 72, 515 (2001).

[2] Е.С. Демидов. Письма в ЖЭТФ 71, 513 (2000).

[3] Е.С. Демидов, В.В. Карзанов, Н.Е. Демидова, В.Н. Шабанов.

Письма в ЖЭТФ 75, 673 (2002).

[4] Wai Lek Ng, M.A. Lourenco, R.M. Gwilliam, S. Ledain, G. Shao, K.P. Homewood. Nature 410, 8 March, 192.

[5] Е.С. Демидов, В.В. Карзанов, Н.Е. Демидова. Матер. Совещ. „Нанофотоника-2003. ИФМ РАН, Н. Новгород (2003). Т. 1. С. 38.

[6] Е.С. Демидов, В.В. Карзанов, В.Г. Шенгуров. Письма в ЖЭТФ 67, 794 (1998).

[7] Е.С. Демидов, В.В. Карзанов, Н.Е. Демидова, Д.А. Жестин. Тр. V Междунар. конф. Оптика, оптоэлектроника и технологии“. Ульянов. ун-т, Ульяновск (2003). С. 199.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений07:09:18 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
12:47:16 25 ноября 2015

Работы, похожие на Статья: Свойства силиката магния с примесью хрома в пористом кремнии

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150742)
Комментарии (1839)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru