LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Ультрадисперсные субфазы в молекулярной электронике

6 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2002, № 3 УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ СУБФАЗЫ В МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ Дата поступления в редакцию 18.12 2001 г. Оппонент д. т. н. В. А. МАЗУР (ОГАХ, г. Одесса) К. ф.-м. н. В. В. КОВАЛЬЧУК Украина, г. Одесса, Южно-украинский гос. педагогический ун-т им. К. Д. Ушинского E-mail: wladik@tekom.odessa.ua ализация такого высокого уровня миниатюризации приборов МОЭ разительно изменит возможности ЭВМ. Многие вопросы современного электронного при- боростроения определяются возможностью разреше- ния проблем транспорта и туннелирования носителей тока через квантово-размерные структуры, гранули- рованные НС и др. [10, 11]. Квантово-размерные структуры, проявляя эффекты квантовых ограниче- ний, в свою очередь, определяют квантовые эффек- ты кластеризованных материалов (КМ) [12---14]. Другим и, на наш взгляд, очень важным аспектом МОЭ является то, что управление функциональными возможностями электронных приборов такого клас- са будут осуществлять носители тока, атомы, моле- кулы и АКС. Особый интерес вызывает тот факт, что одно из передовых ``электронных'' государств мира --- Япо- ния в 1992 году предложила (сроком на 10 лет) и реализует специальный международный проект ``Атомная технология'' с общим объемом финансиро- вания в 250 млн. долларов США [4]. Ключевыми оп- ределены следующие вопросы: 1) селективное ис- следование атомных поверхностных слоев Si(111) 7Ч7 с помощью сканирующей электронной микроскопии; 2) разработка специальной технологической методи- ки ``селекции'' по геометрическим размерам Si-АКС; 3) селективное эпитаксиальное наращивание наномет- ровых Si-АКС с использованием тонких оксидных окон размером в 0,3 нм и др. Важно отметить, что ежегодно публикуется свыше 5000 тех- нических и научных статей, затрагивающих вопросы ``кремние- вой'' проблематики (см. библиогр. [6, 7]). И тем не менее полу- чаемой информации недостаточно. Это связано, во-первых, с тем, что большинство исследований подчинено определению свойств объемного материала, т. е. таких объектов, которые име- ют относительно большие геометрические размеры (микроны и более). При переходе от макро- к микрометровой шкале свойства материала изменяются несущественно. Поэтому физика элект- ронного приборостроения в микронном диапазоне почти анало- гична макроскопической физике (т. е. физике непосредственного наблюдения за объектом). Таким образом, результаты поиска новейшей ин- формации относительно свойств Si-НС становятся ак- туальными в определении новых сфер их примене- ния в электронном приборостроении. При этом сле- дует добавить, что выявление функциональных опти- ческих возможностей кремниевого ЧИПа (ИНСа) -- это дополнительный и весьма немаловажный стимул Обзор посвящен систематизации ре- зультатов исследований механизмов возникновения, формирования и суще- ствования ультрадисперсных субфаз в твердотельной матрице. Микроэлектроника постепенно превращается в субмикронную электронику --- наноэлектронику или, как ее определяют авторы [1], молекулярную элект- ронику (МОЭ). Сегодня уже очевидно, что МОЭ спо- собна завоевать ключевые позиции в технологии элек- тронного приборостроения XXI столетия. Успех развития МОЭ основывается на продвиже- нии инженерной технологии в область субмикрон- ныхпространственных масштабов ифемтосекундных отрезков времени, что открывает широкие перспек- тивы развития совершенно иных -- нанометровых тех- нологий: нанооптики, нанолитографии, нанолокаль- ной спектроскопии [2, 3]. С другой стороны, практи- ка использования МОЭ позволит создать т. н. кван- товоразмерные структуры: нульмерные --- квантовые точки (КТ), одномерные --- квантовые нити, кванто- вые проволоки, двумерные --- легированные поверх- ностные структуры с квантовыми ямами, и другие системы, геометрические размеры которых опреде- ляются нанометрами (наноиглы, наноотверстия, на- нотрубки и др.), т. е. наноструктуры (НС). Пока существующиеметодыпромышленногопро- изводства не позволяют создавать интегральные схе- мы нанометрового диапазона (ИС на основе НС --- ИНСы), тем не менее интенсивно развивающаяся на- нофизика поднимает на поверхность целый ряд каче- ственно новых проблем электронного приборострое- ния, решение которых основывается на выяснении поведения и свойств отдельных НС, молекул, и даже атомов. В этой связи интенсивно исследуются, как теоретически, так и экспериментально, квантово-раз- мерные структуры [4---6], и особое внимание здесь уделяется определению физико-химических свойств атомарных кластерных соединений (АКС) [7---9]. Например, для изготовления СБИС нового поколения (т. е. ИНСов) потребуются достаточно миниатюрные составляющие, а именно, такие элементы, которые созданы из полупроводниковых слоев (p-, n-типа) и диэлектрика размером в несколько нм [6]. Ре- Автор благодарит проф. В. А. Дроздова за ряд ценных замечаний, высказанных в процессе подготовки рукописи к печати. Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2002, № 3 7 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ к решению проблем электронного материаловедения. Технологическая интеграция оптически функциони- рующих элементов на основе Si-АКС в значительной степени может быть достигнута с помощью т. н. пря- мозонных полупроводниковых компонент. П оскольку и c-Si, и а-Si имеют малую эффек- тивность лучеиспускательной рекомбинации, считалось, что для создания излучателей света сами по себе эти материалы являются непригодными. Фун- даментальные причины этого кроются не только в не- прямом характере структуры зон, но также в про- странственном разделении и локализации заряда. В 1990-е годы, в связи с продвижением в разви- тиинанометровых технологий, ситуация кореннымоб- разом изменилась. Группа японских физиков выяви- ла в por-Si интенсивную люминесценцию в видимой области спектра при комнатной температуре [15]. Эф- фективная люминесценция также была определена в пленках кремния, которые могут быть представлены как некая ``смесь'' нанокристаллической и аморфной фаз [16, 17]. Люминесценция имплантированного кремния, нелинейное стимулированное излучение, на- правленное голубое свечение и ряд других фактов -- это те примеры, которые свидетельствуют в пользу проявления ``оптических свойств'' кремния [18---20]. В настоящее время для объяснения эффективной люминесценции кремния (в por-Si, в наноразмерном кристалле) в видимой области спектра используют две различные модели [21,22]. Одна из них основы- вается на эффектах размерного квантования электро- нов в АКС, что объясняет возможность излучения световых волн кластерным кремнием в видимой об- ласти спектра. (Экспериментальная зависимость дли- ны волны излучения от геометрии и размеров AKC доказывает позитивный момент этого подхода.) Вто- рая модель объясняет люминесценцию Si-АКС,