LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Ультрадисперсные субфазы в молекулярной электронике

(Т-АКС, П-АКС, ПАКС) с использованием молекулярно-динамической схемы, которая основывается на методе ФЭП (алгоритм GAMESS) и в его параметризованном варианте [68]. Главный вывод сводит- ся к тому, что Т-АКС и П-АКС существенно отличаются друг от друга по отношению к экспериментальному процессу гидроге- низации (галогенизации), т. е. к модельной процедуре насыще- ния ОХС [47, 54--56]. Иллюстрацией подобного вывода может быть также анализ Si 6 -АКС, предложенный в [69]. Внимание к таким АКС обусловлено тем, что уплотнение пространственной конфигурации именно малых Si-АКС (nЈ10) приводит к умень- шению концентрации ОХС по сравнению с ПАКС. Кроме этого, выполнены исследования, позволившие экспериментально иден- тифицировать именно Si 6 -АКС [70]. Свойства средних (по размеру) Si-АКС с количеством до сот- ни атомов являются наименее определенными. Именно для таких структур имеет место существенная зависимость DE от рассмат- риваемой пространственной и геометрической конфигурации АКС. Расчеты [67] указывают на коррелированное возрастание DE g (в пределах от 1,3 до 2,5 эВ) с уменьшением n для Si-НС (геометрические размеры изменялись от 5 до 1 нм). Согласно полученным экспериментальным значениям (методом эффектив- ных масс), для Si-НЧ величина DE g подчинялась обратной сте- пенной зависимости от геометрических размеров нанострукту- ры (т. е. от n в АКС). В [37] предлагались разнообразные степен- ные законы. Следуетподчеркнуть,чторезультаты теоретических исследований пассивированных Si-АКС доминируют, Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2002, № 3 11 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ в отличие от данных о свойствах Si-ПАКС. Относи- тельно концепции ПАКС заметим следующее. Нанаш взгляд, ПАКС -- это категория, аналогичная определе- нию ``реальная'' АКС, предложенному в конце 1980-х годов [71]. Была выдвинута идея изучения Si-АКС не как удобных (для проведения теоретических исследо- ваний) расчетных твердотельных моделей [72], а имен- но как реальных структур. Этот подход получил свое дальнейшее развитие при проведении компьютерного квантово-химического моделирования поверхностных слоев кремния и НС [41, 47]. П одводя итог, подчеркнем, что дальнейшее раз- витие нанометровых технологий (НТ)изготов- ления МДП(МОП)-структур с необходимостью свя- зывают с переходом к квантово-размерным струк- турам (КРС). В этом геометрическом диапазоне в игру вступают туннельные эффекты, которые и будут определять физику транзисторов недалекого будуще- го. Новые специфические функциональные возмож- ности электронного приборостроения, определяемые наноразмерностью объектов, становятся уже ожида- емыми и даже реальными в текущем развитии инду- стриального производства [4]. Для КРС, благодаря ограничениям, накладывае- мым на волновую функцию электрона потенциаль- ным барьером, в DE g образуются локальные уровни (по аналогии с донорными или акцепторными приме- сями в процессе легирования полупроводника). Воз- никающую проблему формирования множества ло- кальных уровней в зоне DE g , т. е. довольно тонкого управления всем ансамблем структурных дефектов и примесей, необходимо обязательно связывать с воз- можностью заранее заданного распределения НС, АКС в твердотельной матрице. Это отличает кластер- ную НТ управления свойствами полупроводника от другой технологической процедуры, например, ле- гирования. Ограничения, которые накладываются в таком случае, сводятся к подавлению естественных примесей, ответственных за создание локальныхуров- ней в запрещенной зоне полупроводника (это акту- ально, когда растворимость примесей слишкоммала). Интересные возможности открывает процедура капсулирования легких атомов (H, F, Li, Na и др.) вовнутрь полой П-АКС. В этом случае механизмы влияния на свойства материала отличаются от обыч- ного легирования. Подобная процедура ``управления'' свойствами КРС основывается на создании т. н. клат- ратных (clathrate) атомных структур (КАС), которые успешно изучаются химиками. С нашей точки зре- ния, полупроводниковые КАС, например кремния [73], можно рассматривать как перспективные ком- поненты (в виде ультрадисперсных субфаз) совре- менного и будущего электронного приборостроения. При контакте металла с полупроводником возни- кает барьер Шоттки, а уровень Ферми (E F ) полупро- водника, как правило, закрепляется на гетер границы в DE g . Для контакта металлов с таким полупровод- ником, как GaAs, уровень E F закрепляется вблизи середины DE g [7]. У полупроводников n- и p-типа возникают об- ласти обеднения (DE о ). Ширина DE о =f(s), где s --- проводимость полупроводника. Поскольку мышьяк есть полуметалл, система As-АКС мышьяка в GaAs представляет собой совокупность пассивирован- ных барьеров Шоттки, каждый из которых окружен областями DE o . Увеличение концентрации As-АКС приводит к перекрыванию локальных областей DE o с возможной реализацией фрактального протекания по всему объему, после чего твердотельная матрица (ТМ) GaAs должна приобрести полуизолирующие свой- ства, которые и наблюдаются в эксперименте. Высо- кая концентрация АКС и наличие закапсулированных электрических полей приводят к быстрому нараста- нию и рекомбинации неравновесных носителей заря- да. Характерное время жизни носителей заряда (t ж ), экспериментально полученное в ТМGaAs, содержа- щих АКСAs, составляет менее 1 пс. Таким образом, удельное сопротивление с рекордно малыми t ж для носителей заряда и высокое структурное совершен- ство ТМ-GaAs/As-АКСдоказываютих чрезвычайную привлекательность для различных инженерных задач в молекулярной электронике. Тут и фотоприемники (активной областью которых является ТМ-GaAs/As- АКС) с временем отклика менее чем в 1 пс, и поле- вые транзисторы и СБИС, где такой материал исполь- зуется в качестве буфера для увеличения пробивного напряжения на затворе и для устранения ряда пара- зитных эффектов в канале [7]. Если АКС составляют основную часть кластери- зованных материалов, то изменение их размеров и концентрации приводит к изменению фундаменталь- ных свойств полупроводника: величины проводимо- сти, энергии фундаментальных оптических переходов и др., т. е. возникает абсолютно новая инженерия для создания оригинальных полупроводниковых струк- тур со свойствами, которые отличаются от свойств аналогичного монокристалла или аморфного полу- проводника. Сегодня лазеры на квантовых точках (Л-КТ) по своим основ- ным параметрам не уступают лучшим полупроводниковым лазе- рам с квантовыми ямами в активной области (а по стабильности порогового тока даже значительно превышают их). Поэтому в ближайшем будущем можно ожидать дальнейший прогресс Л-КТ за счет оптимизации приборов, а также использования новых материалов как в качестве ТМ, так и КРС. В частности, в Si-оптоэлектронике одним из ключевых устройств может стать Л-КТ, где в качестве