Порядок выполнения лабораторной работы

Изучение физической сущности получения пористого кремния

Для выполнения работы требуется изучить следующие теоретические вопросы:

физические принципы, заложенные в технологию получения низкоразмерной кремниевой среды (пористого кремния); структурные модификации пористого кремния; используемые электролиты; электрохимические ячейки, применяемые в технологии получения пористого кремния; области использования низкоразмерного кремния. При изучении физических принципов получения пористого кремния надо обратить внимание на условия получения каналов в кремнии n-типа проводимости, p-типа электропроводности, на форму ВАХ и местонахождение рабочей точки на ВАХ. Структурные модификации пористого кремния. Электрохимические реакции в системе «кремний – электролит». Описание электрохимических ячеек для получения низкоразмерного кремния. Составы, назначение и свойства электролитов.

Подготовка образцов кремния

В работе используются пластины кремния (рис. 1.17) n-типа, полированные с одной стороны, с удельным сопротивлением 10 Ом⋅ см, вырезанные перпендикулярно кристаллографическому направлению. Диаметр и толщина пластины соответственно равны 100 мм и 500 мкм.

Рис. 1.17. Пластина кремния

Кремниевые пластины разрезают полосами, параллельными базовому срезу. Ширина полос составляет 15 мм. Для этого исходную пластину скрайбируют с неполированной стороны, т. е. на нее наносят царапины параллельно базовому срезу, по которым осуществляют ломку пластин. Затем полосы аналогичным образом разрезают на образцы длиной 25 мм.

Образцы промывают в проточной воде для удаления кремниевой крошки после скрайбирования и ломки исходных пластин. Ополаскивают в дистиллированной воде и помещают в химический раствор для снятия окисла на 1–3 минуты. Состав раствора: аммиак (NH4OH): перекись водорода (H2O2): дистиллированная вода (H2O) = 1: 1: 7. Раствор подогревается до 50–60 °С. После химической обработки кремниевые образцы промывают в дистиллированной воде и высушивают на воздухе. Подготовленные образцы помещают в плотно закрывающуюся чистую и сухую тару.

Исследование структурных характеристик

Низкоразмерного кремния

Последовательность операций при исследовании структурных характеристик низкоразмерного кремния следующая.

1.6.6.1. Визуально осмотреть образец. Описать цвет образца, равномерность цветовой окраски на обеих сторонах.

1.6.6.2. Просмотреть обе поверхности образца в оптическом микроскопе, сделав микрофотографии не менее трех характерных участков. За характерные участки принять участки с различной цветовой окраской. Для этого использовать микроскоп с видеозахватом и размещением видеоизображения на экране персонального компьютера. На изображения нанести масштабную метку.

1.6.6.3. Изображениявывести на печать и приложить к отчету по лабораторной работе.

1.6.6.4. По микрофотографиям сделать выводы о плотности расположения пор по поверхности, конфигурации пор, величине их диаметра.

Пример обзорной микрофотографии представлен на рис. 1.18. Внизу на микрофотографии рис. 1.18 фиксируются кратность увеличения и размерная метка в микрометрах.

Рис. 1.18. Изображение скола образца с пористым слоем

на микроскопе

По размерной метке оценить величину структурных элементов низкоразмерной среды.

1.6.6.5. Оформить один отчет на подгруппу из двух человек.

Требования к отчету по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе выполняют на компьютере один на подгруппу из двух человек. На титульном листе указывают список исполнителей. В содержание отчета включают цель и задачи лабораторной работы, описание оборудования, объекта исследования, заданные технологические режимы, порядок выполнения работы, микрофотографии. Микрофотографии можно оформить как приложение.

1.8. Контрольные вопросы

1. Почему кремний является основным материалом современной микро- и наноэлектроники?

2. Какие причины сдерживают использование монокристаллического кремния в оптоэлектронике?

3. Сравните электрические сопротивления монокристаллического и пористого кремния.

4. Сравните теплопроводности монокристаллического и пористого кремния.

5. Какие составы электролитов используются при формировании низкоразмерного кремния?

6. Присутствие носителей заряда какого знака необходимо для получения низкоразмерного кремния?

7. Какой потенциал подается на кремниевый образец при анодировании?

8. Что произойдет, если плотность тока на кремниевом образце превысит критическую?

9. Как влияет вязкость электролита на процесс формирования низкоразмерного кремния при анодировании?

10. Изобразите ВАХ при получении пористого кремния на образцах n- и p-типа.

11. На каком участке ВАХ можно получить поры большого диаметра при прочих равных условиях?

12. Как классифицируется пористый кремний по размеру пор?

13. Как измерить толщину пористого слоя?

14. Какой кристаллографической ориентации можно получить поры, перпендикулярные поверхности образца в монокристаллическом кремнии?

Библиографический список

1. Юзова, В. А. Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники [Электронный ресурс]: лаб. практикум / В. А. Юзова, Г. Н. Шелованова. – Электрон. дан. (4 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.

2. Шишкин Г.Г. Наноэлектроника. Элементы, приборы, устройства [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Шишкин Г.Г., Агеев И.М.— Электрон. текстовые данные.— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.— 409 c.— Режим доступа: http: //www.iprbookshop.ru/6462.— ЭБС «IPRbooks».

3. Трубочкина Н.К. Моделирование 3D наносхемотехники [Электронный ресурс]/ Трубочкина Н.К.— Электрон. текстовые данные.— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.— 524 c.— Режим доступа: http: //www.iprbookshop.ru/12234.— ЭБС «IPRbooks».

4. Шишкин Г.Г. Наноэлектроника. Элементы, приборы, устройства [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Шишкин Г.Г., Агеев И.М.— Электрон. текстовые данные.— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.— 409 c.— Режим доступа: http: //www.iprbookshop.ru/6462.— ЭБС «IPRbooks».

⇐ Предыдущая 1 2 3 45