Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Диэлектрическая релаксация в слоях POR — Si в области низких частот

Ю.М. Спивак1, Р.А. Кастро2, М.П. Севрюгина3, М.А. Кузнецова1, В.А. Мошников1

1 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
2 ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
3 АО «Адмиралтейские верфи»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.170

Оригинальная статья

Аннотация: Методом электрохимического анодного травления получен макропористый кремний с высокоомным мезопористым наноструктурированным «скин»-слоем на поверхности. Измерения частотных зависимостей диэлектрических коэффициентов полученных слоев пористого Si выполнены в частотном интервале 5∙10-3 < f < 106 Гц при температуре 295 К и приложенном напряжении 1 В. Выявлен максимум тангенса угла диэлектрических потерь, который, наиболее вероятно, обусловлен преобладанием дипольно-релаксационного механизма поляризации. Обнаружено распределение релаксаторов по временам релаксации, предложена интерпретация полученных результатов с точки зрения строения пористого слоя.

Ключевые слова: пористый кремний, наноструктурированный слой, импеданс, интерфейс, диэлектрическая релаксация, низкочастотная диэлектрическая спектроскопия, ионно-электронной микроскопия

  • Спивак Юлия Михайловна – к.ф.-м.н., докторант, доцент кафедры микро- и наноэлектроники ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Кастро Арата Рене Алехандро – д.ф.-м.н., профессор кафедры физической электроники ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
  • Севрюгина Мария Павловна – инженер по патентной и изобретательской работе 1 категории инновационного отдела АО «Адмиралтейские верфи»
  • Кузнецова Мария Александровна – к.т.н., инженер инжинирингового центра ЦМИД ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Мошников Вячеслав Алексеевич – д.ф.-м.н., профессор кафедры микро- и наноэлектроники ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Ссылка на статью:

Спивак, Ю.М. Диэлектрическая релаксация в слоях POR — Si в области низких частот / Ю.М. Спивак, Р.А. Кастро, М.П. Севрюгина, М.А. Кузнецова, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 170-179. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.170.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Nanostructured materials in electrochemistry / ed. by A. Eftekhari. – Weinheim: WILEYVCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. – XXV, 463 p.
2. Мошников, В.А. Электрохимические методы получения пористых материалов для топливных элементов / В.А. Мошников, Ю.М. Спивак // В книге «Основы водородной энергетики»; под ред. В.А. Мошникова, Е.И. Терукова. – 1-е изд. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2010. – Гл. 5. – С. 103-140.
3. Handbook of porous silicon / ed. by L. Canham. – Zug, Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer International Publishing, 2014. – XVIII, 1017 p. DOI: 10.1007/978-3-319- 05744-6.
4. Белов, А.Н. Процессы формирования наноструктур на основе пористых анодных оксидов металлов: дис. д-ра тех. наук: 05.27.06: защищена 29.03.2012 / Белов Алексей Николаевич. – М., Зеленоград: Национальный исследовательский университет «МИЭТ», 2012. – 277 с.
5. Moshnikov, V.A. Porous silicon with embedded metal oxides for gas sensing applications / V.A. Moshnikov, I. E. Gracheva, A. S. Lenshin, et. al. // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2012. – V. 358. – I. 3. – P. 590-595. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2011.10.017.
6. Korotcenkov, G. Silicon porosification: state of the art / G. Korotcenkov, B. K. Cho // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. – 2010. – V. 35. – I. 3. – P. 153-260. DOI: 10.1080/10408436.2010.495446.
7. Lenshin, A.S. Investigations of nanoreactors on the basis of p-type porous silicon: Electron structure and phase composition / A.S. Lenshin, V.M. Kashkarov, Yu.M. Spivak, V.A. Moshnikov // Materials Chemistry and Physics. – 2012. – V. 135. – I. 2-3. – P. 293-297. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.03.095.
8. Акципетров, О.А. Анизотропные фотонные кристаллы и микрорезонаторы на основе мезопористого кремния / О.А. Акципетров, Т.В. Долгова, И.В. Соболева, А.А. Федянин // Физика твердого тела. – 2005. – Т. 47. – Вып. 1. – С. 150-152.
9. Леньшин, А.С. Исследование электронного строения и фазового состава пористого кремния / А.С. Леньшин, В.М. Кашкаров, Ю.М. Спивак, В.А. Мошников // Физика и химия стекла. – 2012 – Т. 38. – Вып. 3. – С. 383-392.
10. Леньшин, А.С. Исследование электронного строения и химического состава пористого кремния, полученного на подложках n– и p– типа, методами XANES и ИК спектроскопии / А.С. Леньшин, В.М. Кашкаров, П.В. Середин, Ю.М. Спивак, В.А. Мошников // Физика и техника полупроводников. – 2011. – Т. 45. – Вып. 9. – С. 1229-1234.
11. Castro, R.A. / Dispersion of dielectric parameters in modified arsenic triselenide layers / R.A. Castro, V.A. Bordovskii, G.I. Grabko // Technical Physics. – 2010. – V. 36. – I. 9. – P. 783-785. DOI: 10.1134/S1063785010090026.
12. Castro, R.A. Temperature dependence of the dielectric parameters of thin arsenic triselenide layers with high bismuth content / R.A. Castro, V.A. Bordovskii, G.I. Grabko // Technical Physics Letters. – 2010. – V. 36. – I. 10. – P. 966-968. DOI: 10.1134/S1063785010100275.
13. Пат. 122385 Российская Федерация, МПК C25D11/00 (2006.01), C25D19/00 (2006.01). Электрохимическая ячейка для получения пористых анодных оксидов металлов и полупроводников / П.Г. Травкин, Е.Н. Соколова, Ю.М. Спивак, В.А. Мошников; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский Государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина). – № 2012122692/02; заявл. 01.06.12, опубл. 27.11.12, Бюл. № 33. – 2 с.
14. Зимин, С.П. Электрофизика пористого кремния и структур на его основе: дис. д-ра физ.-мат. наук: 01.04.10: защищена 06.11.2003 / Зимин Сергей Павлович. – Ярославль: Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, 2003. – 305 с.
15. Канагеева, Ю.М. Изучение структурно-морфологических особенностей макропористого кремния при препарировании образцов остросфокусированным ионным пучком / Ю.М. Канагеева, А.Ю. Савенко, В.В. Лучинин, В.А. Мошников, С.П. Зимин, Э.Ю. Бучин // Петербургский журнал электроники. – 2007. – № 1. – С. 30-34.
16. Леньшин, А.С. Исследования морфологических особенностей роста и оптических характеристик многослойных образцов пористого кремния, выращенных на подложках n– типа с эпитаксиально нанесенным p+– слоем / А.С. Леньшин, В.М. Кашкаров, П.В. Середин и др. // Физика и техника полупроводников. – 2012. – Т. 46. – Вып. 8. – С. 1101-1107.
17. Кузнецова, М.А. Физико-технологические основы применения наноразмерной ионно-лучевой технологии при создании изделий микро- и наносистемной техники / М.А. Кузнецова, В.В. Лучинин, А.Ю. Савенко // Нано- и микросистемная техника. – 2009. – № 8 (109). – С. 24-32.
18. Zhang, X.G. Morphology and formation mechanism of porous silicon / X.G. Zhang // In book: Modern Aspects of Electrochemistry. Modern Aspects of Electrochemistry. – V 39; ed. by C. Vayenas, R.E. White, M.E. Gamboa-Adelco. – Boston, MA: Springer, 2006. – P. 65-133. DOI: 10.1007/978-0-387-31701-4_2.
19. Зимин, С.П. Емкость структур с толстым слоем пористого кремния / С.П. Зимин, Е.П. Комаров // Письма в журнал технической физики. – 1996. – Т. 22. – Вып. 19. – С. 69-73.
20. Зимин, С.П. Прыжковая проводимость в мезопористом кремнии с малой пористостью, сформированном p+ – Si / С.П. Зимин // Физика и техника полупроводников. – 2006. – Т. 40. – Вып. 11. – С. 1385-1387.
21. Broadband dielectric spectroscopy / ed. by F. Kremer, A. Schönhals. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. – XXI, 729 p. DOI: 10.1007/978-3-642-56120-7.