Исследование процессов формирования наноразмерных структур методом локального анодного окисления с использованием атомно-силового микроскопа

Королев Е.В.; Кожухов А.С.; Латышев А.В.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рис. 2. Фрагмент кристалла 128x128x4. Количество осаждённого кремния 1 МС

Энергия активации диффузионного прыжка атома определяется как

ЕОгВ = Е1 + П,2Е2. (1)

Здесь и,!, - число первых и вторых соседей /-го атома: Е1 и Е2 численные константы.

Вероятность диффузии атома удовлетворяет следующему выражению:

(

Рош = ехр

Е ^

Ет кт

(2)

Значение вероятности нормируется к единице, т. е. наиболее вероятное событие системы рано единице.

Для расчёта потраченного времени на одно событие в модели используется обратная величина средней частоты диффузий атома:

упш = у0ехр

Е ^

Ет кт

(3)

где у0 - частота Дебая, в рассматриваемой модели у0 = 1013 Гц. Используя данное выражение, можно рассчитать время процесса эпитаксиального роста [1; 2].

Предложенный алгоритм эпитаксии был реализован в виде компьютерной программы. Скорость моделирования процессов роста, на поверхности площадью не более 128x128 атомов (и 17x17 нм), сопоставима с реальной, что позволяет, наблюдать за процессом роста в реальном времени. Результаты моделирования 5-ти секунд процесса эпитаксиального роста, при температуре 400 °С и скорости осаждения 81 0.2 МС/с приведены рис. 2.

Библиографические ссылки

1. Смагина Ж. В. Эффекты низкоэнергетического ионного воздействия при эпитаксии ве на 81 : реферат дис. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, 2008. С. 158-161.

2. Трёхмерная модель гетероэпитаксиального роста германия на кремнии / С. А. Рудин, В. А. Зиновьев, А. В. Ненашев и др. // Автометрия. 2013. Т. 49, № 5. С. 50-56.

УДК 629.783

Е. В. Королев1, А. С. Кожухов2 Научный руководитель - А. В. Латышев2 1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск, 2Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР МЕТОДОМ ЛОКАЛЬНОГО АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА

Исследованы процессы формирования наноразмерных структур методом локального анодного окисления (ЛАО) с использованием атомно-силового микроскопа (АСМ). Установлено, что конфигурация формируемого оксида зависит от величины и длительности прикладываемого напряжения, а также влажности окружающей среды. По результатам исследований было выяснено, что пороговое напряжение начала процесса ЛАО арсенида галлия равно 6 В, высота оксида от величины прикладываемого напряжения зависит линейным образом, а кинетика процесса подчиняется модели Кабрерра-Мотта для больших времен.

В настоящее время нанолитография методом ЛАО с использованием АСМ является одним из перспективных методов формирования электронной базы на-ноэлектроники, который позволяет переводить полупроводниковые (металлические) подложки в диэлектрические структуры и одновременно проводить визуализацию и контроль сформированных объектов. За

последние несколько лет создание наноразмерных структур на поверхности полупроводников с уникальными свойствами активно представляет именно этот метод модификации поверхности [1; 2].

Метод зондовой нанолитографии также позволяет формировать диэлектрические и защитные слои, ре-зистивные маски при диффузии и селективном трав-

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

лении, изоляцию в схемах с многослойной металлизацией, шаблоны, которые могут быть использованы при формировании элементов наноэлектроники [3].

Целью настоящей работы является исследование процессов формирования наноразмерных структур методом ЛАО с использованием АСМ.

В процессе исследования в качестве исследуемого образца использовалась подложка собственного арсе-нида галлия р-типа (100). Исследование проводилось с помощью СЗМ на базе платформы зондовой нано-лаборатории МТЕОКАЛиЯЛ компании ОТ-МБТ. ЛАО осуществлялось последовательно в заранее заданных с помощью программного средства АСМ местах в виде точек и линий. Для ЛАО был использован кремниевый зонд (N8001) с золотым проводящим покрытием и радиусом острия в 10 нм.

Исследование особенностей процесса проводилось на воздухе при различной влажности окружающей среды. Были получены зависимости высоты оксида от величины и длительности прикладываемого напряжения между зондом и поверхностью образца. На рис. 1 представлена зависимость высоты точек окисления от длительности импульса прикладываемого напряжения.

>

** *

*

(I ""I 101К1 1300 I 'Н1 2300

, [лн|еиышс|ь IIМ1IV 1.1 .1 II | IIIК I.» |М I. .Н "|1п I > II I |||НЖ||||Я ис

Зависимость высоты точек окисления от длительности импульса прикладываемого напряжения

Исследования влияния высоты точек окисления от длительности импульса прикладываемого напряжения

проводились при влажности окружающей среды 50 %, фиксированном напряжении минус 10 В, длительности импульсов прикладываемого напряжения (1; 10; 50; 100; 200; 400; 600; 800; 1000; 2000 мс), постоянной скорости и силе прижима.

По рисунку видно, что при увеличении длительности импульсов приложения напряжения высота получаемых оксидных структур возрастает. На начальных стадиях при длительности прикладываемого напряжения от 1 до 100 мс оксид растет по степенному закону. Для больших времен при длительности прикладываемого напряжения от 200 до 2000 мс оксид начинает расти по логарифмическому закону. В данном случае кинетика процесса хорошо согласуется с теоретической моделью Кабрерра-Мотта для больших времен, когда процессом окисления начинает управлять электронный ток, который не может скомпенсировать переносимый ионами заряд и в результате становится лимитирующим фактором процесса окисления.

Библиографические ссылки

1. Морфология и структура локальных анодных пленок оксида кремния, полученных зондовым окислением с использованием атомно-силового микроскопа / С. А. Ковалева, В. А. Пилипенко, В. С. Сякерский и др. // Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии: материалы VIII международного семинара. Минск, 2008. С. 210.

2. Щеглов Д. В. Наноразмерная модификация поверхности полупроводников и металлов зондом атом-но-силового микроскопа : реферат дис. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, 2004.

3. Агеев О. А., Федотов А. А., Смирнов В. А. Методы формирования структур элементов наноэлек-троники и наносистемной техники // учеб. пособие. Ч. 1. Таганрог : Изд-во технологич. ин-та Южного федерального университета ГСП 17А, 2010. 73 с.

УДК 621.45.03

Р. Т. Кужанбаев Научный руководитель - Д. Ю. Киселев Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (национальный исследовательский университет), Самара

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АКТИВНЫХ МАГНИТНЫХ ПОДШИПНИКОВ

В ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Рассматриваются способы практического применения активных магнитных подши-пников (АМП) в газотурбинных двигателях. Обосновывается целесообразность использова-ния АМП вместо традиционных подшипниковых узлов.

Активный магнитный подшипник (АМП) является сложным мехатронным устройством, позволяющим осуществить бесконтактный подвес ротора электрической машины относительно статора. Достижение устойчивого положения ротора осуществляется силами магнитного притяжения, действующими на ротор

со стороны электромагнитов [1]. Система управления АМП формирует ток обмоток электромагнитов по сигналам датчиков перемещений ротора или по сигналам датчиков магнитного потока. Поэтому система магнитного подвеса ротора включает в себя как сами подшипники, встроенные в корпус машины, так и

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Королев Е. В., Кожухов А. С., Латышев А. В.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Королев Е. В., Кожухов А. С., Латышев А. В.