- •Материалы и компоненты наноэлектроники Лабораторный практикум
- •Реценты:
- •Лабораторная работа №1 Получение пористого кремния методом электрохимического травления Цель работы:
- •1. Физико-химические основы анодного травления кремния
- •1.1. Основные особенности анодного растворения кремния
- •1.2. Механизмы анодного растворения кремния
- •1.2.1 Механизм анодного растворения кремния по Тарнеру
- •1.2.2. Механизм анодного растворения кремния по Меммингу и Швандту
- •1.2.3. Гидридный механизм анодного растворения кремния
- •1.2.4. Механизм анодного растворения кремния в разбавленных растворах hf
- •2. Методика получения пористого кремния методом электрохимического травления
- •2. 1. Подготовка образцов к электрохимическому травлению
- •2.1. 1. Формирование подложки.
- •2.1.2. Химическая обработка.
- •2.1.3. Формирование омического контакта.
- •2.1.4. Определение площади активного травления.
- •2.2. Расчет режимов электрохимического травления и состава электролита.
- •2.3. Описание электрохимической ячейки и процесса анодирования
- •3. Порядок проведения работы и указания по технике безопасности
- •4. Методика обработки и представления результатов измерений
- •5. Требования к отчёту
- •6. Контрольные вопросы и задания.
- •Лабораторная работа №2 Определение степени пористости кремниевых структур весовым методом (6ч). Цель работы
- •1. Методы определения степени пористости
- •2. Методика подготовки образцов к электрохимическому травлению и описание электрохимической ячейки
- •3. Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
- •4. Методика обработки и представления результатов
- •5. Требования к отчету
- •6. Примерные контрольные вопросы и задания для допуска и сдачи работы
- •2. Схема измерения вах
- •3. Методика подготовки образцов к электрохимическому травлению и описание электрохимической ячейки
- •4. Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
- •5. Методика обработки и представления результатов
- •6. Требования к отчету
- •7. Литература
- •Лабораторная работа №4 Обработка и количественный анализ сзм изображений (4ч). Цель работы
- •1. Теоретические основы обработки и количественного анализа сзм изображений
- •Количественный анализ сзм изображений
- •2. Задание на выполнение работы
- •3. Методические указания к выполнению работы
- •2. Варианты заданий
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы
- •5. Литература
- •Лабораторная работа №6 Метод получения нано-размерных островковых структур инконгруэнтным испарением Цель работы
- •1. Физико-химические основы метода
- •2. Вывод базовых соотношений определения брутто-характеристик процесса формирования островковых пленок инконгруэнтным испарением
- •3. Основные положения феноменологической модели роста островков
- •4. Определение максимальной высоты островка в процессе роста
- •Лабораторная работа № 7 Получение газопоглощающих покрытий методом магнетронного распыления Цель работы:
- •1. Теоретические основы метода
- •1.2. Конструкции магнетронных распылительных систем
- •2. Оборудование и материалы
- •3. Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
- •3.2. Проведение измерений
- •3.3. Проведение экспериментальных и теоретических расчетов параметров процесса магнетронного распыления
- •4. Оформление результатов работы
- •5. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •Лабораторно-практическая работа № 8 Моделирование вах одноэлектронного транзистора Цель работы:
- •8.1. Базовая теория кулоновской блокады
- •8.3. Задание на выполнение работы
- •8.4. Вопросы на защиту
- •Литература
- •5. Часть 2. Одноэлектронный транзистор
- •8.3. Задание на выполнение второй части работы
- •Дополнительная литература
2. Схема измерения вах
Исследование вольтамперной характеристики структуры Ме/por-Si/Si/Ме проводиться на измерителе характеристик полупроводниковых приборов ППП Л2-56. Внешний вид передней панели прибора приведен на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Вид передней панели измерителя характеристик Л2-56.
3. Методика подготовки образцов к электрохимическому травлению и описание электрохимической ячейки
Смотри п. III , лабораторная работа № 1
4. Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
1. Проверить заземление прибора Л2-56.
2. Включить прибор в сеть и дать прогреться прибору в течение 20 мин.
3. Потенциометр напряжения развертки 10 вывести в крайнее левое положение.
4. Ручку потенциометра 9 оттянуть слегка на себя и перевести указатель мощности на значение 0,125 Вт , а напряжение развертки до 100 В.
5. Включить кнопку 4 в положение « обрыв базы», тумблер 4 в положение p-n-p, а переключатель 7 в положение «Режим».
6. Потенциометрами горизонтального и вертикального перемещения луча вывести луч на экране прибора в центр экрана. Потенциометром фокусировки луча 8 добиться четкой картины.
7. Переключателем 14 установить предельный ток 500мА.
8. Подключить колодку с исследуемой структурой к гнездам 1 и 2.
9. Вращением потенциометра 10 по часовой стрелке развернуть ВАХ исследуемой структуры.
10. На миллиметровой бумаге зарисовать ВАХ структуры.
11. Следуя п. 7-10 построить ВАХ структур полученных при различных режимах травления.
5. Методика обработки и представления результатов
1.
На ВАХ структур выделить линейный
участок (2-3, см. рис.3.2.). По данным этого
участка сформировать последовательный
массив данных
не менее 10 точек, охватывающих весь
участок. Сформированный массив, используя
редактор массив Microsoft Exel аппроксимировать
линейным уравнением вида
.
Рис.3.2. Вольтамперная характеристика перехода пористый кремний -металл
2. Рассчитать сопротивление структуры, как R=1/b(Ом) для всех исследуемых образцов.
6. Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1. Описание методики подготовки образцов.
2. Схему электрохимической ячейки с описанием процесса травления.
3. Вольтамперные характеристики исследуемых структур.
4. Результаты расчета сопротивления структур.
5. Выводы о взаимосвязи степени пористости структур с электрическими параметрами. Указать к какой группе относятся образцы структур в рамках классификации по электрическим свойствам.
6. На какие группы подразделяются структуры с переходами Al/por-Si/Si? Дайте краткую характеристику каждой группе.
7. Обладает ли выпрямительными свойствами переход Al/por-Si с удельным сопротивлением переходного слоя 0.2 – 1.8 Ом∙см.
8. Могут ли использоваться структуры Al/por-Si с удельным сопротивлением переходного слоя 0.2 – 1.8 Ом∙см в качестве фоточувствительных приемников?. Ответ обосновать.
7. Литература
1. Аверкиев Н.С., Казакова Л.П., Пирятинский Ю.П., Смирнова Н.Н. Переходный фототок и фотолюминесценция в пористом кремнии // Физика и техника полупроводников. 2003, том 37, вып. 10, с.1244–1247.
2. Лаптев А.Н., Проказников А.В., Рудь Н.А. Гистерезис вольт-амперных характеристик светоизлучающих структур на пористом кремнии // Письма в ЖТФ. 1997, том. 23, № 11, с.59–65.
3. Каганович Э.Б., Манойлов Э.Г., Свечников С.В. Фоточувствительные структуры на пористом кремнии // Физика и техника полупроводников. 1999, том 33, вып. 3, с.327-331.
4. Горбач Т.Я., Свечников С.В., Смертенко П.С., Тульчинский П.Г., Бондаренко А.В., Волчек С.А., Дорофеев А.М., Мазини Ж., Маело Г., Моника С.Ла., Феррари А. Эволюция вольт-амперных характеристик фотолюминесцирующего пористого кремния при химическом травлении // Физика и техника полупроводников. 1997, том 31, № 12, с.1414–1418.
5. Зимин С.П. Классификация электрических свойств пористого кремния // Физика и техника полупроводников. 2000, том 34, вып. 3, с.359–363.
