Дослідження механізмів формування властивостей наноструктурованого кремнію та перенесення носіїв заряду в структурах на його основі
Назва підрозділу чи дослідницької групи:
Анотація пропозиції: Даний проект спрямований на вирішення фундаментальних проблем розробки оригінальної концепції формування властивостей наноструктурованого кремнію та визначення механізмів перенесення носіїв заряду в МОН-структурах та структурах метал-кремній за участю нанорозмірного кремнію. Передбачається отримання нових знань щодо механізмів фізичних та фізико-хімічних процесів, що відбуваються при формуванні наноструктур під час неелектролітичного травлення та основних механізмів деградації гетероструктур монокристалічний кремній – наноструктурований кремній. Вперше в світі буде розроблена теорія неелектролітичного травлення поверхні кремнію з використанням лужних травників. Буде визначено механізм впливу дефектів вихідного кремнію на процеси формування наноструктури при неелектролітичному травлені. На основі отриманих результатів дослідження структурного складу та електрофізичних властивостей МОН-структур та структур метал-кремній з нанокремнієм у їх робочих струмових частинах будуть зроблені висновки щодо механізмів переносу носіїв заряду в залежності від параметрів наноструктур та буде запропонована топологічна модель зазначених структур.
Інновації та переваги пропозиції:
При виконанні наукового проекту будуть отриманні наступні результати:
- вперше буде розроблена концепція формування наноструктурованої поверхні кремнію при неелектролітичному травлені та побудована фізична модель, яка не має аналогів в світі, процесу травлення структур кремній-метал з урахуванням інжекції дірок на границі розділу;
- вперше буде досліджено деградаційні процеси кремнієвих наноструктур, отриманих в результаті неелектролітичного травлення; визначенні основні фактори, що впливають на зміну фізичних властивостей даних структур з часом та в результаті дії температури, випромінювання та буде знайдено основні механізми впливу структурних дефектів кремнію на процес неелектролітичного травлення поверхні;
- вперше буде створена фундаментальна фізична концепція процесів переносу носіїв заряду в наноструктурованому напівпровіднику та структурах з наночастками у робочих струмових областях;.
- буде запропоновано механізм перенесення носіїв заряду в польових структурах з наноструктурованим кремнієм, який буде застосовано при проектуванні сенсорів механічних та радіаційних величин на основі польових МОН-структур та структур метал-кремній;
- буде запропоновано механізм формування наноструктур у робочих зонах польових МОН-структур та структур метал-кремній в результаті пластичної деформації;
- буде визначено фізичні механізми чутливості сенсорів газів та біологічних об’єктів та побудовано теоретичну модель чутливості сенсорів на основі кремнієвих нанониток, отриманих в результаті неелектролітичного травлення кремнію;
- будуть отримані нові знання на світовому рівні, які сприятимуть вирішенню нових завдань, що пов’язані з використанням наноструктурованих матеріалів.
Стан готовності розробки:
Були спроектовані та створені детектори поглиненої дози іонізуючого випромінювання на основі МОН-кремнієвих транзисторів. Такі детектори добре вимірювали середні та великі дози поглиненого випромінювання, але не були придатні для вимірювання малих доз, тому що температурні та радіаційні параметри не давали можливості отримати мінімальний струм, який був би за межами похибки вимірювання при температурних та радіаційних випробуваннях.
Порівняння з аналогами:
Створення напівпровідникових структур з новими фізичними властивостями є основним завданням нанотехнології. В останні п’ять років, з’явився новий метод отримання наноструктурованого кремнію – неелектролітичного травлення. Цей метод полягає в тому, що після осадження на поверхні кремнію частинок благородних металів (металізація, хімічне осадження, тощо) у місцях їх локалізації відбувається прискорене травлення. За рахунок цього стає можливим отримувати наноструктуровані поверхні кремнію з заданими розмірами та формою і, як наслідок, з заданими фізичними властивостями.
Ключові слова: Нанотехнології, пов’язані з електронікою та мікроелектронікою, Властивості матеріалів, корозія / руйнування, сонячна енергетика, Мікро-і нанотехнології, пов’язані з фізикою та точними науками, Мікро-і нанотехнології, пов’язані з біологічними науками, Сенсорні технології, пов’язані з вимірами