Важнейшие результаты 2010 г.

Методами ионной имплантации и молекулярно-лучевой эпитаксии созданы нанокристаллические слои полупроводниковых дисилицидов железа и хрома, закрытые эпитаксиальным слоем кремния и обладающие повышенными люминесцентными (в области 1.5 мкм) и термоэлектрическими свойствами.

Лаборатория интенсивных радиационных воздействий КФТИ КазНЦ РАН.
Соисполнители: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (Россия, Владивосток); Институт физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси (Беларусь, Минск).
Руководители: д.ф.-м.н. Баязитов Р.М. (КФТИ КазНЦ РАН), д.ф.-м.н. Галкин Н.Г. (ИАПУ ДВО РАН), к.ф.-м.н. Ивлев Г.Д. (ИФ НАНБ).
Исполнители: Баталов Р.И. (КФТИ КазНЦ РАН), Горошко Д.Л., Чусовитин Е.А., Полярный В.О. (ИАПУ ДВО РАН), Ивлев Г.Д. (ИФ НАНБ). 

Для создания тройных полупроводниковых гетероструктур кремний/наночастицы силицидов в кремнии/кремний проведена имплантация монокристаллического кремния ионами железа и хрома до концентрации 10 ат. % в слое ~ 100 нм с последующим молекулярно-лучевым ростом эпитаксиальных слоёв кремния (с толщиной вплоть до ~ 2 мкм).
Ключевой операцией синтеза высокоориентированных полупроводниковых наночастиц силицидов β-FeSi₂ и CrSi₂ с размерами 20-50 нм является наносекундный лазерный отжиг после ионной имплантации, позволяющий эффективно устранить радиационные и ростовые дефекты в кремнии. Сверхвысоковакуумная низкотемпературная очистка поверхности в потоке атомарного кремния и молекулярно-лучевая эпитаксия позволяют наносить покрывающие слои кремния с заданным типом проводимости для приборных применений. Созданные гетероструктуры обладают низкой шероховатостью поверхности (около 1 нм), приемлемой для планарной технологии микроэлектроники, а также имеют высокую интенсивность фотолюминесценции в области 1.5-1.6 мкм и высокие значения термо-ЭДС (~300 мкВ/К).

Рис. 1. Спектры фотолюминесценции гетероструктуры Si/β-FeSi₂/Si, полученной методами ионной имплантации, импульсного отжига и молекулярно-лучевой эпитаксии.

П. 7. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы.

Публикации:

1. Чусовитин Е.А., Ваванова С.В., Петрушкин И.А., Галкин Н.Г., Баязитов Р.М., Баталов Р.И., Ивлев Г.Д., Шамирзаев Т.С.: Влияние импульсного лазерного отжига на рост кремния и оптические свойства гетероструктуры Si/β-FeSi₂/Si, изготовленной методами ионной имплантации и молекулярно-лучевой эпитаксии. Хим. физика и мезоскопия 11, № 3, 374-385 (2009)
2. Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Новиков Г.А., Шустов В.А., Осин Ю.Н., Шляхова А.Г.: Образование силицидов в системе Fe/Si под действием импульсных излучений. Хим. физика и мезоскопия 11, № 4, 452-458 (2009)
3. Bayazitov R.M., Batalov R.I.: Formation of Si-based light-emitting structures by ion implantation and pulsed treatments. Proc. 17 IEEE Int. Conf. on Advanced Thermal Processing of Semiconductors (RTP 2009), pp. 97-100. Piscataway, NJ: IEEE 2009.
4. Галкин Н.Г., Горошко Д.Л., Галкин К.Н., Ваванова С.В., Петрушкин И.А., Маслов А.М., Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Шустов В.А.: Влияние имплантации ионов Cr⁺ и импульсного ионного отжига на формирование и оптические свойства гетероструктур Si/CrSi₂/Si(111). ЖТФ 80, вып. 7, 122-130 (2010)
5. Batalov R.I., Bayazitov R.M., Valeev V.F., Galkin N.G., Goroshko D.L., Galkin K.N., Vavanova S.V., Maslov A.M., Chusovitin E.A., Gaiduk P.I., Ivlev G.D., Gatzkevich E.I.: Formation of nanocrystalline CrSi₂ layers in Si by ion implantation and pulsed annealing. Extended abstr. of Int. Сonf. “APAC-Silicide-2010” (Maeda Y., еd.), P.24-P7 (CD). Tsukuba 2010.