Материалы микроэлектроники (стр. 7 )

Для определения огранки кристалла существует несколько подходов. Широко известна эмпирическая методика Бравэ [1], базирующаяся на геометрии кристаллической решетки: кристаллический образец ограничивается плоскостями с максимальной ретикулярной плотностью Rhkl. Последняя определяется как число узлов кристаллической решетки, приходящееся на единицу площади грани (hkl). В этом случае кристаллы разных структур с одинаковым типом решетки Бравэ должны иметь одинаковую форму, что противоречит экспериментальным фактам.

Нами предложена методика расчета вероятной огранки кристалла, в которой используется более детальная характеристика грани кристалла, учитывающая его атомную структуру. Идея заключается в том, что для кристаллических структур с ненаправленными химическими связями грани с большей плотностью упаковки атомов обладают меньшей удельной поверхностной энергией. Следовательно, появление плотноупакованных граней в процессе роста наиболее вероятно. Для оценки плотности упаковки атомов данной грани используется коэффициент заполнения Qhkl [2].

В ходе работы для 70-ти кристаллических структур проведены расчеты огранки и сравнение результатов расчета с наблюдавшейся [3] огранкой природных и синтетических кристаллов. Исследовались кристаллы, отличающиеся симметрией, типом связи и сложностью формульных единиц. Проведенные вычисления показывают, что предлагаемая методика (Q-метод) обеспечивает значительно более высокую степень совпадения экспериментальных и расчетных данных по сравнению с методикой Бравэ (R-методом). Нами установлено, что R-метод показывает примерно одинаковые результаты для веществ с любым типом связи. Q-метод обеспечивает надежные результаты для кристаллов с ненаправленными химическими связями.

1.  Современная кристаллография. Т. 3. / Ред. и др. – М.: Наука, 1980, 360 с.

2.  , О связи равновесной формы и структуры кристалла // Известия вузов. Поволжский регион. Естественные науки. № 5 (14) 2004 – Пенза, ПГУ, 2004, с 130 – 139.

3.  Курс минералогии. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии, 1956. 559 с.

Полупроводниковые преобразователи больших уровней свч - мощности

, ,

Самарский государственный университет, г. Самара

Среди различных методов измерения мощности импульсных СВЧ сигналов полупроводниковые преобразователи являются наиболее перспективными [1]. Обладая малыми инерционными свойствами, полупроводники нашли широкое применение в этой области. Однако измерения сигналов больших уровней с малой длительностью остается до настоящего времени актуальной задачей.

В настоящей работе рассматривается метод, основанный на радиоэлектрическом эффекте в полупроводниковых преобразователях. В качестве материала чувствительного элемента выбран карбид кремния. Большая подвижность носителей заряда в n-SiC и высокая термостойкость карбида кремния и позволяют использовать его при сигналах малой длительности и больших уровней мощности.

Преобразователь мощности представляет собой отрезок стандартного прямоугольного волновода, в котором помещен полупроводниковый чувствительный элемент. Чувствительный элемент выполнен в виде слоя карбида кремния n-типа на кремниевой подложке p-типа методом гетероэпитаксии. Измерение мощности основано на радиоэлектрическом эффекте, возникающем в слое карбида кремния. Известно, что радиоэлектрический эффект практически безинерционен, следовательно быстродействие преобразователя мощности определяется только емкостью и индуктивностью его конструкции.

В целях наименьшего рассогласования образцы изготавливались размером 3 × 4 мм, контакт металл – полупроводник и золотые выводы к ним находились вне волноводного тракта с целью исключения их влияния на выходной сигнал. КСВН таких преобразователей составлял 1,2 при размере рабочей части образца 4 мм × 2 мм × 0,15 мм [2]. Зависимость выходного сигнала с измерения мощности оставалась линейной до 10 Вт. Ошибка не превышала 5%. Важной характеристикой таких преобразователей остаётся безынерционность их реакции на изменение передающего СВЧ сигнала.

1.  Перспективные направления полупроводниковой электроники СВЧ // Литовский физический сборник. – 1981. – Т.21. -№4.– с. 23-44.

2.  О возникновении постоянной ЭДС при распространении электромагнитной волны в проводящей среде // Радиотехника и электроника. 1968. Т. 4. С. 688 - 694.

УГЛОВЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ШИРИНЫ ЛИНИИ МОД

СПИН-ВОЛНОВОГО РЕЗОНАНСА В МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ С ДИССИПАТИВНЫМ И СМЕШАННЫМ МЕХАНИЗМАМИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ СПИНОВ.

Мордовский государственный университет, Саранск

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование зависимостей ширины линии мод спин-волнового резонанса от угла между внешним магнитным полем и нормалью к плоскости пленки в двухслойных магнитных пленках с диссипативным [1] и смешанным [2] механизмами закрепления спинов. Установлено, что для пленок с диссипативным механизмом закрепления спинов возрастание ширины линии при связано с увеличением угла разориентации между внешним магнитным полем и направлением равновесной намагниченности образца (рис. а). Примерно равные значения для перпендикулярной и параллельной ориентаций связаны с одинаковыми значениями глубины проникновения спиновой волны в слои закрепления для той и другой ориентаций. Установлено, что для пленок со смешанным механизмом закрепления спинов возрастание ширины линии с увеличением угла связано с увеличением глубины проникновения спиновой волны в слой закрепления (рис. б).

, , ФТТ. 2000. Т. 42. №. 7, С. 1279-1283. , , и др. Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. № 4. С. 33-38.

Зародышеобразование и рост кремниевых слоев на сапфире методом молекулярно-лучевой эпитаксии

, ,

Нижегородский госуниверситет им. , Н. Новгород

Для изготовления радиационно-стойких интегральных схем используется наиболее отработанная (и практически единственная коммерчески доступная) технология выращивания структур кремний на сапфире (КНС).

Низкотемпературный метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) позволяет выращивать КНС-структуры лучшими электрофизическими параметрами, чем в газофазной эпитаксии [1]. Снижение температуры роста ослабляет диффузию атомов алюминия из подложки в эпитаксиальный слой кремния, а также снижает напряжения в пленке из-за различия коэффициентов линейного расширения кремния и сапфира. В то же время поверхность слоев остается шероховатой.

Целью данной работы являлось исследование начальных стадий роста методом МЛЭ слоев кремния на сапфире () и поиск путей для сглаживания их поверхности.

Выращивание КНС-структур на подложках сапфира осуществляли в сверхвысоковакуумной установке по методике описанной в [2]. Слои толщиной 0,3 – 1 мкм исследовали методами рентгеновской дифракции, электронографии и на атомно-силовом микроскопе.

Установлено, что на предварительно отожженных при 1400°C подложках растут эпитаксиальные слои кремния ориентации (100) при температуре выше 550°C. При повышении температуры подложки слои растут более совершенные слои, но с грубой поверхностью.

Из данных атомно-силовой микроскопии для слоев разной толщины была вычислена плотность мест зарождения. Слои, выращенные в течение 30 с, имели плотность островков ~1·109 см‑2. Линейная экстраполяция к пленке нулевой толщины дает плотность мест зарождения, равную ~5·109 см‑2.

Для подавления островкового механизма роста слоев кремния на сапфире на начальной стадии их роста в работе было использовано предварительное осаждение тонкой (1‑2 нм) пленки аморфного кремния на сапфире, на которую затем осаждали основной слой. Результаты исследования показали, что в этом случае растут эпитаксиальные слои кремния с более гладкой поверхностью.

[1] E. D. Richmond, M. E. Twigg and S. Quadri // Appl. Phys. Lett. 1990, v.56, p.2551.

[2] , , и др. // Поверхность. 2005, № 11, с. 32‑39 (в печати).

РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ

Нижегородский государственный университет им. Лобачевского, Нижний Новгород

Как известно, микрокристаллическая структура металлов и сплавов, полученная методом интенсивного деформирования не является стабильной при нагреве в области температур выше 0,3Тm. Для стабилизации микрокристаллической структуры используются мелкодисперсные частицы второй фазы, которые могут быть введены в матрицу путём выделения из пересыщенного твёрдого раствора при термообработке. Основная проблема при решении задачи о стабилизации микрокристаллической структуры состоит в том, чтобы найти режимы термообработки, при которых дисперсные частицы, способные стабилизировать зёренную структуру, выделяются раньше, чем начинают расти зёрна.