КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 17-79-10285

НазваниеРазработка технологии формирования нанокомпозитной системы Genc@AAO при анодном окислении многослойной системы Al/Ge/Al

Руководитель Бельтюков Артемий Николаевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук" , Удмуртская Республика

Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-710 - Новые материалы для наноэлектронных приборов

Ключевые слова Полупроводниковые квантовые точки, анодный оксид алюминия, вакуумное термическое осаждение, оптическая спектроскопия, рентгеноэлектронная спектроскопия, электронная структура твердых тел, размерный эффект

Код ГРНТИ29.19.22

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящее время дальнейшее повышение производительности электроники видится не просто в уменьшении технологических норм, по которому уже практически достигнут физический предел, но в развитии микроархитектуры электронных чипов, что видно на примере новой линейки микропроцессоров фирмы AMD [1]. Разработка новейшей микроархитектуры требует новых подходов и новых материалов. В современных интегральных схемах временные задержки в основном определяются уже не активными элементами, а линиями межсоединений, выполняющими роль паразитных емкостей. Максимальная скорость распространения электрического сигнала определяется временем перезарядки линий, которое с уменьшением толщины проводника в k раз увеличивается в k^2 раз [2]. Одно из возможных решений это замена металлических линий связи на оптические. Работы в этом направлении ведутся уже давно во многих лабораториях мира. Так компания Intel первой создала прототип гибридной оптической системы передачи данных на основе кремния с пропускной способностью канала до 50 Гбит в секунду [3]. Таким образом разработка новых оптических материалов и технологий, совмещающих оптические и электронные компоненты на одном чипе, в настоящее время является актуальной задачей. В данном проекте предлагается новый подход к созданию нанокомпозитных систем, представляющих полупроводниковые нанокристаллиты в оксидной матрице, которые благодаря эффективной люминесценции рассматриваются как одни из перспективных материалов для создания источников излучения в системах связи [4]. В основе предлагаемого метода формирования композитной системы, представляющей собой матрицу оксида алюминия с нанокристаллическими включениями германия, лежит вакуумное термическое осаждение тонких металлических и полупроводниковых пленок с последующим анодным окислением и отжигом. Наиболее близким известным из литературы методом является термическое окисление тонкой пленки Si(x)Ge(1-x), приводящее к образованию тройной оксидной системы, после отжига которой происходит разделение фаз на матрицу кварца и внедренные в нее кристаллические включения германия [5]. Для получения нанокристаллитов германия в других оксидных матрицах, как правило, используется магнетронное сораспыление требуемых материалов или ионная имплантация германия [6, 7]. Сведений об использовании анодного окисления в проанализированной литературе найти не удалось. Между тем, известно, что оксид алюминия, полученный анодированием при определенных условиях, обладает уникальной пористой структурой. Диаметры пор и расстояния между ними могут варьироваться от единиц до сотен нанометров, а их расположение может быть упорядоченно в гексагональной ячейке. Периодичность расположения пор в плоскости роста позволяет рассматривать анодный оксид алюминия в качестве двумерного фотонного кристалла. В предлагаемом методе предполагается, что нанокристаллиты германия будут формироваться в стенках пор в тонком слое, параллельном плоскости роста, что вносит дополнительную периодичность в третье измерение. Это открывает еще одно возможное применение нанокомпозита для формирования оптических логических устройств, волноводов, оптических устройств памяти [8]. Предполагается, что возможность точного управления параметрами пористости оксидной матрицы позволит уравлять размерами включений нанокристаллитов германия и тем самым полос поглощения и излучения. Важной задачей, решаемой в ходе выполнения проекта, будет являться определение и выяснение природы взаимодействия нанокристаллитов с матрицей. В литературе встречаются работы по имплантации ионов германия в матрицу анодного оксида алюминия [9]. Однако такой подход оказывается значительно сложнее предлагаемого, глубина залегания слоя нанокристаллитов ограничена проективной длиной пробега ионов, наблюдается широкое распределение по размерам кристаллитов. Таким образом, предлагаемый в рамках проекта метод обладает новизной и может представлять интерес, как с фундаментальной, так и с практической точки зрения. 1. The “Zen” Core Architecture. Introducing AMD SenseMI Technology. http://www.amd.com/en-gb/innovations/software-technologies/zen-cpu. 2. Зебрев, Г.И. Физические основы кремниевой наноэлектроники: учебное пособие для вузов / Г.И. Зебрев – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 3. White Paper Intel Labs July 2010. The 50G Silicon Photonics Link // www.intel.com/go/sp. 4. F. Priolo, T. Gregorkiewicz., M. Galli,T.F. Krauss Silicon nanostructures for photonics and photovoltaics, Nature Nanotechnology, Vol. 9, pp. 19-32, 2014. 5. D. C. Paine, C. Caragianis, T. Y. Kim Visible photoluminescence fro nanocrystalline Ge formed by Hz reduction of Si0,6Ge0,4, Appl. Phys. Lett. 1993. V.62. P.2842. 6. M. Buljan, O. Roshchupkina, A. Santic et al Growth of a three-dimensional anisotropic lattice of Ge quantum dots in an amorphous alumina matrix, J. Appl. Cryst. (2013). 46, 709–715. 7. M. Carrada, B.S. Sahu, C. Bonafos Ge nanocrystals in HfO2/SiN dielectric stacks by low energy ion beam synthesis, Thin Solid Films V. 543, (2013), 94–99. 8. Guoliang Shang, Guangtao Fei, Yue Li, Lide Zhang Influence of dielectrics with light absorption on the photonic bandgap of porous alumina photonic crystals, Nano Research, Volume 9, Issue 3, pp 703–712, 2016 9. W.M. D’ Azevedo, Jr. E.F. da Silva, E.A. de Vasconcelos, H. Boudinov Visible photoluminescence from Ge nanoclusters implanted in nanoporous aluminum oxide films, Microelectronics Journal 36 (2005) 992–994.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---