Анотація до роботи:

Литвиненко О.О. “Формування та дослідження двовимірних фотонних структур на основі макропористого кремнію”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.06 – технологія, обладнання та виробництво електронної техніки. – Інститут фізики напівпровідників НАН України, Київ, 2002.

Дисертація присвячена формуванню двовимірних фотонних структур макропористого кремнію електрохімічним методом для трансформації спектру електромагнітного випромінювання і розробки випромінювальних структур та теплових приймачів. Виготовлені структури макропористого кремнію з діаметром макропор 1-15 мкм і глибиною до 250 мкм. Зареєстрована оранжева фотолюмінесценція інтенсивністю 10 мкВт/см² на структурах макропористого кремнію з нанокристалами. Виміряні фотонна смуга поглинання електромагнітного випромінювання та широка смуга поглинання з ефективним коефіцієнтом 300-500 см^-1, пов’язана з формуванням направлених і затухаючих оптичних мод. Визначені параметри болометричного ефекту: температурний коефіцієнт опору 1-4%/К; рівень шуму (2–5)10^-9 ВГц^-1/2 для частот понад 10 Гц, що на порядок нижче рівня шуму в аморфному і полікристалічному кремнії, і відповідає характеристикам сучасних мікроболометрів.

1. Виготовлені двовимірні фотонні структури макропористого кремнію методом фотоанодного травлення на пластинах n-типу провідності з діаметром макропор 1-15 мкм і глибиною до 250 мкм, сформовані в періодичні та довільні структури з періодом 3-25 мкм.

2. Вперше в рамках дифузійно-дрейфової моделі встановлено і експериментально доведено співвідношення між параметрами процесу електрохімічного формування макропор при товщині кремнієвого аноду, яка перевищує довжину дифузії дірок, а також при порівняно великих діаметрах макропор.

3. Вперше виміряна оранжева фотолюмінесценція на структурах макропористого кремнію з нанокристалами мікропористих шарів, проведено порівняння з плоскими шарами мікропористого кремнію.

4. Оптичне поглинання двовимірними фотонними структурами макропористого кремнію для довжин хвиль 2-25 мкм становить більш, ніж 10² по відношенню до однорідного матеріалу з ефективним коефіцієнтом поглинання 300-500 см^-1. Для напрямку поширення електромагнітного випромінювання, паралельного макропорам, виявлені фотонна смуга поглинання та широка смуга поглинання, пов’язана з формуванням направлених та затухаючих мод електромагнітного випромінювання.

5. З урахуванням високих коефіцієнтів поглинання у ближній ІЧ-області обгрунтована ефективність структур макропористого кремнію, як теплоприймальних елементів з температурним коефіцієнтом опору 1-4%/К і рівнем шуму порядку (2–5)10^-9 ВГц^-1/2.

Публікації автора:

1. Карачевцева Л.А., Литвиненко О.А., Маловичко Э.А. Стабилизация процесса электрохимического формирования макропор в n-Si // Теоретическая и экспериментальная химия. – 1998. – Т. 34, № 5. – С. 314-318.

2. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A. Electrochemical process of the n-Si photonic structure formation // “Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics”, Fiodor F. Sizov, Editor, Proceedings of SPIE. – 1998. – Vol. 3890. – P. 469-474.

3. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Stronska E.J. Influence of the Nonequilibrium Charge Carrier Characteristics on the Macropore Formation Process in n-Si // XXVIII International School on Physics of Semiconducting Compounds “JASZOWIEC '99”. – Warsaw (Poland). – 1999. – Conference booklet, P. 260-261.

4. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Timofeev O.Yu. Photonic Band Gap Structures // III International conference PPMSS. – Chernivtsi (Ukraine) – 1999. – Abstract booklet, P. 76.

5. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Stronska E.J. Development and optical characteristics of the macroporous silicon structures // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2000. – Vol. 3, No. 1. – P. 22–25.

6. Карачевцева Л.А., Литвиненко О.А., Маловичко Э.А., Стронская Е.И. Исследование процесса электрохимического формирования макропор в кремнии // Теоретическая и экспериментальная химия. – 2000. – Том 36, № 3. – С. 193–197.

7. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Fukuda Y., and Furuya K. Fabrication and Optical Properties of the 2D Photonic Macroporous Silicon Structures // 5th Int. Symposium on Advanced Physical Fields: Fabrication and Characterization of Atomic Scale Structures. – Tsukuba (Japan) – 2000. – P. 115-122.

8. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Fukuda Y., and Furuya K. Photoluminescence of complex microporous-macroporous silicon structures // SPIE 5th Int. Conf. “Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics”. – Kyiv (Ukraine) – 2000. – Abstracts, P. 53.

9. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A., Sobolev V.D., and Stronska E.J. Electrophysical characteristics of 2D macroporous silicon structures // SPIE 5th Int. Conf. “Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics”. – Kyiv (Ukraine) – 2000. – Abstracts, P. 76.

10. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A., Sobolev V.D., and Stronska E.J. Fabrication of 2D Photonic Macroporous Silicon Structures // NATO/EC Advanced Research Workshop Spring School “Frontier of Nano-Optoelectronic System: Molecular-Scale Engineering and Processes” – Kyiv (Ukraine) – 2000.

11. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Fukuda Y., and Furuya K. Photoluminescence of Microporous-Macroporous Silicon Structures // NATO/EC Advanced Research Workshop Spring School “Frontier of Nano-Optoelectronic System: Molecular-Scale Engineering and Processes” – Kyiv (Ukraine) – 2000.

12. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Fukuda Y., and Furuya K. Optical Transmission and Photoluminescence in 2D Microporous-Macroporous Silicon Structures // International Conference on Solid State Crystals Materials Science and Applications. – Zakopane (Poland) – 2000. – Abstracts, P. 138.

13. Карачевцева Л.А., Литвиненко О.А. Излучательные структуры на основе микропористо-макропористого кремния // Второй российско-украинский семинар "Нанофизика и наноэлектроника" Киев (Украина) – 2000. – С. 84-85.

14. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A., Sobolev V.D., and Stronska E.J. Electrical properties of macroporous silicon structures // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2001. – Vol. 4, No. 1. – – P. 40-43.

15. Holiney R.Yu., Matveeva L.A., Venger E.F., Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A. Electroreflectance study of macroporous silicon surface // Applied Surface Science. – 2001. – Vol. 172, No. 3-4. – P. 214-219.

16. Карачевцева Л.А., Литвиненко О.А., Тимофеев О.Ю. Фотонные структуры на основе макропористого кремния // Неорганические материалы. – 2001. – Т. 37, №. 4. – C. 315-318.

17. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A., Sobolev V.D., and Stronska E.J. Electrical and transport properties of macroporous silicon structures // VI Polish Conference on Crystal Growth – Pozna (Poland) – 2001. – Abstract book, P. 97.

18. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Stronska E.J. Macroporous silicon: light emission and sensor characteristics // XXX International School on Physics of Semiconducting Compounds JASZOWIEC 2001. – Warsaw (Poland). – 2001. – Program & Abstracts, P. 45.

19. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A., Sobolev V.D., and Stronska E.J. Bolometric characteristics of macroporous silicon structures // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2001. – Vol. 4, No. 3. – P. 177-181.

20. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A., Malovichko E.A., Stronska E.J. Optical transmittance of 2D macroporous silicon structures // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2001. – Vol. 4, No. 4. – P. 347-351.