Ионный синтез квантовых наноструктур

Под ионным синтезом будем понимать ионно-стимулированное формирование наноразмерных упорядоченных структур.

Кремний является весьма перспективным материалом в наноэлектропике по той причине, что более половины элементов периодической таблицы Менделеева способны образовывать с кремнием силициды. Это прежде всего тугоплавкие металлы IV—VI групп, подгруппы железа и платиновых группы VIII. Одним из лучших материалов среди силицидов является CoSi₂, прежде всего потому, что постоянные решеток Si и CoSi₂ практически совпадают. С технологической точки зрения этот материал удобен потому, что возможны выращивание эпитаксиальных слоев CoSi₂ на кремнии, двойная гетероэпитаксия кремния на CoSi₂—Si, а также обеспечиваются простота обработки и термодинамическая стабильность таких систем.

Метод ионного синтеза позволяет синтезировать поверхностные или скрытые одиночные или многослойные структуры диэлектрических, проводящих или полупроводниковых соединений с резкими границами.

На рис. 2.18, а в пластину кристаллического кремния p-типа имплантировали ионы ⁷⁴Ge⁺ с дозой порядка 10¹⁷ см ² и энергией 50 кэВ. В результате воздействия в тонком слое удалось создать области с повышенной концентрацией атомов Ge (рис. 2.18, б). Протяженность областей германия составляла несколько нанометров, а их высота — до 10 нм. Исследования таких структур показали, что по существу образовались квантовые точки.

В структурах типа SiGe можно формировать нанокластеры со свойствами квантовых точек.

Метод ионной модификации материалов позволяет создавать паноразмерпые элементы и структуры типа квантовых точек и квантовых проволок. Исследования показали, что радиационные процессы являются эффективным технологическим инструментом для сомоорганизации наноструктур.

Методом ионного синтеза формируются слои карбида кремния па кремнии. С помощью ионного синтеза при внедрении С⁺ в кремниевую подложку и последующей термической обработки удается сформировать эпитаксиальные слои стехиометрического монокристаллического карбида кремния с кубической кристаллической структурой.

Рис. 2.18. Схема ионного синтеза Gc в Si (а) и изображение областей, обогащенных германием (б).

Итак, метод ионного синтеза обладает следующими достоинствами:

• • возможен синтез поверхностных либо скрытых слоев проводящих, полупроводниковых либо диэлектрических соединений с варьируемой толщиной и разным числом слоев;
• • слои имеют совершенную структуру и резкие границы;
• • возможен выбор определенной фазы при синтезе систем с набором фаз, например силициды.