Получение нанокремния с электронной и дырочной проводимостьюНИР

Fabrication of nanosilicon with n- and p-type conductivity

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 15 марта 2017 г.-31 декабря 2017 г. Получение нанокремния с электронной и дырочной проводимостью
Результаты этапа: Впервые осуществлено легирование готовых наночастиц кремния фосфором и бором из газовой фазы. Разработаны условия проведения такого процесса. Состав легированных наночастиц определен химическим анализом и масс-спектрометрией, структура - методами РФА, КР и ПЭМВР, форма и размер – с помощью ПЭМ. Положение атомов примеси в легированных фосфором наночастицах определено с помощью картирования. Впервые определено радиальное распределение фосфора в наночастицах с помощью послойного травления, обнаружено обеднение фосфором приповерхностного слоя наночастиц кремния по сравнению с ядром и оксидной оболочкой. Концентрация свободных носителей в легированных наночастицах определена по частоте поверхностного плазмонного резонанса. Определен предельный уровень легирования фосфором, оказавшийся близким к величине растворимости фосфора в объемном кремнии при температуре синтеза. Достигнута 20% эффективность активации примеси (отношение концентрации носителей к концентрации примеси в образце), что существенно превышает значение для других методик синтеза (1-5%). Получены наночастицы кремния, содержащие свободные электроны и дырки с концентрацией до 2Е20 см-3 и 1.2Е20 см-3 соответственно. Таблетки, спрессованные из наночастиц кремния, легированных фосфором и бором, в градиенте температур генерируют термо-ЭДС соответствующего знака. Впервые определен коэффициент линейного термического расширения прессованного нанокремния, который в интервале температур 170 - 330 С возрастает от 1.3*10-6 К-1 до 3.5*10-6 К-1. Методом высокотемпературного РФА определен средний коэффициент линейного термического расширения самих наночастиц, который составил 3.0*10-6 К-1 в интервале температур 50 – 500 С. С помощью комплекса методов впервые найдена объемная плотность пленок, получаемых из золей нанокремния. Она находится в интервале 0.2 – 0.5 г/см3 и не обнаруживает корреляции с методом нанесения пленки. Впервые обнаружено самопроизвольное образование композита нанокремния с полимером при электрораспылении этанольных золей НК.
2 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Получение нанокремния с электронной и дырочной проводимостью
Результаты этапа: 1. Получены плотные пленки нанокремния из золей НК. 2. Изучены транспортные свойства пленок из легированных НК, установлна зависимость проводимости от уровня легирования, построена модель проводимости. Из анализа импеданс-спектров установлен характер проводимости в пленках. 3. Для повышения проводимости пленок НК применены методы электроформования и сращивания НК в условиях испарения поверхностного окисла.
3 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Получение нанокремния с электронной и дырочной проводимостью
Результаты этапа: Найдены условия получения плотных плёнок из золей НК газодинамическим методом. Разработаны условия получения из золей НК плёнок с электронной и дырочной проводимостью. Проводимость прыжковая и описывается моделями Мотта или Эфроса-Шкловского (в зависимости от температуры). Обнаружена экстремальная чувствительность проводимости таких плёнок n-типа к молекулам воды, позволяющая обнаруживать воду при парциальном давлении её паров на уровне наноТорр и ниже (эквивалентно содержанию 1 ppt при атмосферном давлении). Этот эффект кумулятивный и может быть применён для создания сверхчуствительных дозиметрических сенсоров на воду для сверхвысоковакуумных систем, космической аппаратуры и анализа особо чистых благородных газов и азота. Накопленный сигнал легко может быть сброшен увеличением температуры плёнки. Так же обнаружено, что проводимость плёнок p-типа практически не чуствительна к парциальному давлению воды. Определена скорость роста оксидной плёнки на поверхности НК в воздухе с различной влажностью. Исследованы различные способы пассивации поверхности НК для предотвращения влияния воздуха на электрические свойства плёнок. Исследованы электрические свойства перехода между пленками, полученными из золей НК с разным типом проводимости.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".