Materials of Electronics Engineering (E-Journal) / Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники
Not a member yet
466 research outputs found
Sort by
НАПРАВЛЕННАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МУЛЬТИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ В УСЛОВИЯХ ОСЛАБЛЕННОЙ КОНВЕКЦИИ РАСПЛАВА И ГАЗООБМЕНА
Get PDFFor the first time silicon was grown by means of directional crystallization and using the submerged into the melt heater multi−crystalline. To study interaction of the heater casing material with molten silicon we used the model of the heater in the form of a graphite plate coated with a protective layer of SiC of the special structure. During the crystallization, the plate was on the melt surface and almost completely overlaid the surface of the melt, thereby significantly reducing the intensity of gas exchange between the melt and the atmosphere in the furnace. The absence of a free surface of the melt resulted in the absence of Marangoni convection, and the crystal grew under the conditions of reduced melt convection, especially at the final stages of crystallization, when the thickness of the melt layer was much less than the cross size of the crucible. The crystal structure has a strongly pronounced columnar structure; measured data on resistivity varies over the ingot height from 1 to 1.3 Ω⋅cm, and the lifetime of minority carriers is about 3.7 µs. FTIR studies of a carbon content showed the longitudinal distribution to fundamentally differ from the linear dependence typical for the method of directional crystallization
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Ge В СЛИТКЕ СПЛАВА Si0,9Ge0,1 ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КРИСТАЛЛА ИЗ ТОНКОГО СЛОЯ РАСПЛАВА
Get PDFWe studied experimentally and theoretically the possibility to obtain a uniform single crystal of SiGe alloy enriched at the Si side. The content of the second component in a crystal 15 mm in diameter and 40 mm in length grown by the modified floating zone technique from the charge of 79.8 at.% Si and 20 at.% Ge composition with 0.2% B admixture has been investigated using selected area X−ray analysis in different points and in line scanning mode along and across the crystal axis. The longitudinal changes in the germanium concentration of proved to be well described by the analytical equation previously derived for conditions of Sb (Ga) doped Ge growth from a thin melt layer in the presence of a heater submerged into the melt. For a more accurate description of the experimental data we made allowance for the change in the melt layer thickness between the growing crystal and the bottom of the submerged heater. The lateral distribution of the second component, not exceeding 5% over a diameter of the crystal, can be significantly improved by reducing the curvature of the phase interface during the growth.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ ДО КРЕМНИЯ МАРКИ «СОЛНЕЧНЫЙ»
Get PDFExperimental results demonstrating the possibility of obtaining solar grade silicon by recrystallization of metallurgical silicon in fusible metals, e.g. tin, and pulling of single crystal silicon ingot obtained from silicon scales by the Czochralski method have been presented. Experiments for the purification of a fusible metal (tin) after the end of a cycle of silicon scales obtaining for the purpose of its reuse have been carried out. We purified tin by vacuum decontamination of tin melt, its filtration and finally zone recrystallization. Qualitative and quantitative analysis of the initial materials (silicon and tin) and their structure after sequential stages of the technological process has been carried out by X−ray fluorescent analysis on an Elvax light device. The structural features of the silicon scales have been examined using scanning electron microscopy on a REMMA106I device. The conductivity type and the electrical resistivity of the obtained single crystal silicon ingot have been measured using the four−probe method on a PIUS−1UM−K device. We show that the composition of the pulled single crystal ingot is not worse than 99.999 wt.% Si, it has the n type of conductivity and its electrical resistivity is not less than 2.0 Оhm•сm. These parameters meet the requirements to solar grade silicon and confirm the possibility of its obtaining from metallurgical silicon by recrystallization in fusible metals, e.g. tin
ИССЛЕДОВАНИЕ ИОННО–ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ В ПРОЦЕССЕ РЕАКТИВНОГО ИОННО–ЛУЧЕВОГО ТРАВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР
Get PDFThis work presents a series of experimental studies aimed at validating the main theoretical aspects of ion−electron emission. Possibilities of practical implementation of the method of operative control of reactive ion−beam etching of different dielectric thin film materials for electronics have been found.To obtain results on electron emission we have conducted a series of experiments with a specially synthesized thin−film multilayer hetero- geneous compositions, i.e. Si3N4/Si, Ta2O5/Al/Si and Al/TiO2/Si. Assessment of the effect of induced surface potential in the dielectric film on the integral signal of secondary electrons during reactive ion− beam etching allows one to confirm the dependence of the emission properties of thin dielectric films on the electric field formed in the dielectric by the surface potential induced by the ion beam during reactive ion−beam etching.We have noted that the secondary electron current emitted from the surface of dielectric films deposited on substrates of different materials differs in magnitude, i.e., it is determined by the emission properties of the substrate.The electric field produced in the dielectric film by the induced potential creates preconditions for the emergence of Malter emission deter- mined by the properties of the dielectric and the substrate
ОБРАЗОВАНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОГО СКОПЛЕНИЯ ИСТОЧНИКОМ ФРАНКА—РИДА
Get PDFDislocation pileups play an important role in the formation and propagation of strain in single crystals and polycrystals. They are the main source of cracking. Dislocation pileups are often referred to as the cause of serrated plastic strain pattern and degradation of the external quantum efficiency of UV LEDs. A dynamic physical model describing the formation of dislocation pileup by Frank–Read source has been presented that allows characterizing not only the structure but also time parameters of pileups. We provide data on the dislocation pile−ups e.g. dislocation configuration in a pileup, number of dislocations in a pile−up as a function of external stress, formation time of new dislocation loops and time to source blocking by the opposite strain generated by pileup dislocations. We compare our experimental results for pileups formed by Frank–Read source with results for pileups of straight edge dislocations. A large calculation effort is required to take into account the interaction of pileup dislocations. To accelerate our calculations we conducted them in parallel runs using a Т−Edge−10 38−nuclei cluster
Математическое моделирование пластического течения при равноканальном угловом прессовании твердого раствора на основе халькогенидов висмута
Get PDFIn this work, mathematical modeling was used to optimize the geometry of the composite mold for developing the technology of equal−channel angular pressing with three channels for thermoelectric materials. To obtain the maximum degree of deformation in this work, we used a three−channel scheme. Taking into consideration the material characteristics (low resistance to tensile stresses), we proposed a tapering profile (along the length) of the third channel. To analyze the plastic flow in the proposed scheme of equal−channel angular pressing with three channels, we performed mathematical modeling of plastic flow, stress and deformation rates along the rod, deformation homogeneity along the cross−section and absence of stagnant zones in the extruder. The methodical approach is based on the combined use of the elastic and plastic solid state approximations according to the fundamentals of the elasticity and plasticity theory. Critical points are identified having the maximum stored energy accumulation without discontinuity of the material. Calculation of the flow velocity in planes perpendicular and parallel to the deformation axis showed a slight difference in the flow rate of the material for the section plane parallel to the deformation axis. This produces a bend with a large curvature radius but does not cause cracking of the material. Calculation of deformations along the flow axis allowed us to detect deformation inhomogeneity. This resulted in the appearance of small tensile stresses in the longitudinal section of the third channel. We show that the plastic deformation inhomogeneity revealed by modeling can be eliminated by using an equipment design with a greater output channel length. Mathematical modeling shows the suitability of the suggested unconventional design of equal−channel angular pressing equipment for bismuth chalcogenide base solid solutions.Для оптимизации геометрии составной пресс−формы при отработке технологии равноканального углового прессования с тремя каналами для термоэлектрических материалов использовано математическое моделирование. Для получения максимальной степени деформации применена схема оснастки с тремя каналами. Учитывая особенности материала, а именно: малую стойкость к растягивающим напряжениям, предложен сужающийся по длине профиль третьего канала. Для анализа пластического течения в предложенной форме равноканального углового прессования с тремя каналами выполнено математическое моделирование скорости пластического течения, напряжений и деформаций вдоль течения прутка, однородности деформации по сечению и отсутствию застойных зон в экструдере. Методический подход основан на совместном использовании приближений упругого и пластического твердого тела согласно основным положениям теории упругости и пластичности. Установлены критические точки, где происходит максимальное накопление запасенной энергии без нарушения сплошности материала. Расчет скорости течения в плоскостях, перпендикулярной и параллельной оси деформации, показал наличие небольшой разницы в скорости течения материала в плоскости сечения, параллельной оси деформации. Это приводит к возникновению изгиба с большим радиусом кривизны, но не вызывает растрескивания материала. Расчет деформаций вдоль оси течения позволил выявить неоднородность деформаций, которая обуславливает появление небольших растягивающих напряжений в продольном сечении третьего канала. Показано, что выявленные путем моделирования неоднородности пластической деформации могут быть устранены конструктивно с помощью увеличения длины выходного канала оснастки. Математическое моделирование показало пригодность нетрадиционной конструкции оснастки равноканального углового прессования применительно к твердым растворам на основе халькогенидов висмута
Анизотропия деформации плаcтин монокристаллов ниобата лития Y + 128°–среза с бидоменной структурой
Get PDFBidomain single crystals of lithium niobate (LiNbO3) and lithium tantalate (LiTaO3) are promising material for usage as actuators, mechanoelectrical transducers and sensors working in a wide temperature range. It is necessary to take into account anisotropy of properties of crystalline material when such devices are designed. Inthis study we investigated deformations of bidomain round shaped Y + 128°-cut wafers of lithium niobate in an external electric field. Dependencies of piezoelectric coefficients on rotation angles were calculated for lithium niobate and lithium tantalate and plotted for the crystal cuts which are used for bidomain ferroelectric structure formation. In experiment, we utilized external heating method and long-time annealing with lithium out-diffusion method in order to create round bidomain lithium niobate wafers. In order to obtain dependencies of the bidomain crystals’ movements on the rotation angle with central fastening and external electric field application optical microscopy was used. We also modeled a shape of the deformed bidomain wafer with a suggestion that the edge movement depends on the radial distance to the fastening point quadratically. In conclusion, bidomain Y + 128°-cut lithium niobate wafer exhibits saddle-like deformation when DC electric field is applied.Бидоменные монокристаллы ниобата лития (LiNbO3) и танталата лития (LiTaO3) являются перспективным материалом для создания на их основе актюаторов, механоэлектрических преобразователей и сенсоров, способных работать в широком диапазоне температур. При изготовлении таких устройств необходимо учитывать анизотропию свойств используемого материала. Исследованы деформации бидоменных пластин ниобата лития Y + 128°-среза круглой формы под действием внешнего электрического поля. Рассчитаны угловые зависимости пьезоэлектрических модулей кристаллов ниобата и танталата лития и построены их графики для срезов, используемых при изготовлении пластин с бидоменной сегнетоэлектрической структурой. Стационарным внешним нагревом и длительным отжигом с аутдиффузией лития сформированы бидоменные структурыв круглых пластинах ниобата лития. Методом оптической микроскопии получены зависимости перемещения краев бидоменных кристаллов от угла поворота вокруг нормалей пластин при центральном точечном закреплении и приложении внешнего электрического поля. Проведено моделирование формы деформированной пластины в предположении квадратичной зависимости перемещения краев от радиального расстояния до точки закрепления. Сделан вывод о седлообразном характере деформации бидоменной пластины Y + 128°-среза при приложении постоянной разности потенциалов
Нестабильность емкости ВФ–характеристик при измерении гетероcтруктур AlGaN/GaN и НЕМТ–транзисторов на их основе
Get PDFA complex of studies of the AlGaN/GaN heterostructures and the AlGaN/GaN/SiC HEMT-transistors Schottky barriers has been carried out by the C-V method and the SIMS method in order to determine the causes of the capacitance instability in some cases was made. It is shown that in most cases, the appearance of a capacitance peak on the C-V curves at frequencies 20-500 kHz was associated with the presence of leakage currents in the barrier layer and at low frequencies 1-20 kHz with generation-recombination centers.Проведен комплекс исследований частотных зависимостей вольт- фарадных характеристик гетероструктур AlGaN/GaN, а также барьеров Шотки областей затвор—исток и затвор—сток кристаллов AlGaN/GaN/ SiC НЕМТ-транзисторов с целью выяснения причин появления в ряде случаев нестабильности емкости.Исследованы кристаллы мощных AlGaN/GaN/SiC СВЧ-транзисторов Х-диапазона с длиной затвора 0,25 мкм и гетероструктуры, выращенные МОСVD-эпитаксией. Для уточнения распределения эпитаксиальных слоев по глубине гетероструктур проведен послойный элементный анализ (Al, Ga и Si) методом масс-спектрометрии вторичных ионов. По явление пика возрастания емкости на С—V-характеристиках гетероструктур AlGaN/GaN при низкочастотных измерениях зафиксировано на структурах с частично легированным кремнием барьерным слоем AlGaN и на гетероструктурах с «толстым» верхним слоем i-GaN. Появление аналогичного характерного пика на низких частотах наблюдалось и на С—V-кривых барьеров Шотки систем затвор—сток и затвор— исток ряда НЕМТ-транзисторов.Проведен анализ изменения сопротивления Rs при измерении на разных частотах и разном напряжении смещения с построением годографа импеданса последовательной RC- цепи. Анализ годографов для ряда исследованных транзисторов показал, что в большинстве случаев появление пика нестабильности на частотах 20—500 кГц связано в большей степени со сквозными токами утечки в барьерном слое, а на частотах 1—20 кГц с генерационно-рекомбинационными центрами в барьерном слое или на границе AlGaN—GaN
Особенности создания омических контактов к гетероструктурам AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом
Get PDFThis paper reviews the literature concerning the specifics of creating Ohmic contacts to AlGaAs/GaAs heterostructures with a 2D electron gas with high electron mobility. The process of annealing the contacts based of the Ni/Au/Ge system is considered, and the recommended parameters of the metalization layers are borrowed from the literature. This process allows reproducible fabrication of Ohmic contacts with a low electrical resistance to temperatures below 4K. Several mechanisms are analyzed which could result in the experimentally observed dependence of the contact parameters on crystallographic orientation. A method of contact fabrication with Au/ Ge/Pd metallization is described for which the contact is formed by mutual diffusion and interaction of the metals and the semiconductor in the solid phase at temperatures below 200 °C. This provides for high composition homogeneity of the contacts, a smooth metal / semiconductor boundary and can reduce the effect of orientation on the electric characteristics of the contact.Проведен анализ литературы, посвященной особенностям создания омических контактов к гетероструктурам AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом с высокой подвижностью носителей заряда. Рассмотрен процесс вжигания контактов на основе системы Ni/Au/Ge. Приведены рекомендуемые в литературе параметры напыляемых слоев и режимы их вжигания, которые позволяют получить омические контакты, обладающие низким электрическим сопротивлением до температур ниже 4 К. Рассмотрено несколько механизмов, которые могут приводить к экспериментально наблюдаемой зависимости характеристик контактов от их кристаллографической ориентации. Описан метод создания контактов с использованием металлизации Au/Ge/Pd, при котором формирование контакта происходит за счет взаимной диффузии и взаимодействия металлов и полупроводника в твердой фазе при температурах менее 200 °C. Это обеспечивает большую однородность контакта по составу, гладкую границу раздела металл—полупроводник и может привести к снижению влияния эффектов ориентации на электрические характеристики контакта
ПЕРСПЕКТИВЫ РЫНКА ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
Get PDFIn this article the balance of polysilicon «supply−demand» has been investigated and an attempt of its forecast through 2018 is made. An assessment of the condition of the solar power industry and world production of polysilicon for 2014 is given. Now it is recognized that the capacities of polysilicon producers worldwide exceed the demand but what will be consumption the next years and when overproduction «will be settled» — there is no concerned point of view. Large vendors who make polysilicon with low manufacturing cost are dominating. The first top 10 vendors — Hemlock, REC, OCI, Wacker, GCL, TBEA XinJiang Silicon, LDK, Daqo New Energy, Tokuyama and SunEdison (ex−MEMC) — have a total production capacity of about 250 KMT. There is also an area of uncertainty in which there are about 80—90 producers with various degree of readiness of production, various reached efficiency and productivity. The description of today’s global polysilicon market is given, including technology assessments, supply capabilities, manufacturing costs, and silicon utilization trends, as well as pricing and supply−demand outlook through 2018. We considered 3 potential scenarios so that to outline area of the most probable development options. It is established that, in the absence of macroeconomic delay of world economy, the probability is high that overproduction of polysilicon will be offset by the growing consumption and demand for new polysilicon production capacities will return in the next 3—4 years.