Энергетический спектр электронов и особенности оптического поглощения одномерных и двумерных SiO2-структур с дефектами замещения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат наук Нгуен Тхи Ша

• Нгуен Тхи Ша
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Тхи Ша

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Моделирование и методы расчета электронно-энергетических характеристик низкоразмерных структур (обзор и сравнительный анализ)

1.1 Особенности кремний-кислородной (силоксановой) связи

1.2 Точечные дефекты и их особенности в модификациях 8Ю2

1.3. Модель молекулярного кластера с замыканием концевых атомов одновалентными псевдоатомами

1.4. Модели с циклическими граничными условиями

1.5. Расчетные схемы, основанные на теории функционала плотности

1.6. Сравнительный анализ обменно-корреляционных потенциалов на примере расчета однослойных двумерных гидроксисилоксановых структур

1.7. Выводы

Глава 2. Одномерные ЗЮг-структуры с дефектами замещения: особенности строения и энергетический спектр электронов

2.1. Введение

2.2. Полигидроксисилоксановые цепочки с замещением групп -[81(ОН)2]- на группы -ДОН)- (г=В, А1, ва, 1п)

2.2.1. Модель с замыканием концевых валентностей атомами водорода

2.2.2. Особенности вычислительной процедуры

2.2.3. Электронно-энергетические характеристики

2.3. Замещение [-0~8^0Н)2-] групп на изовалентные группы- [-0-Х(0Н)2-] ве, Бп, Л, Ъх, НО и на [-0-2(0Н)-] группы {2= В, А1, ва, 8с, У)

2.3.1. Модель с циклическими граничными условиями

2.3.2. Особенности вычислительной схемы

2.3.3. Энергетический спектр электронов

2.4. Выводы

Глава 3. Электронно-энергетический спектр и спектр оптического поглощения конечнослойных наноразмерных структур на основе диоксида кремния

3.1. Введение

3.2. Моделирование конечнослойных структур на основе диоксида кремния

3.4. Результаты и их обсуждение

3.5. Выводы

Глава 4. Энергетический спектр электронов и особенности оптического поглощения однослойных двумерных структур на основе диоксида кремния с поверхностными функциональными группами

4.1. Введение

4.2. Модель и детали вычислительной процедуры

4.3. Результаты расчета и их обсуждение

4.4. Выводы

Глава 5. Энергетический спектр электронов и особенности оптического поглощения однослойных двумерных структур на основе диоксида кремния с дефектами замещения

5.1. Введение

5.2. Двумерные гидроксисилоксановые структуры с изовалентным замещением атомов кремния

5.2.1. Моделирование и расчетная схема

5.2.2.Результаты и их обсуждение

5.3. Двумерные гидроксисилоксановые структуры с дефектами замещения силанольных групп электронодонорными атомами

5.3.1. Моделирование и методика расчета

5.3.2.Результаты расчета и их обсуждение

5.4. Двумерные гидроксисилоксановые структуры с дефектами замещения силанольных групп электроноакцепторными атомами

5.4.1. Модель и детали расчетной схемы

5.4.2. Полученные результаты и их обсуждение

5.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

109

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергетический спектр электронов и особенности оптического поглощения одномерных и двумерных SiO2-структур с дефектами замещения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы работы. Диоксид кремния является ключевым материалом элементов опто-, микро- и наноэлектронных приборов таких, как «металл-диэлектрик-полупроводник»-транзнсторы, солнечные батареи, лазеры и др., благодаря исключительным свойствам (низкая проводимость, высокая прозрачность в широком спектральном диапазоне (в видимой, в ультрафиолетовой и в вакуумной ультрафиолетовой областях), низкие производственные затраты). К настоящему времени электронная структура и энергетический спектр, отвечающие объемной структуре 8Ю2, достаточно хорошо изучены [1-3], тем не менее, развитие современной электронной техники нуждается в конструировании низкоразмерных (одномерных и двумерных) структур на основе диоксида кремния. Эти структуры являются перспективными материалами для опто-, микро- и наноэлектроники благодаря появлению новых физических эффектов, которые не свойственны объемной фазе. Более того, энергетические спектры электронов можно видоизменять путем введения в их структуру дефектов, например, дефектов замещения. Преднамеренное введение примесей может осуществляться с целью получения материалов с требуемыми свойствами. Целенаправленное исследование электронной структуры материалов позволяет понять и объяснить электронные процессы, имеющие место в соответствующих приборах.

Для низкоразмерных 8Ю2-структур эффективным исследовательским инструментом является вычислительное моделирование. Это связано, с одной стороны, со сложностью и дороговизной конструирования приборов с определенными заданными требованиями. С другой стороны, это связано с проблемой интерпретации полученных в опытах данных об исследуемом объекте. Следует заметить, что расчетные схемы на основе теории функционала плотности являются одним из мощнейших инструментов для расчета различных наноразмерных структур. Все это указывает на то, что моделирование и квантовомеханический расчет электронного строения, энергетического спектра и спектра оптического поглощения одномерных и двумерных диэлектрических

структур на основе диоксида кремния представляется важной и актуальной задачей физической электроники.

Степень разработанности темы исследования. К настоящему времени выполнено достаточно большое количество экспериментальных и теоретических работ, посвященных исследованию электронно-энергетических и оптических характеристик одномерных и двумерных структур на основе диоксида кремния. Двумерные (пленочные) БЮг-структуры можно получить разными методами (термическое окисление кремния, электронно-лучевое испарение, магнетронное распыление и др.) [С. В. Антоненко, 2008]. К настоящему времени удалось получить пленки Si02 толщиной ~ 0.3 нм, что сопоставимо с толщиной однослойных Si02-CTpyKTyp. Электронная структура одномерных и двумерных Si02-CTpyKTyp изучена в [В. И. Артюхов, J1. А. Чернозатонский, 2010] с применением компьютерного моделирования. Авторы [А. И. Казимиров, Ю. В, Сахаров, П. Е. Троян, 2010] экспериментально установили ширины запрещенных зон наноразмерных пленок Si02 (~ 4.5+6.2 эВ). Точечные дефекты в Si02 бывают собственные и примесные. Собственные дефекты многократно и достаточно полно изучены. Исследования, касающиеся примесных дефектов, встречаются в ряде работ. Примесные атомы вводятся в 8Ю2-структуры различными методами (метод электродиффузии, метод осаждения из газовой фазы, золь-гель метод и др.) [М. Epifani, С. Giannini, L. Tapfer, L. Vasanelli (2004), Т.И. Данилина, В.А.Кагадей, E.B. Анищенко (2011), М. A. Hamzah, М.А. Ameen, F.M. Mutar, Н.М. Yaseen (2014)]. При наличии примесных центров электрические и оптические свойства материалов существенно изменяются. Влияние примесных ионов N+ с различными концентрациями в слое Si02 толщиной 300 нм на электрофизические свойства структур типа «кремний-изолятор» исследовано в [И.Е.Тысченко, В.П.Попов, 2011]. В [Г.А.Качурин, Л.Реболе, В. Скорупа, P.A. Янков, И.Е. Тысченко, X. Фреб, Т. Беме, К. Лео, 1998] показано, что в пленке Si02 атомы Ge и Si являются центрами люминесценции в синей и оранжевой областях спектра. В [Т. Zhang, I. Perez-Wurfl, В. Berghofl, S.Suckow, G. Conibeer, 2011] было установлено, что для наноразмерных пленок Si02, легированных атомами

фосфора и бора при низких мощностях источника тока, граница поглощения расположена в пределах области энергий поглощаемых фотонов ftw ~ 4.6+5.5 эВ и ~ 4.7+5.1 эВ соответственно. Настоящее состояние исследования влияния дефектов замещения на электрические и оптические свойства одномерных и двумерных БЮг-структур оказывается неполным, и во многих случаях требуется интерпретация выделенных особенностей. Это показывает необходимость дальнейшего исследования энергетического спектра электронов и особенностей оптического поглощения одномерных и двумерных Si02-CTpyKTyp с дефектами замещения.

Целыо работы является путем моделирования и квантовомеханического расчета выявление особенностей электронно-энергетических и оптических характеристик: одномерных Si02-CTpyKTyp с дефектами замещения групп [-0-Si(0H)2-] на группы [~0-Д0Н)2-] {Х- атомы IV группы) или [-0-Z(0H)~] (Z - атомы III группы); конечнослойных идеальных наноразмерных Si02-структур; однослойных двумерных SiCb-структур с поверхностными функциональными группами и с дефектами замещения различного типа: изовалентного замещения атомов кремния атомами IV группы, замещения силанольных групп электронодонорными и электроноакцепторными атомами.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- Разработка модели полигидроксисилоксановых цепочек как идеальных, так и с дефектами замещения и при их взаимодействии с электронодонорными контактами.

- Разработка модели конечнослойных идеальных наноразмерных Si02-структур.

- Разработка модели однослойных двумерных Si02-CTpyKTyp с различными поверхностными функциональными группами и с дефектами замещения различного типа с различными концентрациями.

- Расчет, анализ и выявление особенностей электронно-энергетического спектра и спектра оптического поглощения указанных систем с помощью расчетных процедур на основе теории функционала плотности.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые:

- Предложены модели полигидроксисилоксановых цепочек с дефектами замещения и при их взаимодействии с электронодонорными контактами.

- Установлено, что ширина запрещенной зоны конечнослойных Si02-структур толщиной менее 2.0 нм составляет ~ 5.8+6.3 эВ, что показывает возможность применения этих структур в качестве диэлектрических ультратонких пленок.

- Показано, что энергетические и оптические характеристики однослойных двумерных SiC>2-CTpyKTyp существенно зависят от типа поверхностных функциональных групп. В случае поверхностных групп, содержащих кратные связи, в спектре оптического поглощения появляются полосы поглощения в видимом диапазоне.

- Показано, что при введении дефектов замещения имеет место искажение энергетических зон и кривых оптического поглощения в зависимости от концентрации дефектов.

- Установлено, что дефект изовалентного замещения атомов кремния атомами IV группы приводит к появлению в области запрещенных энергий, отвечающих бездефектной структуре, состояний, обусловленных орбиталями атомов-заместителей.

- Установлено, что дефект замещения силанольных групп атомами III группы приводит к генерации в области запрещенных энергий, отвечающих бездефектной структуре, высокоэнергетических состояний акцепторного типа, а в случае замещения силанольных групп атомами V группы - состояний как акцепторного, так и донорного типа. С этим связано появление в спектре оптического поглощения дополнительных полос в области пропускания, отвечающей бездефектной структуре.

Научная и практическая ценность работы.

Результаты изучения влияния дефектов на электронно-энергетические и оптические характеристики одномерных и двумерных БЮг-стуктур имеют важное значение для прогнозирования свойств материалов, применяемых в электронных

устройствах на основе исследуемых структур, и для объяснения электронных процессов, имеющих место в соответствующих опто-, микро- и наноэлектронных устройствах.

Результаты исследования зависимости ширины запрещенной зоны, положения энергетических уровней, отвечающих донорным и акцепторным состояниям, обусловленных введением дефектов замещения, и уровня химического потенциала от количества слоев и природы заместителей и их концентрации могут быть использованы для целенаправленного поиска наноразмерных материалов электронной техники с требуемыми электрофизическими характеристиками.

Объекты и методы исследования.

В качестве объектов исследования выбраны:

а) полигидроксисилоксановые цепочки как идеального строения, так и с дефектами замещения групп [-0-Si(0H)2-] на группы [-0-Д0Н)2-] (Х = Ge, Sn, Ti, Zr, Hf) или [-0-Z(0H)-] (Z= B, AI, Ga, Sc, Y);

б) конечнослойные бездефектные наноразмерные БЮг-структуры;

в) однослойные двумерные 8Ю2-структуры с различными поверхностными функциональными группами (-ОН, -СН3, -NH2, -N02, -СНО, -СООН);

г) однослойные двумерные 8Ю2-структуры с дефектами замещения различного типа: изовалентного замещения атомов кремния атомами IV грыппы (Ge, Sn, Ti, Zr), замещения силанольных групп атомами V группы (N, Р, As) и атомами III группы (В, AI, Ga).

Для исследования электронно-энергетических характеристик и особенностей оптического поглощения применены современные расчетные схемы на основе теории функционала плотности с учетом оптимизации геометрии изучаемых систем. На основе рассчитанных энергетических спектров электронов и спектров оптического поглощения проанализированы электронно-энергетические и оптические характеристики и установлены их особенности для одномерных и двумерных Si02-CTpyKTyp с указанными структурными модификациями.

Положения, выносимые на защиту:

1. Ширина запрещенной зоны бездефектной полигидроксисилоксановой цепочки составляет ~ 5.8 эВ, что свидетельствует о диэлектрическом характере исследуемой структуры. Замещение групп [-0-81(0Н)2-] на группы [-0-Д0Н)2-] (X = Се, 8п, Т1, Н^ приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны, а на группы [-0-2(0Н)~] (2 = В, А1, ва, Бс, У) - к появлению в области запрещенных энергий, отвечающих бездефектной цепочке, высокоэнергетических акцепторных состояний, которые играют роль «электронных ловушек» при контакте с электронодонорными центрами.

2. Ширина запрещенной зоны конечнослойных наноразмерных 8Ю2-структур уменьшается при увеличении их толщины и составляет ~ 5.8+6.3 эВ, что показывает возможность применения этих структур в качестве диэлектрических ультратонких пленок.

3. Ширину запрещенной зоны однослойных двумерных 8Ю2-структур можно варьировать с использованием различных поверхностных функциональных групп и путем изменения их концентрации. В случае поверхностных групп, содержащих кратные связи, в спектре оптического поглощения появляются в видимом диапазоне полосы поглощения, соответствующие яг—»я-* переходам электронов кратных связей.

4. Дефект замещения приводит к искажению энергетических зон. При изовалентном замещении атомов кремния атомами Тл, ве, Ъх, 8п: ширина запрещенной зоны существенно уменьшается; в спектре оптического поглощения появляются дополнительные полосы в области более длинных волн, причем этот эффект более отчетливо проявляется с ростом концентрации дефекта.

5. При замещении поверхностных силанольных групп атомами В, А1, ва в области запрещенных энергий, отвечающих бездефектной структуре, появляются высокоэнергетические акцепторные состояния, способные взаимодействовать с контактами, имеющими поверхностные атомы с неподеленными парами электронов.

6. Введение дефектов замещения поверхностных силанольных групп атомами 14, Р, Аз приводит к появлению в области запрещенных энергий

состояний как донорного, так и акцепторного типа, переход электронов между которыми обусловливает появление в области пропускания, отвечающей бездефектной структуре, дополнительных полос поглощения.

Достоверность результатов обеспечивается применением вычислительных схем высокого уровня (широко апробированных ранее в задачах физики многоатомных систем), а также хорошим согласием части полученных результатов с теоретическими и экспериментальными данными и выводами других исследователей.

Апробация результатов. Результаты исследования докладывались на юбилейном смотре-конкурсе научных, конструкторских и технологических работ студентов ВолгГТУ (Волгоград, 2010 г., 2011г.), на Третьей всероссийской научно-технической конференции «Нанотехнологии и наноматериалы: современное состояние и перспективы развития в условиях Волгоградской области» (Волгоград, 2011 г.), на всероссийских научных конференциях студентов- физиков и молодых ученых ВНКСФ-16, 18, 20 (2010 г, 2012 г., 2014 г.), на XVIII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2013 г.), на международных семинарах по физико-математическому моделированию систем (Воронеж, 2014 г.).

Публикации. Основные научные результаты опубликованы в следующих рецензируемых журналах: «Наукоёмкие технологии», «Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques», "Известия ВолгГТУ. Серия «Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь»". Всего - 14 печатных работ, из них 5 статьей в рецензируемых журналах из списка ВАК [4-8], 3 статьи в сборниках материалов конференций и семинаров [9-11] и 6 тезисов докладов [12-17].

Соответствие паспорту научной специальности. Область выполненных исследований соответствует паспорту специальности 01.04.04 -- «Физическая электроника», а именно пункту 1 - «Эмиссионная электроника, включая процессы на поверхности, определяющие явления эмиссии, эмиссионную спектроскопию и все виды эмиссии заряженных частиц» и пункту 4 - «Физические явления в

твердотельных микро- и наноструктурах, молекулярных структурах и кластерах; проводящих, полупроводниковых и тонких диэлектрических пленках и покрытиях».

Личный вклад автора заключается в том, что им а) построены модели одномерных и двумерных 8Ю2-структур как идеальных, так и с дефектами замещения; б) проведены расчеты электронно-энергетических и оптических характеристик исследованных структур [4-17]; в) совместно с научным руководителем сформулированы задачи исследования и проанализированы результаты вычислительного моделирования. Основные положения диссертации опубликованы в соавторстве с научным руководителем.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 120 страницах, включая 40 рисунков и 6 таблиц. Список цитированной литературы содержит 111 ссылок.

Глава 1. Моделирование и методы расчета электронно-энергетических характеристик низкоразмерных структур (обзор и сравнительный анализ)

1.1 Особенности кремний-кислородной (силоксановой) связи

Энергия химической связи и распределение электронной плотности между связывающими атомами являются важными характеристиками для интерпретации энергетических спектров электронных и атомных подсистем материала с идеальной структурой и при разработке моделей дефектов.

Силоксановая связь (химическая связь между атомами кремния и кислорода (БНО)) является одной из наиболее прочных связей, образуемых кремнием. Ее энергия составляет 104 - 118 ккал/моль [18].

Почти во всех модификациях твердого диоксида кремния атом кремния находится в тетраэдрическом окружении (группа точечной симметрии Та). С его стороны в химической связи участвуют в основном четыре гибридных я/? -орбитали, которые направлены к вершинам регулярного тетраэдра, где располагаются атомы кислорода (рисунок 1.1) [3].

Рисунок 1.1 - Структура тетраэдра БЮ-*: а) упаковка кремния и кислорода (затемненный атом кремния находится ниже центрального атома кислорода, но выше трех других атомов кислорода, лежащих в одной плоскости); б) тетраэдр 5104

а

Вопрос о вкладе пустых З^-орбиталей атома кремния в образование связи также является важным при рассмотрении природы силоксановаой

связи. С учетом симметрии окружения кремния для дополнительной связи образуются на нем 5^3-гибридные орбитали, имеющие тетраэдрическую симметрию, перекрывающиеся с заполненными /7-орбиталями кислорода ((р—*с1)п- сопряжение). Степень перекрытия зависит от взаимной ориентации тетраэдров. При этом происходит частичный перенос электронов с занятых /?-орбиталей кислорода на ^-орбитали кремния с образованием донорно-акцепторной связи. Гипотеза о рп—<1п- взаимодействии между атомами кремния и кислорода является весьма плодотворной при объяснении многих специфических особенностей физических свойств и химического поведения силоксановой связи.

По данным выполненных измерений [3] длина связи БЬ-О в большинстве соединений кремния равна 1.64±0.03 А. Эта величина значительно меньше суммы ковалентных радиусов атомов кремния и кислорода (1.76+1.83 А). «Короткие» связи 81-0 (1.56±0.03 А) благодаря дополнительному (р-*с1)к-взаимодействию по своему порядку приближаются к двойным связям 81=0. В «длинных» связях 81-0 (1.7-1.8А) степень (р-кГ)к- сопряжения сводится к минимуму, и эти связи можно считать почти одинарными.

Электроноакцепторные заместители у атома кремния, понижая энергию Зс/-орбиталей, или атомы металла у кислорода, увеличивая эффективный отрицательный заряд на нем, повышают порядок связи 81-0. Электронодонорные заместители у кремния или электроноакцепторные группы у кислорода понижают порядок силоксановой связи [19].

Таким образом, наряду с 2р- орбиталями кислорода и 35-, 3р- орбиталями кремния ощутимый вклад в образование силоксановой связи в твердом диоксиде кремния дают 3(1- орбитали кремния. Кроме того, Зс/-состояния кремния дают вклад в образование энергетических состояний зоны проводимости и играют существенную роль в определении физических характеристик элементарных электронных возбуждений.

1.2 Точечные дефекты и их особенности в модификациях 8Ю2

Точечные дефекты в модификациях 8Ю2 бывают собственные и примесные. Собственные дефекты могут вызываться внешними воздействиями (наведенные дефекты) или термическим движением частиц (термические дефекты) [20]. Примесные дефекты определяются по принципу их отличия от химического состава основного вещества. Примесными дефектами могут быть дефекты внедрения атомов щелочных металлов, молекул водорода, атомов инертных газов и т. п.'или дефекты замещения атомами В, А1, ва, ве, Т1, Р и т.п. Введение примесных атомов в структуру основного вещества может быть осуществлено в процессе роста кристаллов (процесс легирования дефектов).

С точки зрения зонной теории основной характеристикой диэлектриков и полупроводников является энергетическая щель между разрешенными энергетическими состояниями электронов (валентная зона и зона проводимости). Энергетические состояния, обусловленные присутствием дефектов, могут располагаться либо в зонах разрешенных состояний либо в энергетических щелях между ними (преимущественно в верхней запрещенной щели). В последнем случае электронные переходы между такими состояниями и переходы между ними и состояниями в зонах могут приводить к появлению новых полос поглощения и люминесценции, т.е. дефекты выступают в качестве центров окраски и люминесценции.

В нормальных условиях диоксид кремния имеет высокую прозрачность в области 0.3-0.8 мкм. В спектрах фотолюминесценции в области от 0.2 до 1.2 мкм нет выраженных полос. Границы выраженного собственного поглощения находятся при ~ 0.15 и 7.7 мкм для коротко- (ультрафиолетовой) и длинноволновой (инфракрасной) стороны соответственно. Диэлектрическая проницаемость кристаллического кварца при X = 300 м равна 4.45 для направления, перпендикулярного к оптической оси, и 4.34 для направления, параллельного оптической оси [21].

При наличии дефектов оптические и электрические свойства материалов существенно изменяются.

В [22] рассмотрен собственный дефект в диоксиде кремния методом функционала плотности в кластерном приближении. Рассмотрены четыре варианта собственных дефектов: трехкоординированный (03=81*) и двухкоординированный (=81:) атомы кремния, однокоординированный атом кислорода (=810*) и кислородная вакансия (=81-81=). Дефект типа 03=81* является парамагнитным в нейтральном состоянии и дает локализованный одноэлектронный уровень в запрещенной зоне, лежащий на 3.5 эВ выше потолка валентной зоны. Такой дефект называется ¿'-центром, наблюдаемом методом электронного парамагнитного резонанса [23]. Дефекты типов =81: и =81-81= играют роль дырочной ловушки, что ответственно за накапливание положительных зарядов в «металл-оксид-полупроводник»-приборах; причем дефект типа =81-81= соответствует поглощению при энергии 7.6 эВ [24, 25], а дефект типа =81: соответствует поглощению при энергии 5.0 эВ и двум зонам люминесценции с энергиями 2.7 и 4.4 эВ [25,26-28]. В отличие от этого дефект типа =8Ю* является электронной ловушкой, что служит для объяснения природы пиков, расположенных на 2.4-2.5 эВ ниже границы проводимости, наблюдаемых в экспериментах по деполяризации оксида [29]. Такой дефект дает полосы поглощения при 2.0 и 4.75 эВ.

Особенности примесных дефектов в модификациях 8Ю2 изучены в следующих работах. В [30] исследовано влияние дефекта внедрения азота в слое 8Ю2 толщиной 300 нм на электрофизические свойства структур «кремний-на-изоляторе». При этом ионы 1Ч+ имплантированы в двух режимах: 1) - энергия ионов 1Ч+ составляет 40 кэВ, их доза варьировалась в интервале (1—6)-1015 см"2; 2) -доза ионов составляет 3-1015 см"2, их энергия варьировалась в пределе 20-40

15 2

кэВ. Показано, что при малой концентрации ионов (< 3-10 см') происходят процессы возрастания положительного встроенного заряда в слое 8Ю2 вблизи интерфейса 81/8Ю2 и увеличения плотности поверхностных состояний. Можно уменьшить положительный заряд и плотность поверхностных состояний в 2 раза

по мере увеличения дозы ионов (> 3-Ю15 ем"2) или снижения их энергии. Кроме того, с увеличением дозы ионов азота или с уменьшением их энергии эффективная площадь сечения захвата основных носителей заряда на интерфейсе Si/Si02 уменьшается на 2-К5 порядка величины. Такой эффект объясняется взаимодействием между атомами N и избыточными атомами Si вблизи интерфейса Si/Si02 и удалением дырочных ловушек типа Si-Si связей, а также насыщением оборванных связей на границе сращивания.

Имплантация в структуре «кремний-на-изоляторе» других ионов (атомов), например, Ge+, Si+, Ar+, Nd3"1", Ag, Au, В, С, P рассмотрена в [31-40]. В [31] методом вторично-ионной масс-спектрометрии измерили интенсивность имплантационных атомов германия 74Ge в слое Si02 и построили профиль их распределения по глубине в пластинке «кремний-на-изоляторе». Энергия ионов Ge+ составляет 40 кэВ, их доза равна 1 -1016 см"2. Наблюдался аномально высокий перенос и накопление атомов германия у интерфейса Si/Si02, удаленного от границы сращивания на расстояние ~ 400^-450 нм, с концентрацией, превышающей их концентрации перед этим «всплеском» на 2 порядка. В [41] показано, что в пленке Si02 атомы Ge и Si являются центрами люминесценции в синей и оранжевой областях.

Среди исследований примесных дефектов в Si02 большой интерес представляют и теоретические работы, особенно те, которые относятся к дефектам замещения.

В [42] проведено теоретическое исследование на основе теории функционала плотности электронных характеристик кристобалита с дефектом замещения атомов кислорода атомами фтора. Показано, что дефект приводит к образованию дополнительных состояний электронов как в щели между валентными подзонами, так и в нижней половине запрещенной зоны диоксида кремния. По мнению авторов с последними состояниями связаны электронные ловушки, способные захватывать избыточные электроны при контакте рассмотренных систем с другими системами. Эти результаты служат для объяснения наблюдаемого в экспериментах эффекта накопления отрицательного заряда в диэлектрическом

слое структур «металл-оксид-полупроводник»/«кремний-на-изоляторе» до облучения [43].

В [44] также использовался метод теории функционала плотности для исследования влияния примесных ионов титана и циркония на атомную и электронную структуру нанопористого диоксида кремния в виде поверхности (111) объемного p-кристобалита. Атомы Ti и Zr замещены в двух положениях: (OH)-X-(OSi)3 и X-(OSi)4, где X=Ti, Zr, и с концентрацией X/Si=l/15. Сравнивая полные энергии атомных систем, автор сделал вывод, что ионам Ti4+ и Zr4+ выгоднее находиться в положении X-(OSi)4, что согласуется с мнением авторов [45]. Существует и другое мнение. Авторы [46] утверждают, что конфигурация (OH)-Ti-(OSi)3 является более выгодной, чем Ti-(OSi)4. Однако по данным по спектроскопии ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения и рентгеновской спектроскопии тонкой структуры протяженного поглощения Ti и Zr могут находиться в обоих положениях. По результатам [44] при внедрении ионов Ti4f и Zr4f ширина запрещенной зоны уменьшается на 0.51 и 0.04 эВ соответственно.

Итак, присутствие дефектов существенно влияет на электрические, оптические и другие свойства диоксида кремния.

1.3. Модель молекулярного кластера с замыканием концевых атомов

одновалентными псевдоатомамц

В квантовой механике и квантовой химии для описания электронной структуры твердых тел широко применяют молекулярные модели - кластерные модели и модели с циклическими условиями [47-49]. Применение этих моделей оказалось эффективным для изучения как совершенных, так и несовершенных твердых тел, в частности, широкощелевых твердых тел с глубокими центрами. Основанием применения молекулярных моделей является то, что при расчете различных характеристик как молекулы, так и кристаллов рассматривают систему электронов и ядер, взаимодействия которых между собой определяют ее свойства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Тхи Ша, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Xu, Y. Electronic and optical properties of all polymorphic forms of silicon dioxide / Y. Xu, W.Y. Ching // Phys. Rev. B. - 1991. - Vol. 44, N 20. - P. 11048-11059.

2. Wiech, G. X-ray emission bands and electronic structure of crystalline and vitreous silica (Si02) / G Wiech , E Z Kurmaev // Journal of Physics С Solid State Physics. -1985. - Vol. 18, N 22. - P. 4393-4402.

3. Силинь, A. P. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02 / А. Р. Силинь, А. Н. Трухин. - Рига: Зинатне, 1985.-245 с.

4. Литинский, А.О. Энергетический спектр электронов в широкощелевых одномерных структурах с регулярными дефектами / А.О. Литинский, Тхи Ша Нгуен // Наукоёмкие технологии. - 2013. - Т. 14, № 4. - С. 19-25.

5. Литинский, А.О. Electron energy spectrum and peculiarities of optical absorption in single-layer 2D structures based on silicon dioxide with surface functional groups / А.О. Литинский, Тхи Ша Нгуен // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. - 2014. - Vol. 8, N. 3. - C. 549-556.

6. Литинский, А.О. Электронные ловушки в одномерных диэлектрических структурах с дефектами замещения электроноакцепторными группами / А.О. Литинский, Тхи Ша Нгуен // Изв. ВолгГТУ. Серия «Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь». Вып. 5: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 6. - С. 20-25.

7. Литинский, А.О. Энергетический спектр электронов и особенности оптического поглощения однослойных гидроксисилоксановых структур с дефектами замещения силанольных групп электронодонорными атомами / А.О. Литинский, Тхи Ша Нгуен // Известия ВолгГТУ. Серия «Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь». Вып. 9: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2014.-№ 10 (137).-С. 16-22.

8. Литинский, А.О. Электронно-энергетический спектр и спектр оптического поглощения конечнослойных наноразмерных структур на основе диоксида кремния. Модельный квантово-механический расчет / Литинский А.О., Нгуен

Тхи Ша // Известия ВолгГТУ. Сер. Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь. Вып. 10. - Волгоград, 2014. -№ 26 (153). - С. 31-35.

9. Литинский, А.О. Энергетический спектр электронов в диэлектрических линейных структурах с регулярными дефектами замещения / Литинский А.О., Нгуен Тхи Ша // Нанотехнологии и наноматериалы: современное состояние и перспективы развития в условиях Волгоградской области : матер. 3-й всерос. науч.-техн. конф. (г. Волгоград, 22-23 дек. 2010) / Администрация Волгогр. обл., Волгогр. гос. ун-т. - Волгоград, 2011. - С. 220-229.

10. Литинский, А.О. Сравнительный анализ электронно-энергетических и оптических характеристик однослойных двумерных гидроксилоксановых структур, рассчитанных по ОБТ-схеме с обменно-корреляционными функционалами РВЕ- и РВЕзо1-типа / Литинский А.О., Нгуен Тхи Ша // Физико-математическое моделирование систем: матер. XII междунар. семинара (г. Воронеж, 27 июня 2014 г.) / ФГБОУ ВПО «Воронежский гос. техн. ун-т», Ин-т проблем химической физики РАН. - Воронеж, 2014. - Часть

1.-С. 97-104.

11. Литинский, А.О. Квантово-механические расчеты электронно-энергетических и оптических характеристик двумерных гидроксисилоксановых структур с дефектами замещения гидроксидной группы / Литинский А.О., Нгуен Тхи Ша // Физико-математическое моделирование систем: матер. XIII междунар. семинара (г. Воронеж, 28-29 ноября 2014 г.) / ФГБОУ ВПО «Воронежский гос. техн. ун-т», Ин-т проблем химической физики РАН. - Воронеж, 2014. - Часть

2.-С. 119-124.

12. Нгуен, Тхи Ша. Электронные ловушки в полигидроксисилоксановых цепочках (наночастицах) с дефектами замещения группами >В-ОН, >А1-ОН, >Са-ОН, >1п-ОН / Нгуен Тхи Ша, Литинский А.О. // Тезисы докладов юбилейного смотра-конкурса научных, конструкторских и технологических работ студентов ВолгГТУ, Волгоград, 11-14 мая 2010 г. / ВолгГТУ, Совет СНТО. -Волгоград, 2010. - С. 14-15.

}

13. Нгуен, Тхи Ша. Электроноакцепторные состояния в широкощелевых наночастицах полигидроксисилоксанов с дефектами замещения силоксановых групп на группы > Э-ОН (Э=В; А1; ва; 1п) / Нгуен Тхи Ша, Ялтинский А.О. // ВНКСФ-16 : матер, шестнадцатой всерос. науч. конф. студентов-физиков и молодых учёных (г. Волгоград, 22-29 апр. 2010 г.) : информ. бюллетень / Ассоциация студ.-физиков и мол. учёных России [и др.]. - Екатеринбург; Волгоград, 2010. - С. 212-213.

14. Нгуен, Тхи Ша. Энергетический спектр электронов в одномерных диэлектрических структурах с регулярными дефектами изовалентпого замещения / Нгуен Тхи Ша, Литинский А.О. // Тезисы докладов смотра-конкурса научных, конструкторских и технологических работ студентов ВолгГТУ, Волгоград, 10-13 мая 2011 г. / ВолгГТУ, Совет СНТО. - Волгоград, 2011.-С. 10.

15. Нгуен, Тхи Ша. Энергетический спектр электронов в двумерных гидроксисилоксановых структурах с регулярными дефектами замещения / Нгуен Тхи Ша, Литинский А.О. // Материалы восемнадцатой всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых учёных ВНКСФ - 18 (29 марта - 5 апреля 2012 г.) : инф. бюллетень : тез. докл. / Ассоциация студентов-физиков и молодых учёных России [и др.]. - Красноярск, 2012. - С. 226-227.

16. Нгуен, Тхи Ша. Особенности электронно-энергетического спектра двумерных силоксановых структур с дефектами замещения атомов кремния / Нгуен Тхи Ша, Литинский А.О. // XVIII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 5-8 нояб. 2013 г.: тез. докл. / Правительство Волгогр. обл., Совет ректоров вузов, Волгогр. гос. ун-т. - Волгоград, 2013. - С. 24-26.

17. Нгуен, Тхи Ша. Влияние дефектов замещения атомов атомами третьей группы на электронно-энергетические характеристики двумерных силоксановых структур / Нгуен Тхи Ша, Литинский А.О. // Двадцатая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых учёных (ВНКСФ-20), г. Ижевск, 27 марта - 3 апреля 2014 г.: инф. бюллетень : матер.

конф. (тез. докл.) / УрО РАН, Ассоциация студентов-физиков и молодых учёных России, Ижевский гос. техн. ун-т им. М.Т. Калашникова [и др.]. -Ижевск, 2014.-С. 184-185.

18. Карлин, А. В. Химия и технология кремнийорганических эластомеров / А. В. Карлин [и др.]; [под ред. проф. В. О. Рейсфельда]. - Д.: Химия, 1973. - 176 с.

19. Воронков, М. Г. Силоксановая связь / М. Г. Воронков, В. П. Милешкевич, Ю. А. Южелевский. - Новосибирск: Наука, 1976. -413 с.

20. Закис Ю. Р. Простейшие термические дефекты в стеклах. - В кн.: Физика и химия стеклообразующих систем. Рига, 1980, вып. 7. - С. 3-36.

21. Герасименко, Н. Кремний - материал наноэлектроники / Н. Герасименко, Ю. Пархоменко. - М.: Техносфера, 2007. - 352 с.

22. Численное моделирование собственных дефектов в Si02 и Si3N4 / В. А. Гриценко [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2001. - Т. 25, № 9. -С.1041-1049.

23. R. С. Hughes. Charge-Carrier Transport Phenomena in Amorphous Si02: Direct Measurement of the Drift Mobility and Lifetime // Phys. Rev. Lett. - 1973. - Vol. 30.-P. 1333-1336.

24. Skuja, L. Optically active oxygen-deficiency-related centers in amorphous silicon dioxide // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1998. - Vol. 238. - P. 16-48.

25. Pacchioni, G. Ab initio theory of optical transitions of point defects in Si02 / G. Pacchioni, G. Ierano // Phys. Rev. B. - 1998. Vol. 57. - P. 818-832.

26. Radzig, V. A. Point defects in disordered solids: Differences in structure and reactivity of the (=Si-0)2Si: groups on silica surface / J. Non-Cryst. Solids. - 1998.-Vol.239. P. 49-56.

27. Pacchioni, G. Optical transitions and EPR properties of two-coordinated Si, Ge, Sn and related H(I), H(II), and H(III) centers in pure and doped silica from ab initio calculations / G. Pacchioni, R. Ferrario // Phys. Rev. В . - 1998. - Vol. 58. - P. 6090-6096.

28. Cathodoluminescence and photoluminescence of amorphous silicon oxynitride / V.A. Gritsenko [et all] // Microelectronics Reliability. - 1999. - Vol. 39. - P. 551720.

29. Kapoor, V. J. Energy and spatial distribution of an electron trapping center in the MOS insulator // V. J. Kapoor, F. J. Feigl, S. R. Butler // J. Appl. Phys. - 1997. -Vol. 48.-P. 739-749.

30. Тысченко, И. E. Структуры кремний-на-изоляторе с азотированным захороненным слоем Si02: метод создания и свойства / И. Е. Тысченко, В. П. Попов // ФТП. - 2011. - Т. 45, вып. 3. - С. 335-342.

31. Аномальное распределение германия, имплантированного в диэлектрический слой структуры КНИ, после отжига радиационных дефектов / Е. JI. Панкратов [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2014. - Т. 48, вып. 5. - С.631-635.

32. Влияние германия, имплантированного в структуру «диоксид кремния на кремнии», на процессы накопления заряда при воздействии низкоэнергетического стационарного ионизирующего излучения / О.П. Гуськова [ и др.] // Материалы электронной техники. -2012. - №4. - С.28-33.

33. Гриценко, В. А. Квантование электронного спектра и локализация электронов и дырок в кремниевых квантовых точках / В. А. Гриценко, К. С. Журавлев, В. А. Надолинный // Физика твердого тела. - 2011. - Т. 53, вып. 4. - С.803-806.

34. Mota-Pineda, Е. Optical properties of Si nanocrystals self-nucleated onto Si02 surfaces // Superf. Vacio (Superficies у Vacio). - 2012. - Vol. 25, N. 4. - P. 231233.

35. Characterization and Optical Absorption Properties of Plasmonic Nanostructured Thin Films / Ranjgar A. [et al.] // Armenian Journal of Physics. - 2013. - Vol. 6, N 4-P. 198-203.

36. Structure transition, formation, and optical absorption property study of Ag/Si02 nanofilm by sol-gel method / Li Yan [et al.] // Journal of Materials Research. -2012. - Vol. 27, N 24. - P. 3141-3146.

37. Optical properties of Nd3+:Si02 Prepared via Sol-Gel / M. A. Hamzah [et al.] // International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management (IJAIEM).- 2014. - Vol. 3, N 5. - P. 495-499.

38. Optical evaluation of doping concentration in Si02 doping source layer for silicon quantum dot materials / T. Zhang [et al.] // EPJ Photovoltaics. - 2011. - Vol. 2. - P. 25001-25004.

39. Stolojan, V. The Dielectric Properties of Co-Implanted Si02 Investigated Using Spatially-Resolved EELS / V. Stolojan, W. Tsang, S. R. P. Silva // Microscopy of Semiconducting Materials. - 2008. - Vol. 120. - P. 341-344.

40. Electron field emission properties of Co quantum dots in Si02 matrix synthesised by ion implantation / W.M. Tsang [et al.] // Ultramicroscopy. - 2007. - Vol. 107, N 9. -P. 819-824.

41. Качурин, Г. А. Коротковолновая фотолюминесценция слоев Si02, имплантированных большими дозами ионов Si+, Ge+ и Аг+ / Г.А. Качурин [и др.] // ФТП. - 1998. - Т. 32, №4. _ с. 439-444.

42. Расчеты электронной структуры диоксида кремния, модифицированного фтором / О. П. Гуськова [и др.] // Вестник нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2013. -№ 1. - С. 43-47.

43. Никифоров А.Ю., Телец В.А., Чумаков А.И. Радиационные эффекты в КМОП ИС / А.Ю. Никифоров, В.А. Телец, А.И. Чумаков. - М.: Радио и связь, 1994. -165 с.

44. Чибисов, А. Н. Моделирование атомной и электронной структуры мезопористого Si02, содержащего ионы Ti4+, Zr4+ / А. Н. Чибисов, М. А. Чибисова // Журнал технической физики. - 2011. - Т. 81, № 4. -,С. 138-140.

45. Characterization of the Local Structures of Ti-MCM-41 and Their Photocatalytic Reactivity for the Decomposition of NO into N2 and 02 / Y. Hu [et al.] // J. Phys. Chem. B. - 2006. -Vol. 110, N 4. - P. 1680-1685.

46. Understanding the Vibrational and Electronic Features of Ti(IV) Sites in Mesoporous Silicas by Integrated Ab Initio and Spectroscopic Investigations / G. Tabacchi [et al.] // J. Phys. Chem. C. - 2007. - Vol. 111. - P. 4946-4955.

47. Полл, Дж. А. Квантово-химические модели / Дж. А. Полл // Успехи физических наук. - 2002. - Т. 172, №3. - С. 349-356.

48. Эварестов, Р. А. Молекулярные модели точечных дефектов в широкощелевых твердых телах [Текст]: научное издание / Р. А. Эварестов, Е. А. Котомин, А. Н. Ермошкин. - Рига: Зинатне, 1983. - 287 с.

49. Эварестов, Р. А. Квантовохимические методы в теории твёрдого тела / Р. А. Эварестов. Изд. Ленинградского университета, 1982. - 280с.

50. Martin R.M. Electronic Structure. Basic theory and practical methods. - New York: Cambridge University Press. - 2004. - 624 p.

51. Koch, W. A Chemist's Guide to Density Functional Theory / W. Koch, M.C. Holthausen // Weinheim: Wiley-VCH, 2001. - 293 p.

52. Кон, В. Электронная структура вещества - волновые функции и функционалы плотности / В. Кон // Успехи Физических Наук. - 2002. - Т. 172, №3. - С. 336348.

53. Hohenberg, P. Inhomogeneous Electron Gas / Hohenberg P., Kohn W // Physical Review. - 1964.-Vol. 136,№3.-P. 864-871.

54. Thomas, L.H. The calculation of atomic fields / L. H. Thomas // Proc. Cambridge Philos. Soc. - 1927. - Vol. 23. - P. 542-548.

55. Fermi, E. Un Metodo Statistico per la Determinazione di alcune Prioprieta dell Atomo / E. Fermi // Rend. Accad. Naz. Lincei. - 1927. - Vol. 6. - P. 602-607.

56. Hartree, D. R. The wave mechanics of an atom with a non-coulomb central field. I. Theory and methods / D. R. Hartree // Proc. Cambridge Philos. Soc. - 1928. Vol. 24. -P. 89-110.

57. Fock, V. Naherungsmethode zur Losung des quantenmechanischen Mehrkarperproblems / V. Fock // Z. Phys. - 1930. -Vol. 61.-С 126-148.

58. Kohn, W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn, L.J. Sham // Physical Review Letters. - 1965. - Vol. 140, № 4. - P. 1133-1138.

59. Wigner, E. P. Effects of electron interaction on the energy levels of electrons in metals // Transactions of the Faraday Society. - 1938. - Vol. 34. - P. 678-685.

60. Jones, R. О. The density functional formalism, its applications and prospects / R. O. Jones, O. Gunnarsson // Rev. Mod. Phys. - 1989. - Vol. 61. - P. 689-746.

61. Gunnarsson, O. Exchange and correlation in atoms, molecules, and solids by the spin-density-functional formalism // O. Gunnarsson and В. I. Lundqvist // Phys. Rev. В. - 1976. Vol. 13.-P. 4274-4298.

62. Polymorphism in silica studied in the local density and generalized-gradient approximations / Th Demuth [et al.] // J. Phys.: Condens. Matter. - 1999. - Vol. 11. -P. 3833-3874.

63. Dewhurst, J. K. High-pressure phases of Si02 using local-density dnd generalized-gradient approximations / J. K. Dewhurst, J. E. Lowther, and L. T. Madzwara // Phys. Rev. B. - 1997. - Vol. 55. - P. 11003 -11005.

64. Szabo, A. Modern quantum chemistry: Introduction to advanced electronic structure theory / A. Szabo, N. S. Ostlund. - Mineola, N.Y.: Dover Publications, 1996. - 480 P-

65. Fuchs, M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of polyatomic systems using density-functional theory / M. Fuchs, M. Scheffler // Сотр. Phys. Commun. - 1999. - Vol. 119. - P. 67.-165

66. Perdew, J.P. Generalized Gradient Approximation Made Simple / Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 77, № 18. - P. 3865-3868.

67. Restoring the Density-Gradient Expansion for Exchange in Solids and Surfaces / J. P. Perdew [et al.] // Physical Review Letters. - 2008. - Vol. 100. - P. 136406.

68. Siesta [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://departments.icmab.es/leem/siesta/, дата обращения 09.2011.

69. The SIESTA method for ab initio order-N materials simulations / J.M. Soler [et al.] // J. Phys.: Condens. Matter. - 2002. - Vol. 14, N 11. - P. 2745-2779.

70. The SIESTA method; developments and applicability / E. Artacho [et al.] // J. Phys.: Cond. Matter. - 2008. - Vol. 20. - P. 1-6.

71. Troullier, N. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations / Troullier N., Martins J.L. // Physical Review B. - 1991. - Vol. 43, № 3. - P. 1993-2006.

72. Kleinman, L. Efficacious Form for Model Pseudopotentials / Kleinman L., Bylander D.M. // Physical Review Letters. - 1982. - Vol. 48, № 20. - P. 14251428.

73. Краснов, К. С. Молекулярные постоянные неорганических соединений / К. С. Краснов [и др.]. - Л.: Химия, 1979. - 448 с.

74. Пенкаля, Т. Очерки кристаллохимии. - Л.: Химия, 1974. -496 с.

75. Кребс, Г. Основы кристаллохимии неорганических соединений. - М.: Мир, 1971.-304 с.

76. Казимиров, А. И. Исследование гетероструктур на основе слрев с широкой запрещенной зонй / А. И. Казимиров, Ю. В. Сахаров, П. Е. Троян // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2010. - № 1-2. - С. 201-203.

77. One-Dimensional Si/Si02 Photonic Crystals Filter for Thermophotovoltaic Applications / S.G. Babiker [et al.] // WSEAS Transactions on Applied & Theoretical Mechanics. - 2014. - Vol. 9. - P. 97-103.

78. Thermophotovoltaic Emitters Based on a One-Dimensional Metallic-Dielectric Multilayer Nanostructures / S.G .Babiker [et al.] // Journal of Electronics Cooling and Thermal Control. - 2014. - Vol. 4, N 1. - P. 39-48.

79. The General Atomic and Molecular Electronic Structure System (GAMESS) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.msg.ameslab.gov/gamess/, дата обращения 09.2010.

80. General atomic and molecular electronic structure system / M. W. Schmidt [et al.] // J. Comput. Phys.- 1993.-Vol. 14,№11.-P. 1347-1363.

81. Gordon, M. S. Chapter 41 - Advances in electronic structure theory: {GAMESS} a decade later / M. S. Gordon, M. W. Schmidt // Theory and Applications of Computational Chemistry / Ed. by С. E. Dykstra, G. Frenking, K. S. Kim, G. E. Scuseria. - Amsterdam: Elsevier, 2005. - P. 1167-1189.

82. Stewart, R. F. Small Gaussian Expansions of Slater-Type Orbitals / R. F. Stewart // J. Chem. Phys. - 1970. - Vol. 52. - P. 431 -440.

83. Becke, A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange / A. D. Becke // J. Chem. Phys. - 1993. - Vol. 98, № 7. - P. 5648-5652.

84. Lee, C. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density / C. Lee, W. Yang, R. G. Parr // Phys. Rev. B. -1988. - Vol. 37, № 2. - P. 785-789.

85. Брытов, И.А. Рентгеноспектральное исследование электронного строения окислов кремния и алюминия // И. А. Брытов, Ю. Н. Ромащенко // ФТТ. -1978.

- Т. 20, вып. 3. - С.664-671.

86. Short Range Order and the Nature of Defects and Traps in Amorphous Silicon Oxynitride Governed by the Mott Rule/ V. A. Gritsenko [et al.] // Phys. Rev. Lett. -1998.-Vol. 81. P. 1054-1057.

87. Moreno, J. Optimal meshes for integrals in real- and reciprocal-space unit cells / J. Moreno, J. M. Soler // Phys. Rev. B. - 1992. - Vol. 45. - P. 13891-13898

88. Литинский, A.O. Electron energy spectrum and peculiarities of optical absorption of double-walled carbon nanotubes doped by alkali metals atoms / Литинский A.O., Камнев B.B. // The European Physical Journal B. - 2013. - Vol. 86, No. 5. -C. 219-223.

89. Ab initio study of Cu diffusion in a-cristobalite / M Zeleny [et al.] // New J. Phys. -2012. - Vol. 14. - P. 113029-113050.

90. Marder M.P. Condensed matter physics. - New York: John Wiley & Sons, Inc., 2000. - 898 p.

91. Stephenson, D. A. X-ray photoelectron spectroscopy of silica in theory and experiment / D.A. Stephenson, N.J. Binkowski // Journal of Non-Crystalline Solids.

- 1976. - Vol. 22, N 2. - P. 399^121.

92. Trukhin, A. N. Investigation of the photoelectric and photoluminescent properties of crystalline quartz and vitreous silica in the fundamental absorption region. A model for electronic structure and migration of energy in Si02 / A. N. Trukhin // Physica Status Solidi (b). - 2006. - Vol. 86, N 1. - P. 67-75.

93. Interaction between graphene and the surface of Si02/ X.F. Fan [et al.] // J. Phys.: Condens. Matter. - 2012. - Vol. 24. - P. 305004-305013.

94. Чибисов, А. Н. Кваитово-мехаиические расчеты влияния примесных атомов Ti и Zr на электронную структуру нанопористой силикатной матрицы [Текст] / А. Н. Чибисов // Российские нанотехнологии. - 2011. - Т. 6, № 3-4. - С. 28-30.

95. Sevik, С. Theoretical study of the insulating oxides and nitrides: Si02, GeC>2, A1203, Si3N4, and Ge3N4/ C. Sevik_ and C. Bulutay // Journal of Materials Science. - 2007. -Vol. 42.-P. 6555-6565.

96. Ramos, L. E. Quasiparticle band structures and optical spectra of P-cristobalite Si02 / L. E. Ramos, J. Furthmuller, and F. Bechsted // Physical review B. - 2004. - Vol. 69.-P. 085102- 085109.

97. Perdew, J. P. Physical Content of the Exact Kohn-Sham Orbital Energies: Band Gaps and Derivative Discontinuities/ J. P. Perdew and M. Levy // Phys. Rev. Lett. -1983.-Vol. 51.-P. 1884-1887.

98. Perdew, J. P. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems / J. P. Perdew, A. Zunger // Phys. Rev. B. - 1981. - Vol. 23. - P. 5048-5079.

99. Ciofini, I. Self-interaction error in density functional theory: a mean-field correction for molecules and large systems / I. Ciofini, C. Adamo, H. Chermette // J. Chem. Phys. - 2005. - Vol. 309. - P. 67-76.

100. Литинский, А.О. Электронно-энергетические и оптические характеристики двумерных графен-боронитридных структур / Литинский А.О., Та Динь Хиен // Химическая физика. - 2014. - Т. 33, № 11. - С. 26-31.

101. Shklyaev, A. A. Epitaxial Ge Growth on Si(lll) Covered with Ultrathin Si02 Films / A. A. Shklyaev, K. N. Romanyuk, A. V. Latyshev // Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology. - 2013. - Vol. 3. - P. 195-204.

102. Ultrathin Si02 film growth on Si by highly concentrated ozone / S. Ichimura [et al.] // Thin Solid Films. - 2000. - Vols. 377-378. - P. 518-524.

103. Мутилин, С. В. Показатель преломления тонкой однородной пленки Si02 [Текст] / С. В. Мутилин, Т. Хасанов // Оптика и спектроскопия. - 2008. - Т. 105, №3.-С. 505-510.

104. Транспорт заряда в нанокомпозитных структурах кремний-8Ю2, кремний-ТЮ2 [Текст] / Ю. С. Мнлованов [и др.] // Физика и техника полупроводников. -2014.-Т. 48, вып. 10.-С. 1370-1376.

105. Gao, L. Refractive index determination of Si02 layer in the UV/Vis/NIR range: spectrophotometric reverse engineering on single and bi-layer designs / L. Gao, F. Lemarchand, M. Lequime // Journal of the European Optical Society Rapid Publications .-2013.-Vol .'8.-P. 13010-13017.

106. Battisha, I. Physical Properties of Nano-Composite Silica-Phosphate Thin Film Prepared by Sol Gel Technique /1. Battisha, A. E. Nahrawy // New Journal of Glass and Ceramics.-2012.-Vol. 2,N l.-P. 17-22.

107. Емельянов, A. M. Влияние плотности поверхностных состояний на фотолюминесценцию Si-Si02-CTpyKTyp при комнатной температуре в области зона-зонной рекомбинации кремния / А. М. Емельянов, Н. А. Соболев, S. Pizzini // Физика и техника полупроводников . - 2002 . - Т. 36, № 11. - С. 13071309.

108. Водзинский, В.Ю. Влияние углеродосодержащих примесей на электрофизические характеристики плёнок диоксида кремния, полученных PECVD методом / В.Ю. Водзинский // Труды нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. - 2014. -№2. - С. 222-230.

109. Isomorphic Substitution and Postsynthesis Incorporation of Zirconium into MCM-48 Mesoporous Silica / Morey M. S. [et al.] // J. Phys. Chem. B. - 1999. -Vol. 103. № 12 - P. 2037-2041.

110. Optical absorption induced by UV laser radiation in Ge-doped amorphous silica probed by in situ spectroscopy / F. Messina [et al.] // Physica Status Solidi (C). -2007.-Vol. 4.-P. 1143-1146.

111. Optical evaluation of doping concentration in Si02 doping source layer for silicon quantum dot materials / T. Zhang [et al.] // EPJ Photovoltaics. - 2011. - Vol. 2. - P. 25001-25004.