Физико-технологические аспекты управляемого роста нитевидных нанокристаллов полупроводников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Свайкат Нада

• Свайкат Нада
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Свайкат Нада

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. Состояние проблемы управляемого роста нитевидных нанокристаллов и перспективы их применения в солнечной фотовольтаике (обзор литературы)

1.1. Современное состояние проблемы понимания механизма роста нитевидных нанокристаллов пар-жидкость-кристалл

1.2. Состояние исследований процессов роста нитевидных нанокристаллов.

1.3. Перспективы применения нитевидных кристаллов в фотовольтаике

1.3.1. Солнечные элементы на основе нитевидных кристаллов

1.3.2. Просветляющие и светоулавливающие покрытия

1.4. Формулировка цели работы и постановка задач исследования. 69 ГЛАВА 2. Объект, установки, материалы и методики синтеза и исследования 75 свойств нитевидных нанокристаллов.

2.1. Объект и предмет исследований

2.2. Установки, материалы и методики синтеза и исследования свойств 76 нитевидных нанокристаллов.

2.2.1. Установка для выращивания нитевидных кристаллов

2.2.2. Особенности подготовки ростовых подложек

2.2.3. Нанесение металла-катализатора. 76 2.2.4. Морфологические и структурные исследования

2.2.5. Методика исследования оптических и фотоэлектрических

характеристик фотоэлектрических структур

ГЛАВА 3. Фундаментальные основы механизма роста нитевидных нанокристаллов при фазовом переходе пар-жидкая капля-кристалл. 89 3.1. Адгезионное взаимодействие расплавов металлов - катализаторов с поверхностью кремния. 89 3.1.1. Экспериментальные данные по смачиваемости и контактному

взаимодействию в системе металл-кремний

3.1.2. Морфологические особенности роста нитевидных

нанокристаллов при различном адгезионном взаимодействии

жидкого металла с кремнием

3.2. Теоретическое приближение для нуклеации, связанной с работой

адгезии между каталитической жидкостью и кристаллом

3.3. Физическая природа нуклеационного механизма роста нитевидных Нанокристаллов

3.3.1. Рост кристаллов при слабой адгезии (несмачивающая мода)

3.3.1.1. Нуклеация на границе трехфазного контакта и рост

нитевидных нанокристаллов с поперечной сингулярной гранью

3.3.1.2. Взаимосвязь угла контакта капли катализатора на вершине нитевидного кристалла и краевого угла на протяженной подложке

3.3.1.3. Движущая сила и источник ступеней.

3.3.1.4. Анализ механизмов атомно-молекулярных процессов роста

3.3.2. Рост кристаллов при сильной адгезии (смачивающая мода)

3.3.2.1. Нуклеация на регулярных местах поверхности нитевидного нанокристалла под каплей катализатора

3.3.2.2. Рост кристаллов с искривленной торцевой поверхностью

3.4. Фундаментальная неопределенность краевого угла капли катализатора на вершине нитевидного нанокристалла

3.5. Влияние контактного угла капли катализатора на равновесные свойства трехфазной системы

3.6. Механизм самостабилизации поперечного сечения

3.7. Наноразмерный ростовой эффект 151 ГЛАВА 4. Принципы, методы и технологический регламент управляемого роста и возможности применения в качестве светоулавливающих структур 156 4.1. Предлагаемые физико-технологические принципы при формировании упорядоченных систем эпитаксиальных структур полупроводников

4.2. Метод получения ориентированных систем острийных нитевидных

нанокристаллов кремния

4.3. Получение нитевидных нанокристаллов кремния постоянного

диаметра

4.4. Применение острийных нитевидных кристаллов в фотовольтаике

4.4.1. Изготовление тестовых структур фотопреобразователей с

высокой светопоглощающей способностью

4.4.2. Оптические и фотоэлектрические характеристики тестовых

структур фотопреобразователей

4.4.2.1. Спектральная характеристика коэффициента отражения

систем острийных нитевидных кристаллов

4.4.2.2. Фотоэлектрические характеристики тестовых структур фотопреобразователей

4.5. Разработка лабораторного технологического регламента изготовления модифицированных нитевидными нанокристаллами 171 фотоэлектрических структур солнечных элементов

4.6. Разработка проекта технических условий 171 Основные результаты работы и выводы 173 Список литературы 177 ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт внедрения 198 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Лабораторный регламент технологического процесса изготовления модифицированных нитевидными нанокристаллами фотоэлектрических структур солнечных элементов 199 ПРИЛОЖЕНИЕ В Проект технических условий

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-технологические аспекты управляемого роста нитевидных нанокристаллов полупроводников»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В последнее годы в мире наблюдается «бум» исследовательского интереса к нитевидным нанокристаллам (ННК). С 2005 года количество публикаций в этой области ежегодно удваивается. Подавляющее число статей по ННК не старше десяти лет. Поэтому, на первый взгляд, может показаться, что исследовательское поле ННК - молодая наука. Однако это не так. Исследования таких кристаллов имеют достаточно длительный инкубационный период. Первые результаты по изучению кремниевых вискеров появились еще в конце 50-х годов прошлого века. В настоящее время термин «вискер» почти исчез. Вместо него появились термины «нитевидный нанокристалл» или «нанопроволока» («namwire»). ННК представляют собой твердотельные стержни с диаметрами от единиц нанометров до 100 нм и более, состоящие из одного или нескольких материалов и имеющие очень высокое аспектное отношение длина/диаметр. ННК отличаются не только характерной одномерной формой, но и высоким совершенством структуры. Наиболее типичен рост ННК полупроводников. Специфическая анизотропная форма, высочайшее структурное совершенство и практически идеальная поверхность таких кристаллов придает им целый ряд уникальных физических свойств и открывает путь для дизайна (инженерии) материалов на наномасштабном уровне.

Всплеск интереса к полупроводниковым ННК в последнее время связан с перспективами создания на их основе различных изделий электроники: одноэлектронных быстродействующих устройств, многоканальных полевых транзисторов с оболочковым затвором, обладающих сверхнизким энергопотреблением, эмиттеров с холодной эмиссией электронов, модулей оперативной памяти с высокой плотностью записи информации, высокоострийных кантилеверов для зондовой микроскопии, поверхностно-развитых электродов электрохимических источников тока, химико-биологических сенсоров, оптоэлектронных приборов, электронно-механических

систем и т.д. Но особенно актуальна стратегия использования ННК в кремниевых солнечных элементах (СЭ).

Непревзойденные характеристики и свойства ННК обусловлены нестандартным методом их синтеза пар^жидкость^кристалл (ПЖК) и наблюдаемыми размерными эффектами. ПЖК - единственный известный в природе пример кристаллизации, когда в процессе одновременно участвует более двух фаз. И по этой причине механизм роста ННК сложный и малопонятный.

ННК являются весьма перспективными объектами для формирования бездислокационных ненапряженных гетероструктур, поскольку способствуют эффективной релаксации упругих напряжений. Следует сказать, что в отсутствие энергетических препятствий к формированию самосогласованных гетероструктур на первый план выходят проблемы управляемого роста ННК с воспроизводимыми геометрическими и электрофизическими характеристиками.

Однако, несмотря на огромный интерес к контролю и регулированию роста и на все предпринимаемые усилия, добиться управляемого и хорошо воспроизводимого роста ННК пока не удается. Так, например, в случае

радиальной периодической неустойчивости ННК в местах перетяжек имеется повышенное количество включений и неоднородно распределена примесь. По-видимому, не сами перетяжки являются причиной образования дефектов, а изменение поперечного размера ННК свидетельствует об отклонении условий выращивания от стационарных. Поэтому выращивание ННК постоянного диаметра является в известной степени гарантией протекания процесса кристаллизации в стабильных условиях. Поэтому возникает проблема стабилизации поперечного сечения ННК в процессе роста.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время задачи разработки принципов и методов управляемого роста ННК полупроводников решаются исследовательскими группами Либера С.М. (США), Самуэльсона Л. (Швеция), Янга П. (США), Гласа Ф. (Франция), Фукуи Т.

(Япония), Шмидта Ф. (Германия), Дубровского В.Г. (Россия), Цырлина Г.Э. (Россия), Цанга Ц. (Китай), Кима Ю. (Корея) и др. Но важнейшие вопросы, связанные с устойчивым и воспроизводимым ростом, контролем фазы, стабилизацией формы и размеров поперечного сечения ННК остаются нерешенными. Принципиальной проблемой на этом пути является проблема глубокого и единого понимания фундаментальных основ механизма ПЖК-роста.

Диссертация выполнялась в лаборатории нитевидных нанокристаллов ВГТУ по направлению а) из Стратегии научно-технологического развития РФ в рамках госзадания Минобрнауки № 11.2494.2014/К, госбюджетных тем ГБ № 2016.21, ГБ 2019.21, грантов РФФИ №19-33-9021, РНФ №22-22-00449.

Цель работы и задачи исследования.

Цель работы: установление фундаментальных закономерностей, основополагающих механизмов и базовых принципов управляемого роста ННК Si, Ge и твердого раствора SixGel-x применительно к созданию фотоэлектрических структур СЭ с эффективной антиотражающей поверхностью.

В работе поставлены и решены следующие основные задачи:

- установить закономерности смачивания и адгезионного взаимодействия в системах кремний/расплав металла (Ме)-катализатора роста ННК;

- расшифровать физическую природу нуклеационного механизма роста ННК полупроводников в результате комбинированного фазового перехода пар^жидкая капля^кристалл;

- найти решение проблемы понимания фундаментальной неопределенности краевого угла капли катализатора на вершине ННК;

- установить механизмы самостабилизации формы и размеров поперечного сечения ННК в процессе ПЖК-роста;

- разработать принципы, методы и технологический регламент управляемого роста ННК Si, обеспечивающие получение кристаллов Si заданной формы и контролируемого поперечного сечения, применительно к

изготовлению тестовых структур фотоэлектрических преобразователей с антиотражающей структурированной поверхностью.

Объект, предмет, материалы и методы исследований. Объектом исследования являлись образцы ННК Si, Ge и твердого раствора SixGe1-x и др., выращиваемые на Si-подложках c участием частиц металлов-катализаторов Au, Pt, Ni, Pd, Cu, Sn и др. Предметом исследований были законы, управляющие процессами роста ННК полупроводников, связь этих процессов со свойствами образующихся кристаллов и с условиями при которых они протекают. Применялись следующие методы: газофазного осаждения с участием химических реакций (CVD, система Si-H-Q), электронно-лучевой эпитаксии (MВE), металлографии, электронно-зондовой, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, физико-математического моделирования. В отдельных экспериментах разработаны оригинальные методики и своеобразные конструкции для их осуществления. В основу лабораторного регламента положены технологические операции и установки, применяемые в электронной промышленности.

Научная новизна результатов:

- расшифрована физическая природа нуклеационного механизма роста ННК в результате комбинированного фазового перехода пар^-жидкая капля^кристалл, заключающаяся в эффективном снижении активационного барьера зарождения моноатомных слоев на линии трехфазного контакта вследствие ее миграции, индуцированной избытком свободной энергии капли;

- предложен параметрический критерий энергетической выгодности отрыва (отделения) капли Ме-катализатора от ННК в результате процесса гетерогенной нуклеации на трехфазной линии (ТЛ) и на регулярных местах кристаллической поверхности под каплей, характеризующий влияние адгезии жидкого металла к кристаллу и определяющий две моды каталитического роста ННК;

- показано, что в условиях безразличного равновесия на периметре смачивания капля катализатора будет принимать равновесную форму на вершине ННК с углом контакта, который не удовлетворяет условию краевого угла в уравнении Юнга;

- установлен наноразмерный ростовой эффект изменения термодинамического угла роста ННК, определяемый влиянием радиуса кривизны ТЛ на процесс гетерогенного образования малой кристаллической фазы;

- установлено, что растворение Si в жидкофазных каплях Mе-катализаторов ухудшает смачиваемость ими Si-поверхности, а краевой угол резко возрастает;

- показано, что атомная структура границы раздела кристалл/жидкость влияет на рост и морфологию ННК Si, Ge, SixGe1-x и др.: преимущественный рост ННК плотноупакованной гранью семейства {111} объясняется слабой адгезией Ме-катализатора к граням {111} кристалла.

Практическая значимость:

- предложен метод изготовления конусовидных (острийных) ННК Si;

- разработан способ выращивания ННК Si постоянного диаметра (патент RU №2750732 от 01.07.2021 г.);

- разработана последовательность технологических операций (регламент) получения острийных систем ННК Si, используемая для изготовления тестовых структур фотоэлектрических преобразователей с эффективной антиотражающей поверхностью;

- выработаны рекомендации по совершенствованию технологического процесса получения ННК, заключающиеся в том, что при наличии в кристаллизационной системе механизма капиллярной самостабилизации возможно стабильное выращивание кристаллов без применения систем автоматического регулирования.

Внедрение научных результатов.

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИОКР по ГК№ 8109р/12762 ООО «НТЦ нанотехнологии» (акт внедрения № 12 от 05.07. 2021 г. (Приложение А)).

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Физическая природа нуклеационного механизма ПЖК-роста ННК, заключающаяся в эффективном снижении активационного барьера зарождения моноатомных слоев (ступеней) на линии трехфазного контакта за счет компенсации атомами расплава большей части свободной энергии, затрачиваемой на образование ненасыщенных связей растущего кристалла.

2. Критерий энергетической выгодности отрыва (отделения) капли Ме-катализатора от ННК в результате процесса гетерогенной нуклеации на ТЛ и на регулярных местах поверхности под каплей, с помощью которого можно дать оценку того, насколько труднее разорвать (расщепить) каплю Ме-катализатора, чем отделить ее от поверхности кристалла.

3. Принцип фундаментальной неопределенности краевого угла капли катализатора на вершине ННК: в процессе устойчивого роста ННК любая трехфазная система не может находиться в состоянии, при котором угол смачивания капли катализатора на торцевой низкоиндексной грани, примыкающей к ТЛ, в стационарных условиях не отличается от значения краевого угла, точно определяемого уравнением Юнга.

4. Капиллярный механизм самостабилизации формы и размеров поперечного сечения ННК, предполагающий выполнение условия постоянства термодинамического угла роста, существование отрицательной (стабилизирующей) обратной связи и наличие граничных условий реализации капиллярной устойчивости.

5. Наноразмерный ростовой эффект - зависимость термодинамического угла роста (кристаллизации) ННК от радиуса кривизны трехфазной линии.

6. Разработанные принципы, методы и технологический регламент управляемого роста ННК кремния применительно к изготовлению тестовых структур фотоэлектрических преобразователей с эффективной антиотражающей поверхностью.

Степень достоверности и апробация работы. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием широко применяемых экспериментальных методов исследований, повторяемостью результатов, их соответствием с результатами работ других авторов.

Основные результаты работы представлены на следующих научных конференциях и симпозиумах: IV Международная научно-практическая конференция "Комплексные проблемы техносферной безопасности" (Воронеж, 2017), VIII Всероссийская конференции с международным участием «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах, ФАГРАН—2018» (Воронеж, 2018), Национальная научно-практическая конференция «Наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Воронеж, 2019), «International conference mechanisms and non-linear problems of nucleation and growth of crystals and thin films» (Saint-Petersburg, Russia, MGCTF 2019), Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Инновационные материалы и технологии, IMT-2020» (Минск, Беларусь, 2020), VII Всероссийская конференция по наноматериалам (Москва, 2020), XXV Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2021), II Международная конференция «Физика конденсированных состояний, ФКС-2021» (Черноголовка, 2021).

Публикации. Всего опубликовано 15 научных работ, из них 2 - в журналах из перечня ВАК, 7 - в журналах, индексируемых в Scopus и Web of Science. Получен патент РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Общий объем работы

299 страниц. Диссертация включает 106 рисунков, 9 таблиц, список цитируемой литературы из 200 наименований, 3 приложения.

Личный вклад автора. Автором лично или при его непосредственном участии получены основные результаты, отраженные в диссертации. Автор лично анализировал научную литературу и составлял обзор по теме исследований, разрабатывал ростовые методики и методики исследования смачиваемости, предлагал способы получения, участвовал в проведении экспериментов, анализе полученных результатов, написании статей и переводе их на английский язык. Вклад коллег из лаборатории ННК ВГТУ отражен в совместных публикациях.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЯЕМОГО РОСТА НИТЕВИДНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СОЛНЕЧНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ (ОБЗОР)

1.1. Современное состояние проблемы понимания механизма роста нитевидных нанокристаллов пар^жидкость^кристалл

В 2024 году исполняется 60 лет со времени открытия ПЖК-метода роста ННК (Wagner R. S., Ellis W. C. [1]). В 60-х годах прошлого века было впервые обнаружено, что капля жидкого Ме может стимулировать кристаллизацию Si при более низкой температуре, чем температура плавления вещества (рис. 1.1). Следовательно, роль Ме-примесей, включая Au, Ag, Pt, Cu и др., заключается в образовании жидких капель Ме-Si с относительно низкой температурой плавления (рис. 1.2). В процессе выращивания кремниевых ННК были впервые установлены важные для понимания механизма ПЖК-роста закономерности: ННК растут без дислокаций; кристаллы вырастают двухстадийно: вначале в осевом направлении, а затем в радиальном; скорость осевого роста кристаллов почти в 102 раз превышает скорости эпитаксии пленок в аналогичных химических системах; для роста ННК необходима жидкофазная примесь, а на вершине растущего кристалла почти всегда присутствует небольшая капля (глобула).

Капля жидкости является предпочтительным местом для отложения кремния, вызванного пересыщением сплава Ме-Si из источника пара (газового прекурсора). Кристаллизация Si при низких температурах достигается созданием сплава Au-Si, для которого температура эвтектики составляет всего 636 К (рис. 1.3) [2, 3]. Жидкий компонент малого объема играет центральную роль в ПЖК-процессе: он не только обеспечивает место зарождения ННК, но и способствует сбору, а в некоторых случаях и разложению прекурсора.

о

о

е **

2 О)

о. Е

1064 "С \ АиОе(Ц , АиСе (1_\ — 938 °С АиСе(1_) + Се (5)

(28"/о Г36ГС) Аи(5) + Св{5)

Бе а1о1гис %

100

а) б)

Рис. 1.1. Схема фазовой диаграммы Au-Ge, иллюстрирующей рост ННК Ge (а) и схема ПЖК-метода (б) [4]

а) б)

Рисунок 1.2 - РЭМ-изображение капель Sn (общий вид (а) и отдельные капли

(б)) на Si-пластине [5]. Капли получены результате нагрева до Т=673 K пленки

толщиной 60 нм и обработки водородной плазмой [5]

а) б)

Рисунок 1.3 - Схематическое изображение капли катализатора,

вплавленной в подложку, (а) и ПЖК-процесса (б)

Именно поэтому Ме часто называют «катализатор» или «физический катализатор», когда он не приводит к снижению энергии активации разложения предшественника [6]. На структурные и морфологические свойства и кристаллографическую ориентацию ННК большое влияние оказывают размерные ростовые эффекты (рис. 1.4). ПЖК-рост ННК также можно считать размерным эффектом, поскольку массивные ННК получить не удается. Процесс роста ННК схематически изображен на рис. 1.5.

Паровая фаза в ПЖК-методе представлена тетрахлоридом кремния ^¿С^) в качестве прекурсора в потоке Н2. Альтернативой SiQ4 является силан ^¿Щ), дисилан ^Ш6) или чистый Si [7-8]. Жидкая капля Au-Si определяет как местоположение точки роста кристалла на подожке, так и поперечный размер ННК. Кроме ПЖК, существуют и другие методы синтеза ННК [9, 10]. При выращивании ННК методом ПЖК используется множество различных методов роста (табл. 1), включая лазерную абляцию, молекулярно-лучевую эпитаксию (МВЕ) и химическое паровое осаждение (CVD) [11-18]. Процесс разложения прекурсора может происходить либо с помощью плазмы (PECVD), либо с помощью тепловой энергии (APCVD, LPCVD, MOCVD). Газы-прекурсоры, легирующие газы и продукты реакции часто токсичны и взрывоопасны, поэтому требуют строгих мер безопасности. На рис. 1.6 приведены принципиальные схемы двух применяемых реакторных установок (PECVD и МВЕ).

В MBE методах синтеза ННК интервалы температур роста кристаллов составляет 543-873 К. В CVD методах применяемый температурный диапазон определяется температурными ограничениями по термодинамическому выходу химической реакции. Так, для методов разложения силана ^¿Н4) оптимальные температуры синтеза составляют, приблизительно, 550-650 0С [10-22], а для выращивания ННК в реакциях с участием SiQ4 или SiHQз - 1173-1423 К. Выбор подходящей температуры

синтеза - одно из важных условий для стабильного роста ННК методом ПЖК и для их реалистичной интеграции на кремниевой КМОП-платформе.

Рисунок 1.4 - РЭМ-изображение вершины ННК GaAs, иллюстрирующее практически идеальную форму усеченной сферы капли катализатора (х 100000)

Рисунок 1.5 - Упрощенная схема наиболее важных стадий роста ННК Si в химическом процессе SiQ4 + Щ молекулярная диффузия в газовой фазе (1), реакция на границе жидкость/пар и диффузия в жидкости (2), встраивание кристаллизуемого вещества в решетку на границе кристалл/жидкость (3)

Таблица 1 - Методы синтеза, прекурсоры и катализаторы, используемые для получения ННК основных полупроводниковых материалов и гетероструктур

[21]

вЮ14 + 2И2-^в\ + 4НС1

Катализа

нк

NW material Source Metal catalyst Growth process[a]

Si SiCl Au CVD

Si SiCl Au,Ag,Cu,Pt CVD

Si, Ge SiH, GeH Au CVD

Si SiH Au CVD

Si,Ge Fe, Si/Fe, Ge/Fe PLD

Si SiH Au CBE

GaAs GaAs/Au Au PLD

InP InP/Au Au PLD

CdSe CdSe/Au Au PLD

Si Si Ga Microwave plasma

GaAS Et,Ga,BuAs Au CBE

ZnO ZnO, C Au evaporation

Si Si Au MBE

Si SiO Au evoporation

Si Silyl radicals Ga Microwave plasma a

Si SiH or SiHCl Ti CVD

GaAs/GaP GaAs/GaP Au PLD

GaAs/InAs MeGa, BuAs,MeIn Au CBE

Si/SiGe SiCl Au Si: CVD; Ge:PLD

И PLD : импульсное лазерное осаждение; CBE: химическая лучевая эпитаксия.

Например, синтез ННК SnO2 осуществляется при температуре 1073-1273 К [23], температура формирования ННК Ge в [6] составляла 973-1173 К, 1000 К, а ННК SiC [24] выращивали при Т=1573 К. В табл. 1 приведены некоторые сведения о распространенных методах, применяемых прекурсорах и катализаторах синтеза ННК.

За истекший период ПЖК-метод изучался во многих работах [11-19], исследованы рост и свойства кристаллов более двухсот элементов и

б)

Рисунок 1.6 - Принципиальные схемы типичных реакторных установок для выращивания ННК: для PECVD процесса (а) [25], для MBE системы (б) [26]

соединений. До сих пор ПЖК является ключевым и широко применяемым методом выращивания кремниевых ННК и ННК соединений AШBV, AIIBVI и др.

[20]. Однако для реализации роста ННК в качестве катализаторов используются гораздо более мелкие металлические частицы (нанокластеры), поскольку начальный размер металлических капель (см. рис. 1.2) определяет диаметр ННК, который варьируется от десяти нанометров до нескольких микрометров [27]. Появление в современных технологиях новых прекурсоров (силан SiH4, триметилгаллий (TMGa), триметилиндий (ТМ1п), тетрабутиларсин (TBAs), арсин (AsHз), фосфини (?Из) и др.) позволило существенно снизить ростовые температуры (553 - 823 К), требуемые для распада химических соединений в температурном поле капли, существенно снизить давление ростовой атмосферы в вакуумных системах технологических установок (~0,015 Па для TMGa и ТМ1п и 0,15 - 0,20 Па для TBAs), уменьшить латеральный размер ННК до величины ~10 нм.

На рис. 1.7 представлена, предложенная автором, временная шкала, отражающая, по мнению автора, основные вехи, достигнутые почти за 80 лет исследований с момента первого обнаружения ННК Sn в 1944 году. Из рис. 1.7 видно, что уровень достижений высок, а исследовательский прогресс ускоряется, особенно в последние несколько лет. Это обусловлено высоким достигнутым уровнем понимания механизма ПЖК-роста благодаря таким методам, как нано-SIMS, синхротрон и ПЭМ с коррекцией, а также стимулирования исследований широким спектром возможностей. В прогрессе изучения механизма роста огромную роль сыграли разработанные в конце ХХ века методы просвечивающей электронной микроскопии [28, 29].

Современный прогресс в синтезе и характеризации свойств НК порожден подлинным бумом исследований по разработке методов управляемого роста и установления физических характеристик ННК. ННК являются многообещающими кандидатами, на базе которых могут быть созданы микроминиатюрные и быстродействующие устройства (рис. 1.8): транзисторы (рис. 1.9), наноэлектромеханические устройства (рис. 1.10),

Рисунок 1.7 - Основные вехи достижений в ПЖК-росте ННК на шкале

времени

Рисунок 1.8 - Потенциальные направления применения ННК

а) б)

Рисунок 1.9 - Полевой многоканальный нанотранзистор с вертикальной архитектурой и оболочковым затвором: конструктивная схема (а), ПЭМ-изображение (б) [40]

а) б) в)

Рисунок 1.10 - ПЭМ-изображение разветвленного ННК InAs, выращенного методом СУО (шкала соответствует 20 нм) (а), схематическое изображение разветвленного нитевидного нанокристалла со сформированными электрическими контактами (б), электрические контакты к разветвленному ННК (в) [26, 41]. Длина затвора 114 нм, диаметры ННК 30 нм, в массиве 225 шт параллельных кристаллов. Токи до 10 мA по каждому каналу при напряжении всего 0,15-0,4 В (обычные транзисторы работают на напряжении 0,5 В). Быстродействие (более 4 ГГц) в 3-10 раза выше, чем у современных кремниевых MOП-транзисторов, при этом вертикальная архитектура обеспечивает защиту от ионизирующего излучения ячейки

памяти, термоэлектрические элементы, сенсоры, высокоэффективные фотоприемники, и др. [30-39]. ННК обладают двумя ключевыми преимуществами: непревзойденным структурным совершенством материала и потрясающей свободой дизайна квазиодномерных кристаллов, связанной с их морфологией и способом получения. В пионерских работах C. M. Lieber, P. Yang и L. Samuelson [14, 30, 42-58] было впервые продемонстрировано, что структуры наноразмерных ННК высокого качества могут быть получены методом ПЖК (рис. 1.11). Их результаты породили совершенно новую область исследования, импульс которых продолжает сегодня активно расти.

а) б)

Рисунок 1.11 - ПЭМ-изображение c высоким разрешением участка ННК InAs, показывающее его высокое структурное совершенство (а) и результат преобразования Фурье, характеризующий идеальную кристаллическую структуру ННК (б). Масштабная шкала 10 нм [41]

Результаты многочисленных исследований убедительно свидетельствуют, что специфическая геометрия ННК и ПЖК-метод обеспечивают возможность комбинирования материалов в процессе роста совершенно иным образом, чем при классическом росте тонких пленок или объемных кристаллов [49, 56-58]. Так, Liеber C.M. и его группа [27] показали, что состав ННК можно варьировать

резко или ступенчато вдоль и поперек оси нанопроволоки (рис. 1.12). Разнородные материалы с различной шириной запрещенной зоны, образующие гетероструктуры, приводят к формированию внутренних электронных полей, которые могут локализовать, хранить, разделять и (или) вытеснять свободные НЗ [37, 38]. Геометрия ННК привлекательна тем, что образование гетероструктур может происходить в трех пространственных измерениях [49-53]. В наноразмерных ННК вследствие малых поперечных размеров эффективная релаксация упругих напряжений на гетерофазных границах раздела кристалл/жидкость позволяет комбинировать разные материалы в гетероструктуре: Si/SixGe1-x, InAs/InP, Si/Ge, InxGa1-xAs/GaAs, GaAs1-xSbx/InP, GaN/InAlGaN, GaP/GaAs [56-58] и др. Кроме того, эпитаксиальный рост ННК не ограничен условием размерного соответствия параметров решеток как при эпитаксии пленок [54].

Рисунок 1.12 - Схема формирования осевой и радиальной электронно-дырочной и гетероструктуры ННК [59]

Одним из преимуществ ПЖК-метода является возможность варьировать размером/объемом капли катализатора. Само по себе свободное изменение объема Ме-катализатора позволяет изменять величину контактного угла и диаметр ННК. Величина контактного угла и температура процесса выращивания также дают очевидный инструмент для переключения с осевого роста на радиальный, и наоборот [55].

Очередной и важной вехой достижений в исследованиях ПЖК-механизма является прямое наблюдение роста ННК (Hartmand J.-C. и др. [19]) в ПЭМ с пространственным разрешением вплоть до атомных размеров. Этот вид экспериментов привел к значительному прогрессу в понимании механизма роста за счет мгновенного предоставления изображений процесса [19, 20]. Такие исследования дают необходимые сведения для понимания базовых принципов ПЖК-роста независимо от методики выращивания. Так, благодаря in situ исследованиям точно установлены послойный рост и зарождение слоев на ТЛ для плоской границы раздела под каплей катализатора [19, 13], подтверждено, что ПЖК-процесс может происходить при температуре ниже точки эвтектики [60, 61] обнаружено усечение кромки на ТЛ [62, 63], вариации мгновенной скорости роста ННК как функции кристаллической фазы [64], фасетный характер бислоя [19].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Свайкат Нада, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Wagner R.S. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth / R.S. Wagner, W.C. Ellis // Appl. Phys. Lett. - 1964. - Vol. 4, N. 5. - P. 89-95.

2. Dick K.A. A Review of Nanowire Growth Promoted by Alloys and Non-Alloying Elements with Emphasis On Au-assisted III-V Nanowires / K.A. Dick // Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. - 2008. - Vol. 54 - P. 138-173.

3. Krylyuk S. Tapering Control of Si Nanowires Grown from SiCl4 at Reduced

Pressure / S. Krylyuk, A. V. Davydov, I. Levin // ACS Nano. - 2011. - Vol. 5, N. 1.

- P. 656-664.

4. Fung W.Y. Applications of Semiconductor Nanowires for Nanoelectronics and Nanoelectromechanical Systems / W.Y. Fung // Doctor. Thesis. - University of Michigan, USA. - 2012. -P.117.

5. Замчий А. О. Синтез Si-содержащих структур методом газоструного

химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой / A.O. Замчий // Дисс. канд. физ.-мат. наук. - Новосибирск. - 2015. - 174 с.

6. Гиваргизов Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара / Е.И. Гиваргизов. - М.: Наука, 1977. — 304 с.

7. Wang Y. Epitaxial Growth Of Silicon Nanowires Using An Aluminium / Y. Wang, V. Schmidt, S. Senz, U. Gosele // Catalyst. Nat. Nanotechnol. - 2006. - Vol. 1.

- P. 86-189.

8. Kayes B.M. Growth Of Vertically Aligned Si Wire Arrays Over Large Areas With Au And Cu Catalysts / B. M. Kayes, M. A. Filler, M. C. Putnam, M. D. Kelzenberg, N.S. Lewis // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91. - P. 103110.

9. Maksimovskii S.N. Growth of nanowiskers in laser plasma: nanowiskerography as a new metod for protected printing with employment of scanning laser radiation / S.N. Maksimovskii // J. Rus. Laser Res. - 2019. -Vol. 40., N.1. - P. 30-34.

10. Persson A.I. Advances in III-V Semiconductor Nanowires and Nanodevices / M.W. Larsson, S. Stenstrom, B.J. Ohlsson, L. Samuelson, L.R. Wallenberg // Nat. Mater. - 2004. - Vol. 3 - P. 678-685.

11. Bootsma G.A. Growth of SiC whiskers in the system SiO2-CH2 nucleated by iron / G.A. Bootsma, W.F. Knippenberg, G. Verspui // J. Crys. Growth. - 1971. -Vol. 11, N. 3. - P. 297-309.

12. Givargizov E.I. Fundamental aspects of VLS growth / E.I. Givargizov // J. Cryst. Growth. - 1975. - Vol. 31. - P. 20-30.

13. Nebol'sin V.A. Role of surface energy in the vap or-liquid-solid growth of silicon / V.A. Nebol'sin, A.A. Shchetinin // Inorg. Mater. - 2003. - Vol. 39, N. 9. - P. 899-903.

14. Samuelson L. Self-forming nanoscale devices / L. Samuelson // Mater. Today. - 2003. - Vol. 6, N.10. - P. 22-31.

15. Martin Ek. Atomic-Scale Choreography of Vapor-Liquid-Solid Nanowire Growth / EK. Martin, M.A. Filler // Acc. Chem. Res. - 2018. - Vol. 51, N.1. - P. 118126.

16. Glas F. Why does wurtzite form in nanowires of III-V ZB semiconductors? / F. Glas, J.C. Harmand, G. Patriarche // Phys. Rev. Lett. - 2007. - Vol. 99, N.14. - P. 146101-146106.

17. Schmidt V. Growth, Thermodynamics, and Electrical Properties of Silicon Nanowires / V. Schmidt, J.V. Wittemann, U. Gosele // Chem. Rev. - 2010. - Vol. 110.

- P. 361-388.

18. Dubrovskii V.G. Nucleation theory and growth of nanostructures / V.G. Dubrovskii // Springer-Verlag, Berlin, Germany, 2014. — 601 c.

19. Harmand J.C. Atomic Step Flow on a Nanofacet / J.C. Harmand, G. Patriarche, F. Glas, F. Panciera, I. Florea, J.L. Maurice, L. Travers, Y. Ollivier // Phys. Rev. Lett. - 2018. - Vol.121, N. 16. - P.166101-166109.

20. Guniat L. Vapor Phase Growth of Semiconductor Nanowires: Key

Developments and Open Questions / L. Guniat, P. Caroff, A.F. Morral // Chem. Rev.

- 2019. - Vol. 119, N. 15. - P. 8958-8971.

21. Jacobsson D. Dynamics and crystal phase switching in GaAs nanowires / D. Jacobsson, F. Panciera, J. Tersoff, M.C. Reuter, S. Lehmann, S. Hofmann, K.A. Dick, F.M. Ross // Nature. - 2016. - Vol. 351. - P. 317-338.

22. Fan, H.J. Semiconductor Nanowires: from self-organization to patterned growth / H.J. Fan, P. Werner, M. Zacharias // Small. - 2006. - Vol.2, N.6. - P.700-717.

23. Simakov V.V. Effect of temperature on the growth rate of tin dioxide whiskers formed by physical vapor deposition/ V.V. Simakov, I.V. Sinev, A.V.Smirnov, A. I. Grebennikov // Tehn. Phys. - 2016. - V.61. N.4. - P.574-578.

24. Каргин Ю.Ф. Получение нитевидных кристаллов карбида кремния / Ю.Ф. Каргин, С.Н. Ивичева, А.С. Лысенков, Н.А. Аладьев, С.В. Куцев, С.И. Шворнева // Неорг. матер. - 2009. - Т. 45., N.7. - С. 820-828.

25. Meyyappan M. Carbon nanotube growth by PECVD: a review / M. Meyyappan, L. Delzeit, A. Cassel, D. Hash // Plasma Sources Sci. Technol. - 2003. -Vol.12. - P. 205-216.

26. Суятин Д. Б. Электронный транспорт в разветвленных нитевидных нанокристаллах InAs / Д.Б. Суятин // Дисс. канд. физ.-мат. наук, М.: МГУ. - 2009. - 150 с.

27. Lieber C.M. Semiconductor Nanowires: A Platform for Nanoscience and Nanotechnology / C. M. Lieber // MRS Bull. - 2011. - Vol. 36, N. 12. - P. 1052 -1063.

28. Dick K.A. Measuring the properties of semiconductor nanowires with transmission electron microscopy / K.A. Dick // Semiconductor Nanowires book. -2015. - P. 203-219.

29. Tornberg M. Limits of III-V Nanowire Growth Based on Droplet Dynamics / M. Tornberg, C.B. Maliakkal, D. Jacobsson, K.A. Dick, J. Johansson // J. Phys. Chem. Lett. - 2020. - Vol.11., N. 8. - P. 2949-2954.

30. Thelander C. Nanowire-based One-dimensional Electronics / p. Agarwal, S. Brongersma, J. Eymery, L. Feiner, A. Forchel, M. Scheffler, W. Riess, B. Ohlsson, U. Gosele, L. Samuelson // Mater. Today. - 2006. - Vol. 9. - P. 28-35.

31. Renkun C. Thermoelectrics of Nanowires / Renkun C., L. Jaeho, L. Woochul, L. Deyu // Chem. Rev. - 2019. - Vol. 119, N.15. - P. 9260-9302.

32. Wang F. Solution-Liquid-Solid Synthesis, Properties and Applications of One-Dimensional Colloidal Semiconductor Nanorods and Nanowires / F.Wang, A. Dong, W. E. Buhro // Chem. Rev. - 2016. - Vol. 116, N.18. - P. 10888-10933.

33. Chuancheng J. Nanowire Electronics: From Nanoscale to Macroscale / J. Chuancheng, L. Zhaoyang, Y. Huang, D. Xiangfeng // Chem. Rev. - 2019. - Vol. 119, N.15. - P. 9074-9135.

34. Peng KQ. Silicon Nanowires for Photovoltaic Solar Energy Conversion / KQ. Peng, ST. Lee // Adv. Mater. - 2011. - Vol. 23, N. 2. - P. 198-215.

35. Dubrovskii V.G. Development of Growth Theory for VLS NWs: Contact Angle, Facets, Crystal Phase / V.G. Dubrovskii // Cryst. Growth Des. - 2017. -Vol. 17, N. 5. - P. 2544-2548.

36. Panciera F. Phase selection in self-catalyzed GaAs nanowires / F. Panciera, Z. Baraissov, G. Patriarche et al. // Nano Lett. - 2020. - Vol. 20, N. 3. - P. 1669-1675.

37. Nebol'sin V.A. Capillary stability of VLS crystallization processes and its comparison to Czochralski and Stepanov growth methods / V.A. Nebol'sin, D.B. Suyatin, A.I. Dunaev, A.F. Tatarenkov // J. Cryst. Growth. - 2017. - Vol. 463. - P. 4653.

38. Yu L. Stability and evolution of low-surface-tension metal catalyzed growth of silicon nanowires / L. Yu, F. Fortuna, B. O'Donnell, G. Patriache, P.R. Cabarrocas // Appl. Phys. Lett. - 2011. - Vol. 98, N. 12. - P. 1063-1072.

39. Wen C.-Y. Periodically changing morphology of the growth interface in Si, Ge, and GaP nanowires / C.Y. Wen, J. Tersoff, K. Hillerich, M.C. Reuter, J.H. Park, S. Kodambaka, E.A. Stach, F.M. Ross // Phys. Rev. Lett. - 2011. - Vol. 107, N. 12. -P. 025503.

40. Larrieu G. Vertical nanowire array-basedfield effect transistors forultimate scaling / G. Larrieu, X.-L. Han // Nanoscale. - 2013. - Vol. 5. - P. 2437-2441.

41. Suyatin D.B. Electrical Properties of Self-Assembled Branched InAs Nanowire Junctions / D.B. Suyatin, J. Sun, A. Fuhrer, D. Wallin, L.E. Froberg, L.S.

Karlsson, I. Maximov, L.R. Wallenberg, L. Samuelson, H.Q. Xu // Nano Lett. - 2008.

- Vol. 8. - P. 11001104.

42. Lieber C.M. One-dimensional nanostructures: Chemistry, physics & applications / C.M. Lieber // Sol. State Commun. - 1998. - Vol. 107. - P. 607-616.

43. Sivaram V.S. Surface Hydrogen Enables Subeutectic Vapor-Liquid-Solid Semiconductor Nanowire Growth / V.S. Sivaram, H.Y. Hui, M.d.l. Mata, J. Arbiol, M.A. Filler // Nano Lett. - 2016. - Vol. 16, N.11. - P. 6717-6723.

44. Dick K.A. Failure of the vapor-liquid-solid mechanism in Au-assisted MOVPE growth of InAs nanowires / K.A. Dick, K. Deppert, T. Martensson, S. Mandl, L. Samuelson, W. Seifer // Nano Lett. - 2005. - Vol. 5, N. 4. - P. 761-764.

45. Johansson J. Effects of Supersaturation on the Crystal Structure of Gold Seeded III-V Nanowires / J. Johansson, L.S. Karlsson, K.D. Dick, J. Bolinsson, B.A. Wacaser, K. Deppert, L. Samuelson // Cryst. Growth Des. - 2009. - Vol. 9, N. 2. - P. 766-773.

46. Hu J. Controlled Growth and Electrical Properties of Heterojunctions of Carbon Nanotubes and Silicon Nanowires / J. Hu, M. Ouyang, P. Yang, C.M. Lieber // Nature. - 1999. - Vol. 399. - P. 48-51.

47. Kroemer H. Transistors and Integrated Circuits / H. Kroemer // Proc. IEEE.

- 1982. - Vol. 70, N. 1. - P. 13-25.

48. Li D. Thermal conductivity of individual silicon nanowires / D. Li, Y. Wu, P. Kim, L. Shi, P. Yang, A. Majumdar // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 83. - P. 2934.

49. Heiss M. Self-assembled Quantum Dots in A Nanowire System for Quantum Photonics / M. Heiss // Nat. Mater. - 2013. - Vol. 12. - P. 439-444.

50. Day R.W. Plateau-rayleigh Crystal Growth of Periodic Shells On One-dimensional Substrates / R.W. Day, M.N. Mankin, R. Gao, Y.S. No, S.K. Kim, D.C. Bell, H.G. Park, C.M. Lieber // Nat. Nanotechnol. - 2015. - Vol. 10, N. 4. - P. 345352.

51. Arbiol J. Self-assembled GaN Quantum Wires On GaN/AlN Nanowire Templates / J. Arbiol, C. Magen, P. Becker, G. Jacopin, A. Chernikov, S. Schäfer, F.

Furtmayr, M. Tchernycheva, L. Rigutti, J. Teubert, S. Chatterjee, J.R. Morante, M. Eickhoff // Nanoscale. - 2012. -Vol. 4. - P. 7517-7524.

52. Mankin M.N. Facet-Selective Epitaxy of Compound Semiconductors on Faceted Silicon Nanowires / M.N. Mankin, R.W. Day, R. Gao, Y.S. No, S.K. Kim, A.A. McClelland, D.C. Bell, H.G. Park, C.M. Lieber // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15.

- P. 4776-4782.

53. Kempa T.J. Facet-Selective Growth on Nanowires Yields Multi-Component Nanostructures and Photonic Devices / T.J. Kempa, S.-K. Kim, R.W. Day, H.-G. Park, D.G. Nocera, C.M. Lieber // J. Am. Chem. Soc. - 2013. - Vol. 135. - P. 18354-18357.

54. Glas F. Critical Dimensions for the Plastic Relaxation of Strained Axial Heterostructures in Freestanding Nanowires / F. Glas // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 74. - P. 121302.

55. Seifner M.S. Pushing the Composition Limit of Anisotropic Ge1-xSnx Nanostructures and Determination of Their Thermal Stability /M.S. Seifner, S. Hernandez, J. Bernardi, A. Romano-Rodriguez, S. Barth // Chem. Mater. - 2017. -Vol. 29, N. 22. - P. 9802-9813.

56. Mohseni1 P.K. GaP/GaAsP/GaP core-multishell nanowire heterostructures on (111) silicon / P.K. Mohseni1, C. Maunders, G.A. Botton, R.R. LaPierre // Nanotechnology. - 2007. - Vol. 18, N. 44. - P. 445304.

57. Munshi A.M. Crystal phase engineering in self-catalyzed GaAs and GaAs/GaAsSb nanowires grown on Si (111) / A.M. Munshi, D.L. Dheeraj, J. Todorovic, A.T.J. van Helvoort, H. Weman, B.-O. Fimland // J. Cryst. Growth - 2013.

- Vol. 372. - P. 163-169.

58. Priante G. Abrupt GaP/GaAs Interfaces in Self-Catalyzed Nanowires / G. Priante, G. Patriarche, F. Oehler, F. Glas, J.-C. Harmand // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15, N. 9. - P. 6036-6041.

59. Hiruma K. Fabrication of Axial and Radial Heterostructures for

Semiconductor Nanowires by Using Selective-Area Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxy / K. Hiruma, K. Tomioka, P. Mohan, L. Yang, J. Noborisaka, B. Hua, A. Hayashida, S. Fujisawa, S. Hara, J. Motohisa, T. Fukui // J. Nanotechnology. - 2012.

- Vol. 2012. - P. 169284.

60. Kodambaka S. Germanium Nanowire Growth Below The Eutectic Temperature. Science / S. Kodambaka, J. Tersoff, M.C. Reuter, F.M. Ross // Washington, DC, U.S. - 2007. - Vol. 316. - P. 729- 732.

61. Gamalski A.D. Cyclic Supersaturation and Triple Phase Boundary Dynamics in Germanium Nanowire Growth / A.D. Gamalski, C. Ducati, S. Hofmann // J. Phys. Chem. - 2011. - Vol. 115. - P. 4413-4417.

62. Ross F.M. Controlling Nanowire Structures Through Real Time Growth Studies / F.M. Ross // Rep. Prog. Phys. - 2010. - Vol. 73. - P. 114501.

63. Gamalski A.D. Twin Plane Re-entrant Mechanism For Catalytic Nanowire Growth / A.D. Gamalski, P.W. Voorhees, C. Ducati, R. Sharma, S. Hofmann // Nano Lett. - 2014. - Vol. 14. - P. 1288-1292.

64. Kodambaka S. Diameter-Independent Kinetics in the Vapor-Liquid-Solid Growth of Si Nanowires / S. Kodambaka, J. Tersoff, M.C. Reuter, F.M. Ross // Phys. Rev. Lett. - 2006. - Vol. 96. - P. 096105.

65. Hiruma K. GaAs Free-standing Quantum-size Wires / K. Hiruma, M. Yazawa, K. Haraguchi, K. Ogawa, T. Katsuyama, M. Koguchi, H. Kakibayashi // J. Appl. Phys. - 1993. - Vol. 74. - P. 3162-3171.

66. Jacobsson D. Interface Dynamics and Crystal Phase Switching In GaAs

Nanowires / D. Jacobsson, F. Panciera, J. Tersoff, M.C. Reuter, S. Lehmann, S. Hofmann, K.A. Dick, F.M. Ross // Nature. - 2016. - Vol. 531. - P. 317-322.

67. Park C.H. Structural and Electronic Properties of Cubic, 2H, 4H, And 6H SiC / C.H. Park, et. al. // Phys. Rev. B. - 1994. - Vol. 49. - P. 4485-4493.

68. Bechstedt F. Polytypism and Properties of Silicon Carbide / F. Bechstedt, P.

Käckell, A Zywietz, K. Karch, B. Adolph, K. Tenelsen, J. Furthmüller // Phys. Stat. Sol. (b). - 1997. - Vol. 202. - P. 35-62.

69. Joachim H. GaAs nanowires: Epitaxy, crystal structure-related properties and magnetic heterostructures / H. Joachim // Doctor. Thesis. - der Naturwissenschaften, Universität Regensburg, Germany. - 2015. - 175 p.

70. Tchernycheva M. Au-assisted molecular beam epitaxy of InAs nanowires: Growth and theoretical analysis / M. Tchernycheva, L. Travers, G. Patriarche, J.C.

Harmand, G.E. Cirlin, V.G. Dubrovskii // J. Appl. Phys. - 2007. - Vol. 102. - P. 094313.

71. Hauge H.I.T. Hexagonal Silicon Realized / H.I.T. Hauge, M.A. Verheijen, S. Conesa-Boj, T. Etzelstorfer, M. Watzinger, D. Kriegner, I. Zardo, C. Fasolato, F. Capitani, P. Postorino, S. Kolling, A. Li, S. Assali, J. Stangl, E.P.A. Bakkers // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15, N. 9. - P. 5855-5860.

72. Hauge, H.I.T. Single-Crystalline Hexagonal Silicon-Germanium / H.I.T Hauge, S. Conesa-Boj, M.A. Verheijen, S. Koelling, E.P.A.M. Bakkers // Nano Lett. -2017. - Vol. 17, N. 1. - P. 85-90.

73. Johansson J. Recent Advances in Semiconductor Nanowire Heterostructures / J. Johansson, K.A. Dick // CrystEngComm. - 2011. - Vol. 13, N. 24. - P. 7175-7184.

74. Dick K. A. Control of III-V Nanowire Crystal Structure by Growth Parameter Tuning / K.A. Dick, P. Caroff, J. Bolinsson, M.E. Messing, J. Johansson, K. Deppert, L.R. Wallenberg, L. Samuelson // Semicond. Sci. Technol. - 2010. - Vol. 25, N. 2. - P. 024009.

75. Li D. Thermal Conductivity of Si/SiGe Superlattice Nanowires / D. Li, Y. Wu, R. Fan, P. Yang, A. Majumdar // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 83. - P. 31863188.

76. Huxtable S.T. Thermal Conductivity of Si/SiGe and SiGe/SiGe Superlattices / S.T. Huxtable, A.R. Abramson, C.-L. Tien, A. Majumdar, C. LaBounty, X. Fan, G. Zeng, J.E. Bowers, A. Shakouri, E.T. Croke // Appl. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 80, N. 10. - P. 1737-1739.

77. Algra R. E. Twinning Superlattices in Indium Phosphide Nanowires / R.E. Algra, et. al. // Nature. - 2008. - Vol. 456. - P. 369-372.

78. Caroff P. Controlled Polytypic and Twin-plane Superlattices in III-V Nanowires / P. Caroff P. K.A. Dick, J. Johansson, M.E. Messing, K. Deppert, L. Samuelson // Nat. Nanotechnol. - 2009. - Vol. 4. - P. 50-55.

79. Johansson J. Structural Properties of 111B -oriented III-V Nanowires / J. Johansson, L.S. Karlsson, C.P.T. Svensson, T. Martensson, B.A. Wacaser, K. Deppert, L. Samuelson, W. Seifert // Nat. Mater. - 2006. - Vol. 5. - P. 574-580.

80. Vainorius N. Confinement in Thickness-Controlled GaAs Polytype Nanodots / N. Vainorius, S. Lehmann, D. Jacobsson, L. Samuelson, K.A. Dick, M.E. Pistol // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15, N. 4 - P. 2652-2656.

81. Thelander C. Effects of Crystal Phase Mixing On the Electrical Properties of InAs Nanowires / C. Thelander, P. Caroff, S. Plissard, A.W. Dey, K.A. Dick // Nano Lett. - 2011. - Vol. 11. - P. 2424-2429.

82. Maliakkal C.B. Vapor-solid-solid growth dynamics in GaAs nanowires / C.B. Maliakkal, M. Tornberg, D. Jacobsson, S. Lehmann, K. Dick // Nanoscale Adv. - 2021. - Vol. 20. - P. 5928-5940

83. Gentile P. Effect of HCl on the doping and shape control of Si nanowires /

P. Gentile, A. Solanki, N. Pauc, F. Oehler, B Salem, G. Rosaz, T. Baron, M. Den Hertog, V. Calvo // Nanotechnology. - 2012. - Vol. 23. - P. 215702.

84. Nebol'sin V.A. A Mechanism of Quasi-one-dimensional Vapor Phase Growth Of Si And GaP Whiskers/ V.A. Nebol'sin, A.A. Shchetinin // Inorg. Mater. -2008. - Vol. 44. - P. 1033-1040.

85. Nebol'sin V.A. Development of Growth Theory for Vapor-Liquid-Solid Nanowires: Wetting Scenario, Front Curvature, Growth Angle, Linear Tension, and Radial Instability / V.A. Nebol'sin, N. Swaikat, A.Yu. Vorob'ev // Nanotechnology. -2020. - Vol. 2020. - P. 5251823.

86. Nebol'sin V.A. Effect of the electronic structure of metal solvents on silicon

whisker growth / V.A. Nebol'sin, M.A. Zavalishin, E.V. Zotova, A.N. Korneeva, V.P. Gorshunova // Inorg. Mater. - 2012. - Vol. 48, N.1. - P.1-6.

87. Небольсин В.А. Новое понимание механизма роста нитевидных нанокристаллов пар-жидкость-кристалл / В. А. Небольсин, А. Ю. Воробьев, N. Swaikat // Неорг. матер. - 2020. - Т. 56, N. 4. - С. 364-370.

88. Tersoff J. Stable Self-Catalyzed Growth of III-V Nanowires / J. Tersoff // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15. - P. 6609-6613.

89. Ressel B. Wetting of Si surfaces by Au-Si liquid alloys / B. Ressel, K.C. Prince, S. Heun // J. Appl. Phys. - 2003. - Vol. 93, N. 7. - P. 3886-3892.

90. Dubrovskii V.G. Diffusion-induced growth of GaAs nanowhiskers during molecular beam epitaxy: Theory and experiment / V.G. Dubrovskii, G.E. Cirlin, I.P.

Soshnikov, A.A. Tonkikh, N.V. Sibirev, Yu.B. Samsonenko, V.M. Ustinov // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol. 71. - P. 205325.

91. Dubrovskii V.G. Diffusion-controlled growth of semiconductor nano wires: Vapor pressure versus high vacuum deposition / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, R.A. Suris, G.E. Cirlin, J.C. Harmand, V.M. Ustinov // Surf. Sci. - 2007. - Vol. 601, N.18. - p. 4395- 4401.

92. Debnath R.K. Mechanism of molecular beam epitaxy growth of GaN nanowires on Si (111) / R.K. Debnath, R. Meijers, T. Richter, T. Stoica, R. Calarco, H. L'uth // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 90, N.12. - P. 123117.

93. Schmidt V. Diameter dependence of the growth velocity of silicon nanowires synthesized via the vapor-liquid-solid mechanism / V. Schmidt, S. Senz, U. Gosele // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol.75, N. 4. - P. 045335.

94. L.E. Fr'oberg L.E. Diameter-dependent growth rate of InAs nanowires / L.E. Fr'oberg, W. Seifert, J. Johansson // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 76, N. 18. - P. 153401.

95. Небольсин В.А. Развитие представлений о квазиодномерном росте нитевидных кристаллов / В.А. Небольсин, А.А. Щетинин // Альтерн. энерг. -2015. -Vol. 167, N. - С. 62-78.

96. Sang H.O. Oscillatory Mass Transport in Vapor-Liquid-Solid Growth of Sapphire Nanowires / H.O. Sang, F.Ch. Matthew, K. Yaron, D.K. Wayne, L. Weidong, R. Manfred, S. Christina // Science. 2010. - Vol. 330. - P. 486-489.

97. Nebol'sin V.A. Development of lateral faces during vapor-liquid-solid growth of silicon whiskers / V.A. Nebol'sin, A.A. Shchetinin, A.N. Korneeva, A.I. Dunaev, A.A. Dolgachev, T.I. Sushko, A.F. Tatarenkov // Inorg. Mater. - 2006. - Vol. 42. - P. 339-345.

98. Kalache B. Observation of Incubation Times in the Nucleation of Silicon Nanowires Obtained by the Vapor-Liquid-Solid Method / B. Kalache, P. Roca i Cabarrocas, A. Fontcuberta i Morral // Jpn. J. Appl. Phys. - 2006. - Vol. 45, N. 2L. -L190.

99. Dubrovskii V.G. Length distributions of Au-catalyzed and In-catalyzed InAs nanowires / V.G. Dubrovskii, N.V. Sibirev, Y. Berdnikov, U.P. Gomes, D. Ercolani, V. Zannier, L. Sorba // Nanotechnology. - 2016. - Vol. 27, N. 37. - P. 375602.

100. Schmidt V. The shape of epitaxially gron silikon nanowires and the influence of line tension / V. Schmidt, S. Senz, U. Gosele // App. Phys. A. - 2005. -Vol. 80. - P. 445-450.

101. Патент RU №2456230 Способ получения эпитаксиальных ННК полупроводников постоянного диаметра / В.А. Небольсин, А.И. Дунаев, М.А. Завалишин и др. // Опубл. 20.07.2012 г. Бюл. № 20.

102. Samuelson L. Self-forming nanoscale devices / L. Samuelson //

Materialstoday. - 2003. - Vol. 6, N.10. - P. 22-31.

103. Leandro L. Wurtzite AlGaAs Nanowires / L. Leandro, et. al. // Scientific Reports. 2020. Т. 10. № 1. С. 735.

104. Song M.S. Growth of Bimodal Sn-Catalyzed CdS Nanowires by Using Tin Sulfide / M.S. Song, Y. Kim // J. Phys. Chem. C. - 2014. -Vol. 118. - P. 59885995.

105. Young T. An Essay on the Cohesion of Fluids / T. Young // Philos. Trans. Roy. Soc. London. - 1805. - Vol. 95. - P. 65-87.

106. Yue Wu. Controlled Growth and Structures of Molecular-Scale Silicon Nanowires / Yue Wu, Yi Cui, L. Huynh, C.J. Barrelet, D.C. Bell, C.M. Lieber // Nano Lett. - 2004. - Vol. 4, N. 3. - P. 433-436.

107. Ngo E. Liquid-Assisted Vapor-Solid-Solid Silicon Nanowire Growth

Mechanism Revealed by in Situ TEM When Using Cu-Sn Bimetallic Catalysis / E. Ngo, W. Wang, P. Bulkin, I. Florea, M. Foldyna, P.R. Cabarrocas, J.-L. Maurice // J. Phys. Chem. C. - 2021. - V.125, N.36. - P. 19773-19779.

108. Nebol'sin V.A. Scenarios of Stable VLS Nanowire Growth / V.A. Nebol'sin, A.I. Dunaev, A.F. Tatarenkov, S.S. Shmakova // J. Cryst. Growth. - 2016. - Vol. 450. - P. 207-214.

109. Небольсин В.А. О размерной зависимости термодинамического угла роста (кристаллизации) нитевидных нанокристаллов полупроводников / В.А. Небольсин, Н. Свайкат, Л. В. Ожогина // VII Всероссийская конференция по

наноматериалам. Москва. 18-22 мая 2020 г. / Сборник материалов. - М.: ИМЕТ РАН, 2020. С. 37-38.

110. Небольсин В.А. Рост нитевидных кристаллов / В.А. Небольсин, A.A. Щетинин // Воронеж: ВГУ. - 2003. - 602 с.

111. Lang D.V. Complex Nature of Gold-related Deep Levels In Silicon / D.V. Lang, H.G. Grimmeiss, E. Meijer, M. Jaros // Phys. Rev. B. - 1980. - Vol. 22. - P. 3917.

112. Tavendale A.J. Deep Level, Quenched-in Defects In Silicon Doped With Gold, Silver, Iron, Copper Or Nickel / A.J. Tavendale, S.J. Pearton // J. Phys. C: Solid State Phys. - 1983. - Vol. 16, N. 9. - P. 1665-1673.

113. Hannon J.B. The influence of the surface migration of gold on the growth of silicon nanowires / J.B. Hannon, S. Kodambaka, F.M. Ross, R.M. Tromp // Nature. - 2006. - Vol. 440. - P. 69-71.

114. Kodambaka S. Control of Si Nanowire Growth by Oxygen / S. Kodambaka, J.B. Hannon, R.M. Tromp, F.M. Ross // Nano Lett. - 2006. - Vol. 6, N. 6. - P. 12921296.

115. Green M. A. Solar cells: operating principles, technology, and system applications / M. A. Green // Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall, Inc. - 1982. — 288 c.

116. Anantatmula R.P. Gold-Silicon Phase-Diagram. J Electron Mater / R.P. Anantatmula, A.A. Johnson, S.P. Gupta, R.J. Horylev // J. Electron Mater. - 1975. -Vol. 4. - P. 445-463.

117. Glas F. Nucleation Antibunching in Catalyst-Assisted Nanowire Growth / F. Glas, J.-C. Harmand, G. Patriarche // Phys. Rev. Lett. - 2010. - Vol. 104. - P .135501.

118. Glas F. Self-narrowing of Size Distributions of Nanostructures by Nucleation Antibunching / F. Glas, V.G. Dubrovskii // Phys. Rev. Mater. - 2017. -Vol. 1. - P .036003.

119. Koivusalo E.S. Sub-Poissonian Narrowing of Length Distributions Realized in Ga-Catalyzed GaAs Nanowires / E.S. Koivusalo, T.V. Hakkarainen, M.D. Guina, V.G. Dubrovskii // Nano Lett. - 2017. - Vol. 17. - P. 5350-5355.

120. Orrù M. Control of The Incubation Time in The Vapor-solid-solid Growth Of Semiconductor Nanowires / M. Orrù, M. den Hertog, E. Robin, Y. Genuist, R. André, J. Cibert, E. Bellet-Amalric // Appl. Phys. Lett. - 2017. - Vol. 110. - P. 263107.

121. Дубровский В.Г. О поверхностных энергиях и модах каталитического роста полупроводниковых ННК / В.Г. Дубровский, А.Д. Большаков // Письма в ЖТФ. - 2012. - T. 38, N. 7. - C. 21-30.

122. Миличко В.Ф. Солнечная фотовольтаика: современное состояние и тенденции развития / В.А. Миличко, А.С. Шалин, И.С. Мухин, А.Э. Ковров, А.А. Красилин, А.В. Виноградов, П.А. Белов, К.Р. Симовский // УФН. - 2016. - Т. 186, N. 8. - С.801-852.

123. Masuko K. Achievement of More Than 25% Conversion Efficiency with Crystalline Silicon Heterojunction Solar Cell / K. Masuko, M. Shigematsu, T. Hashiguchi, D. Fujishima, M. Kai, N. Yoshimura, T. Yamaguchi, Y.Ichihashi, T. Mishrima, et al. // IEEE J. Photovolt. - 2014. - Vol. 4. - P. 1433-1435.

124. Haase F. Laser contact openings for local poly-Si-metal contacts enabling

26.1%-efficient POLO-IBC solar cells / F. Haase, C. Hollemann, S. Schafer, A. Merkle, M. Rienacker, J. Krugener, R. Brendel, R. Peibst // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. - 2018. - Vol. 186. - P. 184-193.

125. Ingvar A. A GaAs Nanowire Array Solar Cell With 15.3% Efficiency at 1 Sun / A. Ingvar, et.al. // IEEE J. Photovolt. - 2016. - Vol. 6, N. 1. - P. 185-190.

126. Li G. Silicon Nanowire Solar Cells / G. Li, H.-S. Kwok // In book: Advances in Silicon Solar Cells. - 2018. - P. 269-298.

127. Yoshikawa K. Silicon heterojunction solar cell with interdigitated back contacts for a photoconversion efficiency over 26% / K. Yoshikawa, H. Kawasaki, W. Yoshida, T. Irie, K. Konishi, K. Nakano, T. Uto, D. Adachi, M. Kanmatsu, H. Uzu, et al. // Nat. Energy. - 2017. - Vol. 2. - P. 17032.

128. Battaglia C. Wolfc High-efficiency crystalline silicon solar cells: status and perspectives / C. Battaglia, A. Cuevasb and S. De Wolfc // Energy Environ. Sci. - 2016.

- Vol. 9. - P. 1552-1576.

129. Bhujel R. Fabrication and characterization of silicon nanowires hybrid Solar cells: A Review / R. Bhujel, B.P. Swain // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 810 December 2017, Sikkim, India. - 2017. - Vol. 377. - P. 012193.

130. Патент RU №2517924 Полупроводниковый фотопреобразователь / В.А. Небольсин, А.И. Дунаев // Опубл. 10.06.2014 г. Бюл. №.16.

131. Kayes M. Comparison of the device physics principles of planar and radial p-n junction nanorod solar cells / M. Kayes, H.A. Atwater, N.S. Lewis // J. Appl. Phys.

- 2005. - Vol. 97. - P. 114302.

132. Kelzenberg M.D. Silicon Microwire Photovoltaics / M.D. Kelzenberg // Ph.D. thesis. - California Institute of Technology Pasadena, USA. - 2010. - 324 p.

133. Tian B.Z. Coaxial silicon nanowires as solar cells and nanoelectronic power sources / B. Z. Tian, X. L. Zheng, T. J. Kempa, Y. Fang, N. F. Yu, G. H. Yu, J. L. Huang, C. M. Lieber // Nature. - 2007. - Vol. 449. - P. 885-889.

134. Meng C.-Y. The influence of B2O6 on the growth of Si nanowire / C.-Y. Meng, B.-L. Shih, S.-C. Lee // J. Nanopart. Res. - 2005. - Vol. 7. - P. 615-620.

135. Qian F. Gallium Nitride-Based Nanowire Radial Heterostructures for Nanophotonics / F. Qian, Y. Li, S. Gradecak, D.L. Wang, C.J. Barrelet, C.M. Lieber // Nano Lett. - 2004. - Vol. 4, N. 10. - P. 1975-1979.

136. Kato S. Fabrication of a Silicon Nanowire Solar Cell on a Silicon-On-Insulator Substrate / S. Kato, Y. Kurokawa, K. Gotoh, T. Soga // Appl. Sci. - 2019. -Vol. 9, N. 5. - P. 818.

137. Seo K.I. Surface charge density of unpassivated and passivated metal-catalyzed silicon nanowires / K.I. Seo, S. Sharma, A.A. Yasseri, D.R. Stewart, T.I. Kamins // Electrochem. Solid-State Lett. - 2006. - Vol. 9, N. 3. - P. 69-72.

138. Ginley D.S. Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability / D.S. Ginley, D. Cahen // Cambridge: Cambridge Univ. Press. - 2012.

- 772 c.

139. H. Fang Fabrication of slantingly-aligned silicon nanowire arrays for solar cell applications / H. Fang, X.D. Li, S. Song, Y.Xu, J. Zhu // Nanotechnology. - 2008.

- Vol. 19, N. 25. - P. 255703.

140. Kelzenberg M.D. Photovoltaic Measurements in Single-Nanowire Silicon Solar Cells / M.D. Kelzenberg, D.B. Turner-Evans, B.M. Kayes, M.A. Filler, M.C. Putnam, N.S. Lewis, H.A. Atwater // Nano Lett. - 2008. -Vol. 8, N. 2. - P. 710-714.

141. Tsakalakos L. Silicon nanowire solar cells / L. Tsakalakos, J. Balch, J. Fronheiser, B. A. Korevaar, O. Sulima, J. Rand //Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91, N. 23. - P. 233117.

142. Stelzner T. Silicon nanowire-based solar cells / Th. Stelzner, M. Pietsch, G. Andra, F. Falk, E. Ose, S. Christiansen // Nanotechnology. - 2008. - Vol. 19, N. 29. -P. 295203.

143. Garnett E. S. Silicon Nanowire Radial p-n Junction Solar Cells / E. C. Garnett, P. D. Yang // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - Vol. 130, N. 29. - P. 9224 -9225.

144. Goodey A.P. Silicon Nanowire Array Photoelectrochemical Cells / A.P. Goodey, S.M. Eichfeld, K.K. Lew, J.M. Redwing, T.E. Mallouk // J. Am. Chem. Soc.

- 2007. - Vol. 129, N. 41. - P. 12344-12345.

145. Maiolo J.R. High aspect ratio silicon wire array photoelectrochemical cells / J.R. Maiolo, B.M. Kayes, M.A. Filler, M.C. Putnam, M. D. Kelzenberg, H.A. Atwater, N.S. Lewis // J. Am. Chem. Soc. - 2007. - Vol. 129, N. 41. - P. 12346-12347.

146. Macleod H.A. Thin Film Optical Filters / H.A. Macleod // 3rd ed. Bristol IOP Publ. - 2001. - 696 c.

147. Hocevar M. Growth and optical properties of axial hybrid III-V/silicon nanowires / M. Hocevar, G. Immink, M. Verheijen, N. Akopian1, V. Zwiller, L. Kouwenhoven, E. Bakkers // Nature commun. - 2012. - Vol. 3. - P. 1266-1272.

148. Czaban J.A. GaAs Core-Shell Nanowires for Photovoltaic Applications / J.A. Czaban, D.A. Thompson, R.R. LaPierre // Nano Lett. - 2009. - Vol. 9, N. 1. - P. 148-154.

149. Colombo C. Gallium arsenide p-i-n radial structures for photovoltaic applications / C. Colombo, M. Heiss, M. Gratzel, A.F.I. Morral // Appl. Phys. Lett. -2009. - Vol. 94. - P.173108.

150. Tajik N. Sulfur passivation and contact methods for GaAs nano wire solar cells / N. Tajik, Z. Peng, P. Kuyanov, R.R. LaPierre // Nanotechnology. - 2011. - Vol. 22, N. 22. - P.225402.

151. Dong Y. Coaxial Group III-Nitride NW Photovoltaics / Y. Dong, B. Tian, T. J. Kempa, C. M. Lieber // Nano Lett. -2009. -Vol. 9, N. 5.- P. 2183-2187.

152. Musselman K.P. Strong Efficiency Improvements in Ultra-low-Cost Inorganic Nanowire Solar Cells / K.P. Musselman, A. Wisnet, D.C. Iza, H.C. Hesse, C. Scheu, J.L. MacManus-Driscoll, L. Schmidt-Mende // Adv. Mater. - 2010. - Vol. Vol. 22, N. 35. - P. 254-258.

153. Yuhas B.D. Nanowire-Based All-Oxide Solar Cells / B.D. Yuhas, P.D. Yang // J. Am. Chem. Soc. - 2009. - Vol. 131, N. 10. - P. 3756-3761.

154. Fan Z. Three-dimensional nanopillar-array photovoltaics on low-cost and flexible substrates / Z. Fan, H. Razavi, J.-w. Do, A. Moriwaki, O. Ergen, Y.-L. Chueh, P.W. Leu, J.C. Ho, T. Takahashi, L.A. Reichertz, S. Neale, K. Yu, M. Wu, J.W. Ager, A. Javey // Nat. Mater. - 2009. - Vol. 8, N. 8. - P. 648-653.

155. Liu P. Cadmium sulfide nanowires for the window semiconductor layer in thin film CdS-CdTe solar cells / P. Liu, V.P. Singh, C.A. Jarro, S. Rajaputra // Nanotechnology. - Vol. 22. - P.145304.

156. Li D. Prototype of a scalable core-shell Cu2O/TiO2 solar cell / D. Li, C.-J. Chien, S. Deora, P.-C. Chang, E. Moulin, J.G. Lu // Chem. Phys. Lett. - 2011. - Vol. 501. - P. 446-450.

157. Shirayanagi Y. Preparation of axial-type wire-structure crystalline silicon solar cells / Y. Shirayanagi, Y. Yashiki, S. Kato, M. Konagai // Jpn. J. Appl. Phys. -2017. - Vol. 56. - P. 08MA09.

158. Zhang P. Dense nanoimprinted silicon nanowire arrays with passivated axial p-i-n junctions for photovoltaic applications / P. Zhang, P. Liu, S. Siontas, A. Zaslavsky, D. Pacifici, J.-Y. Ha, S. Krylyuk, A.V. Davydov // J. Appl. Phys. - 2015. -Vol. 117, N. 12. - P.125104.

159. Allen J.E. High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires / J.E. Allen, E.R. Hemesath, D.E. Perea, J.L. Lensch-Falk, J.Y. Li, F. Yin, M.H. Gass, P. Wang, A.L. Bleloch, R.E. Palmer, L.J. Lauhon // Nat. Nanotechnol. - 2008. - Vol. 3, N. 3. - P. 168-173.

160. Kelzenberg M.D. High-performance Si microwire photovoltaics / M. D. Kelzenberg, D. B. Turner-Evans, M.C. Putnam, S.W. Boettcher, R.M. Briggs, J.Y. Baek, N.S. Lewis // Energy Environ. Sci. - 2011. - Vol. 4. - P. 604-604.

161. Gu Y. Quantitative Measurement of the Electron and Hole Mobility-Lifetime Products in Semiconductor Nanowires / Y. Gu, J.P. Romankiewicz, J.K. David, J. L. Lensch, L. J. Lauhon // Nano Lett. - 2006. - Vol. 6, N. 5. - P. 948952.

162. Razzaq A. The interplay between emitter conformality and field-effect passivation in pyramid structured silicon solar devices / A. Razzaq, V. Depauw, J. John, I. Gordon, J. Szlufcik, Y. Abdulraheem, J. Poortmans // Prog. Photovolt. Res. Appl. - 2020. - Vol. 29, N. 12. - P. 1-12.

163. Deinega A. Minimizing light reflection from dielectric textured surfaces / A. Deinega, I. Valuev, B. Potapkin, Y. Lozovik // J. Opt. Soc. Am. A. - 2011. - Vol. 28, N. 5. - P. 770-777.

164. Repo P. Effective Passivation of Black Silicon Surfaces by Atomic Layer Deposition / P. Repo, A. Haarahiltunen, L. Sainiemi, M. Yli-Koski, H. Talvitie, M.C. Schubert // IEEE J. Photovolt. - 2013. - Vol. 3, N. 1. - P. 90-94.

165. Plakhotnyuk M. Lifetime of Nano-Structured Black Silicon for Photovoltaic Applications / M. Plakhotnyuk, R.S. Davidsen, M.S. Schmidt, R. Malureanu, E. Stamate, O. Hansen // Proc. Of 32nd Eur. Photovoltaic Solar Energy Conf. and Exhibition. (EUPVSEC), 20-24 June 2016, Munich, Germany. - 2016. - P. 764-767.

166. Небольсин В.А., Свайкат, Н., Воробьев А. Ю. Черный кремний: новый метод изготовления и оптические свойства // ПЖТФ. - 2018. - Vol. 44, N. 12 - С. 1055-1058.

167. Yamamoto K. Optical Confinement Effect for below 5 ^m Thin Film Poly-Si Solar Cell on Glass Substrate / K. Yamamoto, T. Suzuki, M. Yoshimi, M. Yoshimi, A.N.A. Nakajima / Jpn. J. Appl. Phys. - 1997. - Vol. 36. - L569.

168. Nakajima A., et.al. Solar Energy // Mater. Solar Cells. -1997. -Vol. 48. -P. 287.

169. Masuko K. Achievement of More Than 25% Conversion Efficiency with Crystalline Silicon Heterojunction Solar Cell / K. Masuko, M. Shigematsu, T. Hashiguchi, D. Fujishima, et.al. // IEEE J. Photovolt. - 2014. - Vol. 4, N. 6. - P. 14331435.

170. Raut H.K. Anti-reflective coatings: A critical, in-depth review / H.K. Raut, V. A. Ganesh, A.S. Nairb, S. Ramakrishna // Energy Environ. Sci. - 2011. - Vol. 4. -P. 3779-3804.

171. Lee Y.C. Fabrication of broadband anti-reflective sub-micron structures using polystyrene sphere lithography on a Si substrate / Y.C. Lee, C.C. Chang // Photon. Nanostruct. Fund. Appl. - 2014. - Vol. 12, N. 1. - P.16-22.

172. Mokkapati S. Nanophotonic light trapping in solar cell / S. Mokkapati, Catchpole K.R. // J. Appl. Phys. - 2012. - Vol. 112, N. 112. - P. 101101.

173. Liu X. Black silicon: fabrication methods, properties and solar energy applications / X. Liu, P.R. Coxon, M. Peters, B. Hoex, J.M. Cole, D.J. Fray // Energy Environ. Sci. - 2014. - Vol. 7. - P. 3223-3263.

174. Yu Z. Fabrication of large area subwavelength anti-reflection structures on Si using trilayer resist nanoimprint lithography and lift-off / Z. Yu, H. Gao, W. Wu, H. Ge, S.Y. Chou // J. Vac. Sci. Technol. B - 2003. - Vol. 21. - P. 2874-2877.

175. Cho Y. Wafer-scale nanoconical frustum array crystalline silicon solar cells: promising candidates for ultrathin device applications / Y. Cho, M. Gwon, H.-H. Park, J. Kim, D.-W. Kim // Nanoscale. - 2014. - Vol. 6. - P. 9568-9573.

176. Campbell P. Light trapping in textured solar cells / P. Campbell // Solar Energy Mater. - 1990. - Vol. 21. - P.165-172.

177. Sai H. 11.0 %-Efficient Thin-Film Microcrystalline Silicon Solar Cells with Honeycomb Textured Substrates / H. Sai, T. Matsui, K. Matsubara, M. Kondo, I. Yoshida, et. al. // IEEE J. Photovolt. - 2014. - Vol. 4. - P. 1349-1353.

178. Pant N. Fabrication of nanowire arrays over micropyramids for efficient Si solar cell / N. Pant, P. Singh, S.K. Srivastava, and V. K. Shukla // International Conference on Condensed Matter and Applied Physics (ICC 2015), AIP Conf. Proc. -2016. - Vol. 1728 - P. 020451.

179. Wang S. Axialy connected nanowire core-shell p-n junctions: a composite structure for high-efficiency solar cells / S. Wang, X. Yan, X. Zhang, J. Li, X. Ren // Nanoscale Res. Lett. - 2015. - Vol. 10. - P. 269.

180. Juneja S. Synthesis silicon nanowires using plasma chemical etching process for solar cell applicanions / S. Juneja, V.S. Pavelyev, P.V. Mokshin // J. Phys. Conf. Ser. - 2019. - Vol. 1368. - P. 022060.

181. Небольсин В.А. Контактное взаимодействие в системе металл-катализатор роста нитевидных нанокристаллов - SiO2 / В.А. Небольсин, А.И. Дунаев, А.С. Самофалова, В.В. Корнеева // Неорг. матер. - 2018. - Т. 54, N. 6. -С. 587-592.

182. Патент РФ № 2505613 Способ электрохимического извлечения свинца из свинцово-кислотных отходов аккумуляторных батарей / Небольсин В А Спиридонов Б А, Воробьев А Ю, Лешова А. В. Зарегистр. в ФИПС 27.01.2014

183. Свайкат Н. Выращивание ННК Si с неизменяемым поперечным сечением в основании / Н. Свайкат, А. Ю. Воробьев, И.М. Винокурова // Хим. физ. и мех. матер. - 2019. - T. 2. - С. 37-44.

184. Mohammad S.N. Self-catalysis: A contamination-free, substrate-free growth mechanism for single-crystal NW and nanotube growth by chemical vapor deposition / S.N. Mohammad // J. Chem. Phys. - 2006. - Vol. 125. - P. 094705.

185. Mohammad S. N. Analysis of the vapor-liquid-solid mechanism for nanowire growth and a model for this mechanism / S.N. Mohammad // Nano. Lett. -2008. - Vol. 8. - P. 1532-1538.

186. Небольсин В.А. Влияние режимов электролиза на фазовый состав и структуру пленок TiO2 / В.А. Небольсин, Б.А. Спиридонов, В.А. Юрьев, Н.А. Свайкат // Вестник ВГТУ. - 2018. -Т. 14, № 4. - С. 174-181.

187. Небольсин В.А. Электрохимическое модифицирование поверхности титана марки ВТ6 в этиленгликолевом электролите / В.А. Небольсин, Б.А. Спиридонов, Н.А. Свайкат // Технол. Машиностр. - 2019. - № 2. - С. 37-44.

188. Воробьев А.Ю. О нуклеации на линии трехфазного контакта пар-жидкость-кристалл в процессе роста ИНК / А.Ю. Воробьев, В А. Небольсин, Н. Свайкат, В.А. Юрьев // МТТ. - 2020. - T.1. - С. 41- 47.

189. Небольсин В.А. Влияние анизотропии свободной межфазной энергии на рост НК кремния / В.А. Небольсин, А.А. Долгачев, Б.А. Спиридонов, Е.В. Зотова // Неорг. матер. - 2012. - T. 48, N. 8. - C. 867-872.

190. Dupre A. Theorie mechanique de la chaleur. Paris: Gauthier-Villas, 1989. - 484 p.

191. Nebol'sin V. A. About a fundamental uncertainty of the contact angle of the catalyst drop on the top of the nanowire / V. A. Nebol'sin, E.V. Levchenko, N. Swaikat, V. A. Yuryev // J. Appl. Phys. - 2021. - Vol. 129, N.16. - P. 164302.

192. Krogstrup P. Dynamical Theory and Experiments on GaAs Nanowire Growth for Photovoltaic Applications / P. Krogstrup // PhD. thesis. - Niels Bohr University of Copenhagen, Denmark. - 2012. - 75 р.

193. Verneuil M.A. Annales de Chemie et de Physique / M.A. Verneuil // Nuitieme serie. - 1904. - V.3. - P. 20.

194. Nebol'sin V.A. Formation of "negative" silicon whiskers / V.A. Nebol'sin, A.I. Dunaev, A.Yu. Vorob'ev, A.S. Samofalova, V.V. Zenin // Inorg. Mater. -2017. -Vol. 53, N. 8. - P. 758-780.

195. Nebol'sin, V. A. ; Dunaev, A. I. ; Zotova, E.V. ; Zavalishin, M.A. Inorg. Mater. - 2010. -Vol. 46. - P. 1157.

196. Ross F.M. Sawtooth Faceting in Silicon Nanowires / F.M. Ross, J. Tersoff, M.C. Reuter // Phys. Rev. Lett. - 2005. - Vol. 95. - Р.146104.

197. Zang Z. Epitaxial Semiconductor Nanostructure Growth with Templates / Z. Zang // PhD. Thesis. - Martin-Luther-Universitat, Halle-Wittenberg, Germany. -2010. - P. 128.

198. Nebol'sin V.A. Mechanisms of Atomic-Molecular Processes Underlying Si and GaAs Nanowire Crystallization / V. A. Nebol'sin, N. Swaikat, V.V. Korneeva // Inorg. Mater. - 2021. - Vol. 57, N. 3. - P. 219-226.

199. Гиваргизов Е.И. Кристаллические вискеры и наноострия / Е.И. Гиваргизов // Природа. -2003. - N.11. - С. 20-25.

200. Патент РФ № 2650326 Способ выращивания острийных нитевидных кристаллов кремния / В. А. Небольсин, А.И. Дунаев, А.Ф. Татаренков, А.С. Самофалова // Опубл. 04.05.2018 г. Бюл. №13.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

«УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ООО «НТЦ нанотехнологии», ш. техн./Науд Воробьев А.Ю.

2021 г.

АКТ

о использовании результатов диссертационной работы Свайкат Н. «Физико-технологические аспекты управляемого роста нитевидных нанокристаллов полупроводников»

Настоящим актом подтверждаем, что результаты диссертационной работы Свайкат Н. «Физико-технологические аспекты управляемого роста нитевидных нанокристаллов полупроводников» использованы в ООО «НТЦ нанотехнологии» и послужили основой при выполнении НИОКР по ГК № 8109р/12762 «Разработка высокоэффективных солнечных элементов на основе модифицированных нитевидными кристаллами фотоэлектрических структур».

Результаты разработок, нашедшие отражение в диссертационной работе Свайкат Н., позволили разработать опытные образцы фотоэлектрических структур р+-р/р-НК-п+-НК/п-1ТО и изготовить рабочую конструкторско-технологическую документацию кремниевого фотоэлектрического преобразователя, у которого длина поглощения света и длина диффузии неосновных носителей заряда не являются конкурирующими конструктивными параметрами. В настоящее время, разработанные в диссертации рекомендации по изготовлению тестовых структур 81-фотоэлементов с эффективной антиотражающей поверхностью используются конструкторским бюро ООО «НТЦ нанотехнологии» для подготовки проектов ОКР с целью дальнейшей модификации солнечных элементов.

Заместитель директора по проектированию, главный инженер

ООО «НТЦ нанотехнологии»

В.В. Литвинов

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Лабораторный регламент технологического процесса изготовления модифицированных нитевидными нанокристаллами фотоэлектрических

структур солнечных элементов

Цель лабораторного регламента

Цель лабораторного регламента - определение порядка лабораторных операций, позволяющих изготовить модифицированные острийными нитевидными нанокристаллами фотоэлектрические структуры (ФЭС) солнечных элементов.

ФЭС изготавливаются из кремния, выращенного по методу Чохральского, р-типа и представляют собой структуру p+-p-n+, поверхность которой структурирована острийными нитевидными нанокристаллами. Сопротивление кремниевой пластины 0,5^20 Ом-см, ориентация кристалла {111}. Толщина исходной пластины 300±20 мкм. Контактная сетка (металлизация) передней и обратной стороны пластины выполнены методом трафаретной печати с использованием паст на основе серебра и алюминия. С целью снижения рабочей температуры и электрических потерь ФЭС оптически прозрачны для ИК-диапазона. С цельюувеличения КПД предусмотрено применение просветляющего покрытия.

1 Отмывка и сушка пластин в центрифуге

Данная операция проводится с целью очистки поверхности ростовых подложек от загрязнений и окислов.

Оборудование и оснастка

Установка отмывки и сушки ЧПВС-0/1500-004, система получения суперчистой воды с рециркуляцией 114ВФ0,5-1, кассета рабочая с захватом, кассета межоперационная, мешок полиэтиленовый, пенал (гермотара).

Материалы, комплектующие, полуфабрикаты.

Вода деионизованная марки А, азот газообразный, 2/2, одежда и принадлежности технологические, синтетическое полотно нетканое клееное (200x250) мм, ткань х/б, арт. 225 (150x150) мм, спирт этиловый ректификованный, технический высший сорт. Технологические режимы.

Таблица 1Б - Режимы отмывки и сушки кремниевых пластин

Цикл Скорость вращения центрифуги, об/мин Время обработки, с

Отмывка Сушка 600 ± 60 1000 ±100 60 ± 6 240 ± 24

Порядок выполнения операций

На рис. 1П показана передняя панель установки отмывки и сушки ЧПВС-0/1500-004.

Рисунок 1П - Схема передней панели установки отмывки и осушки: 1, 3 -устройство для установки скорости вращения, 2, 4 - устройство для установки времени обработки, 5 - тумблер включения цикла I «ОТМЫВКА», 6,7 -сигнальные лампы циклов, 8 - сигнальная лампа блокировки крышки камеры, 9 - тумблер включения электропитания, 10 - сигнальная лампа включения электропитания, 11 - кнопка пуска цикла.

Порядок выполнения операции отмывки и сушки пластин следующий:

1. Открыть крышку центрифуги.

2. Поднять кассетодержатель центрифуги в горизонтальное положение с помощью подъемной рукоятки.

3. Установить кассету с пластинами в кассетодержатель с помощью ручки.

4. Плавно опустить кассетодержатель в вертикальное положение.

5. Подвести в позицию, удобную для загрузки, противоположный кассетодержатель.

2.6. Повторить п.п.3 - 4 для других кассет.

Примечание. Разница в количестве пластин в противостоящих кассетах не должна превышать трех.

7. Закрыть крышку центрифуги.

8. Нажать кнопку 11 «пуск - цикл» ( при этом загорается сигнальная лампа «камера - закр.».

9. По истечении заданного времени обработки сигнальная лампа «камера-закр.» гаснет.

10. Перевести тумблер «5» (см. рисунок 1) в положение «выкл.».

11. Повторить переходы 8 - 9.

12. Поднять крышку центрифуги.

13. Поднять поочередно кассетодержатели в горизонтальное положение с помощью подъемной рукоятки и выгрузить кассеты с пластинами с помощью ручки-держателя.

14. Поместить кассеты с пластинами в межоперационную тару и передать на следующую операцию, заполнив сопроводительный лист.

15. По окончании работы перевести тумблеры «5» и «9» в положение «выкл.» (см. рис. 1П), протереть стол установки влажной салфеткой, смоченной деионизованной водой.

2 Обработка пластин в перекисно-аммиачном растворе

Данная операция выполняется с целью очистки поверхности кремниевых пластин в перекисно-аммиачной смеси. От качества химической обработки пластин во многом зависят процессы формирования структур на пластине.

Оборудование и оснастка

Установка химической обработки, система получения суперчистой воды с рециркуляцией 114ВФ0,5-1, блок транспортирования и подачи реактивов кассета рабочая с захватом, кассета межоперационная, мешок полиэтиленовый, мензурка, 500, термометр п51 240 291, секундомер СОП пр-2а-2.

Материалы, комплектующие, полуфабрикаты. Вода деионизованная марки А, одежда и принадлежности технологические, синтетическое полотно нетканое клееное (200x250) мм, ткань х/б, арт. 225 (150х150)мм, раствор перекисно-аммиачный.

Технологические режимы.

Таблица 2Б - Режимы отмывки и сушки кремниевых пластин

Цикл Состав травителя Температура раствора, К Время обработки, с

Снятие поверхностного слоя и удаление загрязнений Нади, Н2О2, Н2О 263+ 2 300 + 5

Порядок выполнения операций

1. Подготовить установку к работе согласно инструкции по эксплуатации .

2. Выставить на тепловом реле температуру обработки согласно таблице 2.

3. Выставить на таймере время обработки в растворе согласно таблице 2.

4. Заполнить ванны раствором до метки.

5. Включить нагреватель ванны, переведя тумблер «пуск» в верхнее положение, при этом загорается зелёная лампа.

6. Провести обработку, выключить установку, выгрузить кассеты, слить растворы.

3 Напыление адгезионного слоя титана

Данная операция предназначена для напыления адгезионного слоя титана на предварительно очищенную пластину кремния.

Оборудование и оснастка

Установка электронно-лучевого напыления ВАК-501, стол

антивибрационный, весы аналитические ВЛА-200Г-М, весы лабораторные ВЛР-10 кг

Материалы, комплектующие, полуфабрикаты

Аргон газообразный в.ч, азот газообразный 2/2, азот жидкий технический сорт 1, воздух сжатый У, ткань х/б арт.225 (150х150)мм, мишень титановая В-7720.

Технологические режимы

Толщина пленки Т 50 нм, температура нагрева рабочей камеры 363 К, предельный вакуум 10-7 Па.

Порядок выполнения операций

1. Подготовку рабочего места и организацию трудового процесса осуществлять в соответствии с инструкцией.

2. Наладчику подготовить установку к работе согласно инструкции по эксплуатации.

3. Открыть краны подачи воды, сжатого воздуха на подводящих магистралях.

4 Развакуумировать систему.

5. Открыть шлюзовую камеру.

6. Установить на вращающемся зонтике пластины кремния.

7. Загрузть навески химически чистого титана.

8. Откачку воздуха из-под колпака производить до давления не выше [(5 -8)х10-7] мм рт.ст. (666,5 - 1066,4)х10-7 Па. Давление контролировать вакуумметром.

9. В соответствии с инструкцией для работы на установке ВАК-501 запустить программу напыления титана и осуществить процесс.

10. Выгрузить пластины. Протирку и удаление продуктов распыления производить 1 раз в сутки, перед отжигом установки.

4 Нанесение и сушка фоторезиста

Данная операция выполняется с целью переноса рисунка с фотошаблона на пластину кремния

Оборудование и оснастка

Автомат нанесения фоторезиста 08ФН 125/200, установка инфракрасной термообработки 02СТ-170-005

Материалы, комплектующие, полуфабрикаты

Фоторезист ФП-РН-27В, спирт этиловый ректификованный технический высший сорт, ацетон «ЧДА», ткань х/б, арт. 225 (150x150) мм, азот газообразный

Технологические режимы.

Частота вращения: в режиме растекания 60-600 об/мин; в режиме формирования слоя 600-6000 об/мин. Время центрифугирования: в режиме растекания 1 -10 с; в режиме формирования слоя 10-60 с. Температура в термокамере 363±5 К.

Порядок выполнения операций

1. Подготовить установку к работе согласно инструкции по эксплуатации.

2. Открыть крышку и закрепить пластину на столике центрифуги.

3. Закрыть крышку, установить на таймере необходимое время центрифугирования и включить центрифугу.

4. После окончания процесса снять пластину и переложить ее в установку инфракрасной термообработки.

5. Установить время на таймере ИК-установки и осуществить сушку фоторезиста.

6. Снять пластину с ИК-установки, раскрепив механические прижимы, положить пластин в кассету.

5 Совмещение и экспонирование

На данной технологической операции закладывается рисунок фоторезистивной маски, от качества которого зависит качество рисунка, получаемого на окисле при последующем травлении. При экспонировании под воздействием ультрафиолетового излучения ртутной лампы образуются участки с измененными свойствами, которые удаляются с поверхности пластин при проявлении.

Оборудование и оснастка

Установка совмещения и экспонирования ЭМ-5006, люксметр Ю-116, 5 класс точности, барботер В-12902, накопитель 105А-44М, пенал В-12978, кассета КП-76, кассета 4.212.298-01, фотошаблон, бюкс В-8697А, пинцет с фторопластовым наконечником П-34, пинцет с механическим захватом В-12536, мешок полиэтиленовый.

Материалы, комплектующие, полуфабрикаты.

Азот газообразный, спирт этиловый ректификованный технический высший сорт, воздух сжатый, вода питьевая синтетическое полотно нетканое клееное (200x250) мм, ткань х/б, арт. 225 (150x150) мм.

Технологические режимы.

Таблица 3Б

Наименование Стойкость Обозначение фотошаблона

фотошаблона фотошаблона

Окна 50 КФДЛ.764.416.014

Окна 50 КФДЛ.764.416.014-01

Окна 50 КФДЛ.764.416.014-02

Порядок выполнения операций

Работа установки совмещения и экспонирования в автоматическом режиме. Автоматический режим работы установки используется при работе с пластинами, не требующими совмещения рисунка пластины с рисунком фотошаблона (первичное экспонирование).

1. Подготовить установку к работе согласно инструкции по эксплуатации.

2. Проверить освещенность. Освещенность должна быть не менее 25000 люкс. Неравномерность освещенности на пластине дорлжна быть не более + 6% (замеряется при замене лампы).

3. Выставить на переключателе «Экспозиция», расположенном на пульте управления установки, требуемое время экспонирования.

4. Подготовить рабочее место, обеспечить его необходимыми пластинами, фотошаблонами и т.п.

5. Поднять микроскоп совмещения установки в верхнее положение, оперируя ручкой «вниз» (положение БЭ), расположенной на столе установки слева.

6. Установить фотошаблон по трем жестким упорам на плите шаблона держателя, закрепить его двумя механическими прижимами и зафиксировать вакуумом, опустив ручку крана «Ш».

7. Установить на микроскопе малое увеличение. Перемещая микроскоп с помощью рукоятки сканирования (на верхней части установки) и оперируя рукоятками шаблонодержателя, установить фотошаблон таким образом, чтобы метки совмещения на фотошаблоне располагались симметрично оси объективов.

8. Зафиксировать вакуумом плиту шаблонодержателя, опустив ручку крана «ШД».

9. Опустить микроскоп совмещения установки в исходное положение, оперируя ручкой «вниз».

10. Нажать кнопку «возврат кассет» на пульте управления, кассеты возвращаются в исходное положение.

11. Заполнить кассету пластинами, установить ее на платформу первой (подающей) кассеты механизма перемещения кассет и кассету без пластин - на платформу второй (приемной) кассеты.

12. Нажать кнопку «Автомат» и клавишу «Цикл» на пульте управления.

13. Пластина из подающей кассеты поступает на столик предварительной ориентации, где ориентируется по основному боковому срезу и диаметру.

14. По окончании ориентации столик предварительной ориентации поднимается вверх до калибратора, пластина прихватывается вакуумом к калибратору, калибратор вместе с пластиной перемещается в зону совмещения.

15. Рабочий столик вместе с калибратором и пластиной поднимается вверх до упора калибратора в фотошаблон, в результате чего происходит передача пластины с калибратора на рабочий столик и выравнивание пластины в плоскости, параллельной рабочей плоскости фотошаблона.

16. Рабочий столик с пластиной опускается в промежуточное положение, а калибратор возвращается в зону предварительной ориентации.

17. Рабочий столик с пластиной поднимается вверх, пластина автоматически приводится в контакт с шаблоном и экспонируется.

18. Проэкспонированная пластина струей воздуха сдувается со столика на пневмодорожку и далее в приемную кассету.

19. После размещения 2-й пластины на столике совмещения, нажать кнопку «Полуавт». Цикл прерывается.

20. Проэкспонированную пластину вынуть из приемной кассеты, поместить в тару и передать на операцию проявления фоторезиста.

21. Если время экспонирования выбрано правильно и на пластине размеры элементов и качество проявления соответствуют технологической норме, нажать кнопку «Автомат». Пластины партии пройдут цикл согласно п.п. 13-18. В противном случае подобрать время экспонирования еще на одной пластине, выполнив п.п. 13-20.

22. Пробные пластины, не удовлетворяющие необходимым требованиям передать на реставрацию согласно маршрутам реставрации для данного изделия.

23. Перегрузить проэкспонированные пластины из кассеты в тару, заполнить сопроводительный лист, предать пластины на следующую операцию.

24. Отметить в паспорте на фотошаблон дату, номер партии, количество совмещений за подписью оператора.

25. Поднять микроскоп совмещения установки, выполнив п. 5.

26. Расфиксировать плиту шаблонодержателя, подняв ручку крана «ШД» из положения «Вак». Расфиксировать фотошаблон, подняв ручку крана «Ш» из положения «Вак».

27. Снять фотошаблон с плиты шаблонодержателя, раскрепив механические прижимы, положить фотошаблон в тару для шаблонов.

Работа установки совмещения и экспонирования в полуавтоматическом режиме.

28. Выполнить п.п. 5,6,8,-11.

29. Нажать кнопку «Полуавт» и клавишу «Цикл» на пульте управления.

При этом должна загореться индикация клавиши «Цикл».

Пластина совершит цикл согласно п.п. 13-16, при этом загораются индикации клавиш «Загрузка» и «Зазор».

30. Регулятором зазора совмещения, расположенным на корпусе установки, установить требуемую величину зазора для совмещения. Величина рабочего зазора между пластиной и фотошаблоном от 0 до 40 мкм.

31. После загорания индикации клавиши «Зазор» произвести совмещение рисунков фотошаблона и пластины оперируя ручками манипулятора совмещения

32. Нажать клавишу «Контакт» на пульте управления, при этом должна загореться индикация клавиши.

33. Проверить качество совмещения. При неудовлетворительном совмещении произвести повторное совмещение, предварительно нажав клавишу «Зазор» на пульте управления.

34. Нажать клавишу «Экспонирование». Пластина проэкспонируется и выгрузится в приемную кассету струей воздуха.

35. Выполнить п. 20 для проэкспонированной пластины.

36. Если время экспонирования выбрано правильно и на пластине размеры элементов и качество проявления соответствуют технологической норме, повторить п.п. 31-34 для всех пластин партии.

37. По окончании экспонирования всех пластин гаснет индикация клавиши «Цикл» и загорается «Возврат кассет».

38. Выполнить п.п. 22-27.

39. Фотошаблоны отмывать по технологической карте «Отмывка фотошаблонов».

40. В процессе работы протирать салфеткой, смоченной спиртом, следующие части установки:

1) платформы для подающей и приемной кассет;

2) пневмодорожки;

3) плиту шаблонодержателя;

4) столики ориентации и совмещения, калибратор.

41. Следить за движением пластин в процессе работы в любом режиме.

42. Запрещается проводить совмещение и экспонирование пластин со сколами и кусков в автоматическом режиме.

43. Наименование, обозначение и стойкость фотошаблонов в зависимости от типа приборов указаны в таблице.

44. Твердые отходы (салфетки) сдавать на сборный пункт (хозучасток).

45. На проявленной пластине рабочая зона фотошаблона должна полностью закрывать пластину.

46. Разрешается использовать годный по дефектности фотошаблон «Резисторы» одного комплекта для работы в другом комплекте.

47. Для интенсификации отмывки допускается использовать барботирование воды газообразным азотом.

6 Проявление фоторезиста и контроль пластин

Процесс проявления заключается в удалении облученных участков пленки фоторезиста с поверхности подложки в щелочных растворах, в результате чего на поверхности полупроводниковой пластины остаётся защитный рельеф требуемой конфигурации.

Настоящая методика предусматривает режимы и приемы выполнения операции проявления фоторезиста методом полива раствора на вращающуюся пластину, последующей сушки термообработки и контроля полученного рельефа в пленке фоторезиста.

Оборудование и оснастка