Локализация и баллистический транспорт носителей тока в кремниевых наноструктурах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Буравлев, Алексей Дмитриевич

• Буравлев, Алексей Дмитриевич
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Буравлев, Алексей Дмитриевич

Введение.

Глава 1. Локализация и баллистичекий транспорт носителей тока в полупроводниковых наноструктурах.

§1.1. Низкоразмерные полупроводниковые структуры.

§1.2. Локализация и транспорт баллистических носителей тока в квантовых ямах.

§1.3. Квантованная проводимость полупроводниковых квантовых проволок.

§1.4. Одноэлектронная перезарядка квантовых точек.

1.4.1. Многоэлектронные "искусственные атомы".

1.4.2 Малоэлектронные "искусственные атомы".

1.4.3. Эффект Кондо в квантовых точках.

1.4.4. Эффект Фано в квантовых точках.

Постановка задачи.

Глава 2. Электрические и магнитные свойства самоупорядоченных кремниевых квантовых ям.

§2.1. Сверхмелкие диффузионные профили бора на поверхности кремния (100).

§2.2. Идентификация самоупорядоченных кремниевых квантовых ям.

2.2.1. Циклотронный резонанс в монокристаллическом кремнии.

2.2.2. Методика исследования ЦР в сверхмелких профилях бора на поверхности Si(100).

2.2.3. Угловые зависимости циклотронного резонанса электронов и дырок в сверхмелких профилях бора на поверхности Si(100).

§2.3. Сильнолегированные двумерные барьеры.

2.3.1. Методика измерения статической магнитной восприимчивости.

2.3.2. Магнитные свойства поверхности Si(100).

2.3.3. Магнитные свойства границы раздела Si-SiC>2.

2.3.4. Магнитные свойства 5 - барьеров.

§2.4. Локализация и переход металл-диэлектрик в двумерном дырочном газе в кремниевых квантовых ямах.

§2.5. Слабая локализация в двумерном дырочном газе в кремниевых квантовых ямах.

Выводы.

Глава 3. Квантованная проводимость кремниевых наноструктур.

§3.1. Квантованная проводимость в кремниевых квантовых проволоках и - типа.

§3.2. Квантованная проводимость в кремниевых квантовых проволоках р -типа.

§3.3. Квантованная проводимость при конечных температурах.

§3.4. Тушение квантовых ступенек в продольном электрическом поле.

§3.5. Квантованная проводимость при разогреве баллистических носителей тока в продольном электрическом поле.

§3.6. Квантованная проводимость в условиях интерференции носителей тока в модулированных квантовых проволоках.

Выводы.

Глава 4. Локальная туннельная спектроскопия квантовых точек.

§4.1. Локальная туннельная спектроскопия многодырочных кремниевых квантовых точек в режиме кулоновской блокады.

§4.2. Локальные туннельные В АХ малоэлектронных кремниевых квантовых точек.

§4.3. Кремниевый транзистор на одиночных дырках.

§4.4. Ячейка памяти на одиночных дырках.

Выводы.

Глава 5. Самоупорядоченные микрорезонаторы, встроенные в сверхмелкие диффузионные профили бора в кремнии.

§5.1. Сканирующая туннельная микроскопия кремниевых нанопреципитатов на поверхности сверхмелких диффузионных профилей бора в кремнии (100).

§5.2. Оптические свойства самоупорядоченных нанопреципитатов на поверхности кремния (100).

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Локализация и баллистический транспорт носителей тока в кремниевых наноструктурах»

Тема настоящей диссертационной работы относится к новой области физики полупроводников - физики полупроводниковых наноструктур и наноэлектроники, направленной на создание новых типов приборов, в которых носители тока могут проявлять как корпускулярные, так и волновые свойства. В этом случае появляется возможность осуществлять контроль фазовой когерентности баллистического транспорта или, иными словами, контролировать фазу волновой функции электрона в структурах, размер которых меньше длины неупругого рассеяния носителей тока.

В зависимости от количества координат, вдоль которых проявляются эффекты размерного квантования вследствие ограничения движения носителей заряда, наноструктуры подразделяются на квантовые ямы, квантовые проволоки (нити) и квантовые точки [Демиховский, 1997]. Квантовая яма образуется при ограничении свободы перемещения носителей тока лишь в одном направлении, квантовая проволока - в двух направлениях, и квантовая точка - во всех трех направлениях, что может быть достигнуто как электростатически с помощью прецизионного нанесения управляющих электродов, так и технологически путем варьирования составом материала вдоль одной или нескольких координат. Поэтому технологическая реализация полупроводниковых наноструктур стала возможной благодаря развитию электронно-лучевой нанолитографии и молекулярно-лучевой эпитаксии, которые в настоящее время широко используются в полупроводниковой индустрии.

Методы молекулярно-лучевой эпитаксии легли в основу получения различных самоупорядоченных наноструктур, таких как кристаллографически ориентированные квантовые проволоки и системы квантовых точек, самоупорядочивающиеся непосредственно в процессе эпитаксиального роста двумерных слоев полупроводников AinBv и AnBVI [Ipatova et al, 1991, Shchukin, 1996, Ledentsov 1996, Notzel, 1996]. Причем, в основе формирования всех известных до настоящего времени наноструктур в полупроводниках лежат процессы локального самоупорядочения атомов матрицы.

Между тем, самоупорядоченные наноструктуры могут также возникать вследствие анизотропии диффузии примесных атомов и ионов при их внедрении в полупроводниковую решетку методами ионной имплантации и диффузии [Bagraev et al, 1997а, Баграев et al, 1995, Gossmann et al, 1996]. Подобная самоорганизация примесных центров резко усиливается при использовании метода неравновесной примесной диффузии в условиях контролируемой инжекции вакансий или собственных межузельных атомов [Bagraev et al, 1997a, Баграев et al, 1995, Frank et al, 1984, Gosele et al, 1988]. В этом случае преимущество имеет применение планарной технологии, в рамках которой можно реализовать режим ускоренной диффузии легирующей примеси, стимулируя обменное взаимодействие примесного атома с собственным межузельным атомом (kick-out механизм диффузии) или вакансией (вакансионный механизм), а также - осуществить резкое торможение примесной диффузии в режиме полной аннигиляции собственных дефектов. Таким образом, ускоренную примесную диффузию целесообразно использовать для получения перпендикулярных поверхности двумерных слоев, содержащих самоупорядоченные примесные центры, тогда как формирование аналогичных слоев, параллельных поверхности, наиболее вероятно в условиях сильного торможения диффузии легирующей примеси. Применяя планарную технологию, можно достигнуть высокой плотности двумерных легированных слоев в приповерхностной области полупроводникового монокристалла. Вследствие этого следует ожидать, что диффузионные профили, полученные в процессе неравновесной примесной диффузии, будут состоять из поперечных или продольных квантовых ям, сформированных между двумерными легированными слоями, которые ориентированы соответственно перпендикулярно или параллельно плоскости профиля [Bagraev et al, 1997а].

Получение самоупорядоченных полупроводниковых квантовых ям и сверхрешеток является одной из наиболее важных тематик современной физики полупроводников и наноэлектроники. Особенно актуальной она стала в последние годы в связи с задачами создания принципиально новых приборов наноэлектроники и оптоэлектроники, таких как транзисторы на одиночных электронах, одноэлектронные ячейки памяти и лазеры на внутризонных переходах. Поэтому развитие новых технологий реализации полупроводниковых наноструктур ставит все большее число вопросов, касающихся микроскопической природы самоупорядоченных квантовых ям и разделяющих их двумерных барьеров, которые составляют основу для получения квантовых проволок и точек в рамках электростатического ограничения движения носителей тока.

В распоряжении физиков имеется большое количество разнообразных методов экспериментального исследования полупроводниковых наноструктур. Тем не менее, методы на основе регистрации циклотронного резонанса, квантованной проводимости, измерения магнитной восприимчивости, а также - использования сканирующей туннельной микроскопии и локальной туннельной спектроскопии являются практически единственными, которые позволяют адекватно контролировать транспорт баллистических носителей тока в полупроводниковых наноструктурах.

Вышесказанное определяет актуальность темы настоящей работы, которая была направлена на детальное изучение с помощью перечисленных методик электрических, магнитных и оптических свойств самоупорядоченных кремниевых квантовых ям, сформированных между 5- барьерами внутри сверхмелких диффузионных профилей бора на поверхности монокристаллического кремния (100), а также - на исследование процессов баллистического транспорта через квантовые нити и точки, полученные на их основе с помощью электростатического ограничения движения носителей тока. Цель данной диссертационной работы состояла в изучении процессов локализации и баллистического транспорта электронов и дырок в кремниевых наноструктурах. В задачи работы входило изучение следующих вопросов:

1. Изучение электрических и магнитных свойств самоупорядоченных квантовых ям, сформированных между 5- барьерами на поверхности монокристаллического кремния (100).

2. Исследование локализации и транспорта баллистических носителей тока в самоупорядоченных малонаселенных квантовых ямах р- типа, полученных на поверхности монокристаллического кремния (100) п- типа проводимости.

3. Обнаружение и изучение перехода металл-диэлектрик, возникающего вследствие спиновой поляризации двумерных носителей тока в электрическом поле сверхмелкого р+-п перехода, встроенного перпендикулярно плоскости квантовой ямы.

4. Идентификация слабой локализации двумерных носителей тока в квантовой яме, которая обусловлена кристаллографической анизотропией электрического поля сверхмелкого р -п перехода.

5. Исследование электронной и дырочной квантованной проводимости квантовых проволок, полученных с помощью методики расщепленного затвора в плоскости кремниевых квантовых ям (100) п- и р- типа.

6. Изучение особенностей дырочной квантованной проводимости в зависимости от температуры, продольного напряжения исток-сток, концентрации носителей тока и степени модуляции кремниевых квантовых проволок.

7. Регистрация локальных туннельных ВАХ с целью исследования процессов перезарядки многоэлектронных и малоэлектронных квантовых точек при прохождении одиночных носителей тока.

8. Использование локальных туннельных ВАХ для наблюдения кулоновских осцилляций при перезарядке кремниевых квантовых точек, полученных с помощью методики расщепленного затвора на поверхности кремния (100).

9. Идентификация оптических свойств самоупорядоченных микрорезонаторов с распределенной обратной связью, встроенных в плоскость кремниевых квантовых ям.

Научная новизна определяется следующими положениями, которые выносятся на защиту:

1. Угловые зависимости спектров циклотронного резонанса электронов и дырок идентифицируют кристаллографическую ориентацию электрического поля, встроенного в плоскость самоупорядоченных квантовых ям на поверхности кремния (100).

2. Самоупорядоченные квантовые ямы, сформированные между 5- барьерами на поверхности кремния (100), проявляют диамагнитные свойства при низкой температуре в слабом внешнем магнитном поле.

3. Электрическое поле сверхмелкого р+-п перехода, встроенное перпендикулярно плоскости малонаселенной кремниевой квантовой ямы, индуцирует переход металл-диэлектрик вследствие спиновой поляризации двумерных дырок.

4. Величина квантовых ступенек дырочной проводимости кремниевых проволок р- типа определяется независимыми вкладами одномерных подзон тяжелых и легких дырок. Температурное и полевое тушение квантовой лестницы проводимости возникает, если энергия термо- и полевого разогрева носителей тока становится сравнимой с величиной энергетического зазора между одномерными подзонами. Осцилляции плато квантовой лестницы проводимости обусловлены квантовой интерференцией дырок на S- барьерах в модулированных квантовых проволоках.

5. Локальные туннельные В АХ позволяют идентифицировать различные режимы кулоновской блокады, а также - кулоновские осцилляции, индуцированные процессами перезарядки многоэлектронных и малоэлектронных кремниевых квантовых точек при прохождении одиночных дырок.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнительным анализом результатов, полученных с помощью различных методик, а также - их соответствием с имеющимися на сегодняшний день экспериментальными и теоретическими данными изучения одномерного баллистического транспорта в полупроводниковых наноструктурах.

Научная и практическая значимость работы определяется проведенными исследованиями влияния электрического поля сверхмелкого р+-п перехода, встроенного в плоскость малонаселенной квантовой ямы, на слабую локализацию двумерных дырок в условиях спин-орбитального взаимодействия в валентной зоне; изучением температурного и полевого тушения квантовой лестницы проводимости в условиях, когда энергия термо- и полевого разогрева носителей тока становится сравнимой с величиной энергетического зазора между одномерными подзонами; исследованиями модулированных квантовых проволок, которое позволило установить, что осцилляции плато квантовой лестницы проводимости обусловлены интерференцией дырок на 5-барьерах; получением самоупорядоченных малонаселенных квантовых ям на поверхности кремния (100), которые могут быть использованы при создании одноэлектронного транзистора.

Апробация результатов работы. Полученные в работе результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: 1-й и 2-й Городских студенческих научных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике, (Санкт-Петербург, 1997, 1998); Всероссийской научно-технической конференции «Микро- и наноэлектроника-98» (МНЭ-98), (Звенигород, 1998); Международных семинарах "Nondestructive Testing and Computer Simulations in Science and Engineering", NDTCS-98, -99, (Санкт-Петербург, 1998, 1999); 20-й и 21-й Международных конференциях по физике дефектов в полупроводниках, ICDS-20, ICDS-21, (Беркли, США, 1999, Гиссен, Германия, 2001); Международной конференции по электронному транспорту в мезоскопических системах, (Гётеборг, Швеция, 1999); 22-й Международной конференции по физике низких температур, LT22, (Хельсинки, Финляндия, 1999); Итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам конкурса грантов 1999 года для молодых ученых Санкт-Петербурга, (Санкт-Петербург, 2000); 3-ем Международном семинаре "Silicon Carbide and related materials", ISSCRM, (Новгород, 2000); Конференции по Оптике полупроводников, OS-2000, (Ульяновск, 2000); 5-й Международной конференции по диффузии в материалах, DIMAT-2000, (Париж, Франция, 2000); 25-й и 26-й Международных конференциях по физике полупроводников, ICPS-25, ICPS-26, (Осака, Япония, 2000, Эдинбург, Великобритания, 2002); 10-й Международной конференции по модулированным полупроводниковым структурам, MSS-10, (Линц, Австрия, 2001); 14-й Международной конференции по электронным свойствам двумерных систем, EP2DS-14, (Прага, Чехия, 2001).

Публикации: по результатам исследований, изложенных в диссертации, имеется 15 публикаций в ведущих отечественных и международных журналах. Список публикаций приведен в конце диссертации.

Структура диссертации: Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Буравлев, Алексей Дмитриевич

Выводы

Таким образом, использование сканирующей туннельной микроскопии позволило определить влияние температуры примесной диффузии и параметров предварительного окисления на характеристики поверхностного рельефа сверхмелких диффузионных профилей бора в Si(100). Было установлено, что начальное распределение деформационного потенциала, задаваемое толщиной предварительно нанесенного окисла, определяет кристаллографическую зависимость коэффициента примесной диффузии в условиях увлечения избыточными потоками как вакансий, так и межузельных атомов, а также - пространственное распределение и оптимальное направление роста индуцированными ими самоупорядоченных нанопреципитатов, пронизывающих диффузионный профиль легирующей примеси. Показано, что разброс в размерах обнаруженных нанопреципитатов, который отражает величину флуктуаций деформационного потенциала, нивелируется при увеличении температуры примесной диффузии. Кроме того, обнаружена взаимосвязь размеров нанопреципитатов с их пространственным распределением, которая указывает на фрактальный механизм формирования самоупорядоченных нуль-мерных систем в условиях сильного взаимодействия неравновесных потоков примесных атомов и первичных дефектов. Получение самоорганизованных систем нанопреципитатов, встроенных в систему кремниевых квантовых ям, сделало возможным создание микрорезонаторов с распределенной обратной связью, характеристики которых были идентифицированы с помощью спектральных зависимостей коэффициентов отражения и пропускания соответственно в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн.

Заключение.

1. Исследование угловых зависимостей циклотронного резонанса в самоупорядоченных продольных и поперечных квантовых ямах, сформированных внутри сверхмелких диффузионных профилей бора на поверхности кремния (100), позволило обнаружить 180° неинвариантность амплитуды и формы сигнала линий резонансного поглощения при соответствующем изменении ориентации плоскости продольной квантовой ямы относительно направления внешнего магнитного поля. Показано, что 180° неинвариантность угловых зависимостей циклотронного резонанса обусловлена наличием электрического поля сверхмелкогор'-п перехода, встроенного в плоскость кремниевой квантовой ямы, которое индуцирует неоднородное распределение и проявляет разброс в значениях локальных времен неупругого рассеяния двумерных носителей тока.

2. Изучение температурных и полевых зависимостей магнитной воспримчивости и угловых зависимостей ЭПР показало, что самоупорядоченные квантовые ямы, сформированные между 5- барьерами на поверхности кремния (100), проявляют диамагнитные свойства при низкой температуре в слабом внешнем магнитном поле.

3. Использование самоупорядоченных кремниевых квантовых ям с низкой плотностью двумерных дырок с высокой подвижностью позволило обнаружить и исследовать переход металл-диэлектрик и процессы слабой локализации в двумерном дырочном газе. Показано, что электрическое поле сверхмелкого р*-п перехода, встроенное перпендикулярно плоскости малонаселенной кремниевой квантовой ямы, стимулирует переход металл-диэлектрик вследствие спиновой поляризации двумерных дырок. В свою очередь, электрическое поле сверхмелкого р+-п перехода, встроенное в плоскость малонаселенной квантовой ямы, приводит к слабой антилокализации двумерных дырок в условиях спин-орбитального взаимодействия в валентной зоне.

4. С помощью методики расщепленного затвора были реализованы и исследованы различные версии квантовой лестницы электронной и дырочной проводимости одномерных каналов, электростатически индуцированных внутри самоупорядоченных кремниевых квантовых ям.

Впервые зарегистрирована квантовая лестница дырочной проводимости кремниевых проволок р- типа. В этом случае квантовые ступеньки проводимости возникали как результат независимых вкладов одномерных подзон тяжелых и легких дырок, что проявлялось при исследовании квадратных квантовых проволок в удвоении квантовых ступенек (Go=4e /А) за исключением первой квантовой ступеньки, которая равна 2e2/h вследствие отсутствия вырождения нижней одномерной подзоны. Показано, что температурное и полевое тушение квантовой лестницы проводимости возникает, если энергия термо- и полевого разогрева носителей тока становятся сравнимыми с величиной энергетического зазора между одномерными подзонами. Обнаружен эффект усиления аплитуды квантовых ступенек при увеличении кинетической энергии электронов в проволоках конечной длины, не описываемых в режиме квантового точечного контакта.

Обнаружена спонтанная спиновая поляризация тяжелых и легких дырок, возникающая вследствие доминирования обменного взаимодействия при слабом заполнении нижних одномерных подзон в кремниевых квантовых проволоках. Обнаружены осцилляции плато квантовой лестницы проводимости, которые обусловлены квантовой интерференцией дырок на 5- барьерах в модулированных кремниевых проволоках р- типа.

5. Были получены локальные туннельные спектры Ids(Uds)> свидетельствующие о различных режимах баллистического транспорта одиночных дырок через многоэлектронные и малоэлектронные квантовые точки внутри самоупорядоченных квантовых ям на поверхности кремния (100).

Локальные туннельные ВАХ (Uds{Ug)), полученные при различных напряжениях затвора, приложенных к квантовой нити, сформированной внутри самоупорядоченной кремниевой квантовой ямы, были использованы для идентификации транзисторного эффекта, основанного на туннелировании одиночных дырок при комнатной температуре.

Был обнаружен и исследован гистерезис в локальных туннельных ВАХ IdAU^) в зависимости от напряжения затвора, Ug, который позволил идентифицировать операции однодырочной перезарядки кремниевой ячейки памяти при комнатной температуре.

6. Использование сканирующей туннельной микроскопии позволило определить влияние температуры примесной диффузии и параметров предварительного окисления на характеристики поверхностного рельефа сверхмелких диффузионных профилей бора в Si(100).

Установлено, что начальное распределение деформационного потенциала, задаваемое толщиной предварительно нанесенного окисла, определяет кристаллографическую зависимость коэффициента примесной диффузии в условиях увлечения избыточными потоками как вакансий, так и межузельных атомов, а также пространственное распределение и оптимальное направление роста индуцированных ими самоупорядоченных нанопреципитатов, пронизывающих диффузионный профиль легирующей примеси. Показано, что разброс в размерах нанопреципитатов, состоящих из межузельных атомов кремния, который отражает величину флуктуаций деформационного потенциала, нивелируется при увеличении температуры примесной диффузии. Кроме того, обнаружена взаимосвязь размеров нанопреципитатов с их пространственным распределением, которая указывает на фрактальный механизм формирования самоупорядоченных систем в условиях сильного взаимодействия неравновесных потоков примесных атомов и первичных дефектов. Получение самоорганизованных систем нанопреципитатов, встроенных в систему кремниевых квантовых ям, сделало возможным создание микрорезонаторов с распределенной обратной связью, характеристики которых были идентифицированы с помощью спектральных зависимостей коэффициентов отражения и пропускания соответственно в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Буравлев, Алексей Дмитриевич, 2002 год

1. Андо Т., Фаулер А., Стерн Ф., Электронные свойства двумерных систем, М. Мир, с.386 (1985).

2. Андронов А.Н., Баграев Н.Т., Клячкин J1.E., Робозеров С.В., Сверхмелкие р+-п переходы в кремнии (100): электронно-лучевая диагностика приповерхностной области, ФТП, т.32, с. 137 (1998).

3. Андронов А.Н., Баграев Н.Т., Клячкин J1.E., Маляренко A.M., Робозеров С.В., Радиационная проводимость в самоупорядоченных кремниевых квантовых ямах, ФТП, т.ЗЗ, с.851 (1999).

4. Андронов А.Н., Баграев Н.Т., Клячкин J1.E., Маляренко A.M., Робозеров С.В., Сверхмелкие р+-п переходы в кремнии (111): электронно-лучевая диагностика приповерхностной области, ФТП, т.ЗЗ, с.58 (1999а).

5. Ансельм А.И., Введение в теорию полупроводников, М., Наука, (1978).

6. Баграев Н.Т., Локализация электронов и оптическая поляризация ядерных моментов в полумагнитных полупроводниках, Известия АН СССР, сер.Физическая, т.47, с.2331 (1983).

7. Баграев Н.Т., Буравлев А.Д., Клячкин Л.Е., Маляренко A.M., Рыков С.А., Самоупорядоченные микрорезонаторы в сверхмелких кремниевых р+ -п переходах, ФТП, т.34, с.726 (2000).

8. Баграев Н.Т., Иванов В.К., Клячкин Л.Е., Маляренко A.M., Шелых И.А., Баллистическая проводимость квантовой проволоки при конечных температурах, ФТП, т.34, с.737 (2000а).

9. Баграев Н.Т., Гельхофф В., Иванов В.К., Клячкин Л.Е., Маляренко A.M., Шелых И.А., Интерференция носителей тока в модулированных квантовых проволоках, ФТП, т.34, с.477 (2000b).

10. Баграев Н.Т., Буравлев А.Д., Клячкин Л.Е., Маляренко A.M., Гельхофф В., Иванов В.К., Шелых И.А., Квантованная проводимость в кремниевых квантовых проволоках, ФТП, т.36, с.462 (2002).

11. Бинниг Г., Рорер X, Сканирующая туннельная спектроскопия от рождения к юности, УФН, т.154,с.261 (1988).

12. Вольф E.JI., Принцип электронной туннельной спектроскопии, Наукова думка, Киев, (1990).

13. Вонсовский С.В., Магнетизм, М., Наука, (1971).

14. Глазман Л.И., Райх М.Э., Резонансная прозрачность барьера с квазилокальными примесными состояниями, Письма вЖЭТФ, т.47, с.378 (1988).

15. Глазман Л.И., Матвеев К.А., Снятие кулоновской блокады одноэлектронного туннелирования квантовыми флуктуациями, ЖЭТФ, т.98, с. 1834 (1990).

16. Демиховский В.Я., Квантовые ямы, нити, точки. Что это такое, Соросовский Образовательный Журнал, №5, с.80 (1997).

17. Догонкин Е.Б., Зегря Г.Г., Полковников А.С., Микроскопическая теория Оже-рекомбинации в квантовых нитях, ЖЭТФ, т. 117, с.429 (2000).

18. Дьяконов М.И., Хаецкий А.В., Размерное квантование дырок в полупроводнике со сложной валентной зоной и носителей в бесщелевом полупроводнике, ЖЭТФ, т.82, с. 1584 (1982).

19. Займан Дж., Принципы теории твердого тела, М., Мир, (1966).

20. Кадомцев Б.Б., Динамика и информация, М., редакция УФН, (1997).

21. Кведер В.В., Осипьян Ю.А., Исследование дислокаций в кремнии методом ЭПР, ФТП, т.16, с.1930 (1982).

22. Мурзин С.С., Электронный транспорт в квантовом пределе по магнитному полю, УФН, т.170, с.387 (2000).

23. Пудалов В.М., Переход металл-диэлектрик в двумерной системе в нулевом магнитном поле, УФН, т.168, с.227 (1998).

24. Рашба Э.И., Тимофеев В.Б., Квантовый эффект Холла, ФТП, т.20, с.977 (1986).

25. Шелых И.А., Когерентные явления в полупроводниковых квантовых проволоках, Диссетация на соискание ученой степени канд.физ.-мат.наук, СПбГТУ, (2001).

26. Шик А .Я., Квантовые нити, Соросовский Образовательный Журнал, №5, с. 87 (1997).

27. Abrahams Е.А., Anderson P.W., Licciardello D.C., Ramakrishnan T.V., Scaling theory of localization: absence of quantum diffusion in two dimensions, Phys.Rev. Lett,, v.42, p.673 (1979).

28. Altshuler B.L., Aronov A.G., in Electron-electron interection in disordered system, Amsterdam: North-Holland, Ed. By Efros L.A., PollakM., p.l 1 (1985).

29. Andreev A.V., Kamenev A., Itinerat ferromagnetism in disordered metals: a mean-field theory, Phys.Rev.Lett., v.81, p.3199 (1998).

30. Averin D.V., Korotkov A.N., Likharev К. K., Theory of single electron charging of quantum wells and dots, Phys. Rev. B, v.44, p.6199 (1991).

31. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Sukhanov V.L., Non-equilibrium impurity diffusion in silicon, Semicond.Sci.Technol., v.6, p.577 (1991).

32. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Sukhanov V.L., Quantum-size p-n junctions in silicon, Sol.St.Electronics, v.34, p.l 149 (1991a).

33. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Sukhanov V.L., Non-eqiliribrium diffusion in silicon, Def.Dif.Forum, v.103-105, p.201 (1993).

34. Bagraev N.T., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Naser A., Spin- dependent processes in self- assembly impurity quantum wires, Mater.Sci.Forum, v.258, p. 1683 (1997).

35. Bagraev N.T., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Naeser A., Rykov S.A., Quantum-Well Boron and Phosphorus Diffusion Profiles in Silicon, Def.Dif.Forum, v.143-147, p. 1003 (1997a).

36. Bagraev N.T., Chaikina E.I., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Markov I.I., Malyarenko A.M., Infrared indeced emission from silicon quantum wires, Sol.St.Electron., v.42, p.l 199 (1998a).

37. Bagraev N.T., Chaikina E.I., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Markov I.I., Infrared induced emission from silicon quantum wires, Superlat. Microstruct., v.23, p.337 (1998b).

38. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Gehlhoff W., High temperature single-hole silicon transistors, Superlat.Microstr., v.23, p. 1333 (1998c ).

39. Bagraev N.T., Ivanov V.K., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Rykov S.A., Shelykh I.A., Phase response of quantum staircase in modulated quantum wires, Proc. SPIE, v.4064, p. 119 (2000a).

40. Bagraev N.T., Bouravleuv A.D., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Rykov S.A., Suvorov A.V., Planar SiC devices processing by self-assembled nanostructures, Proc. of the ISSCRM-2000, p.76 (2000b).

41. Bagraev N., Bouravleuv A., Gehlhoff W., Klyachkin L., Malyarenko A., Rykov S., Self-assembled impurity superlattices and microcavities in silicon, Def.Dif.Forum, v. 194-199, p.673 (2001).

42. Bagraev N.T., Bouravleuv A.D., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Mezdrogina M.M., Romanov V.V., Skvortsov A.P., Light emission from erbium-doped nanostructures embedded in silicon microcavities, Physica E, v.13, p. 1059 (2002).

43. Beenakker C.W.J., Theory of Coulomb-blockade oscillations in the conductance of a quantum dot, Phys.Rev.B, v.44, p.1646 (1991).

44. Biittiker M., Absence of backscattering in the quantum Hall effect in multiprobe conductors, Phys.Rev.Lett., v.57,p,1761 (1986).

45. Dresselhaus G., Kip A.F., Kittel C., Cyclotron resonance of electrons and holes in silicon and germanium crystals, Phys.Rev., v.98, p.368 (1955).

46. Eaves L., Magnetotunneling spectroscopy of quantum wells, wires, dots and chaotic stadia, Proc. ofICPS23, Ed. by M.Scheffler and R.Zimmermann, v.l,p.43, (1996).

47. Economou E.N., Soukoulis C.M., Static conductance and scaling theory of localization in one dimension, Phys.Rev Lett., v.46, p.618 (1981).

48. Etienne В., Electron conduction and quantum phenomena in 2D heterostructures, Advances in Quantum Phenomena, Ed. By E.G. Beltrametti and J.M. Levy-Lebbond, v.347, p.159 (1995).

49. Feng S.L., Bourgoin J.C., DX centers in superlattices, Sol.St.Fenom., v. 10, p.265 (1989).

50. Fisher D.S., Lee P.A., Relation between conductance and transmission matrix, Phys.Rev.B, v.23, p.6851 (1981).

51. Frank W., Gosele U., Mehrer H., Seeger A., Diffusion in silicon and germanium, Diff. in Crystlline Solids, Academic Press Inc., p.63 (1984).

52. Fukuyama H., in Electron-electron interection in disordered system, Amsterdam: North-Holland, Ed. By Efros L.A., PollakM., p. 155 (1985).

53. Ganichev S.D., Danilov S.N., Bel'kov Y.Y., Ivchenko E.L., Bichler M„ Wegscheider W., Weiss D., Prettl W., Spin-sensitive bleaching and monopolar spin orientation in quantum wells, Phys.Rev.Lett., v.88, p.057401-1 (2002).

54. Gerchikov L.G., Subashiev A.V., Interface states in subband structure of semiconductor quantum wells, Phys.Stat.Sol., v.160, p.443 (1990).

55. Gehlhoff W., Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Shallow and deep centers in heavily doped silicon quantum wells, Mater.Sci. Forum, v.196-201, p.467 (1995).

56. Gehlhoff W., Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Cyclotron resonance in heavily doped silicon quantum wells, Sol.St.Phenomena, v.47-48, p.589 (1995a).

57. Glazman L.E., Single electron tunneling, J.Low Temp.Phys., v.118, p.247 (2000).

58. Goldhaber-Gordon D., Shtrikman Hadas, Mahalu D., Abush-Magder David, Meirav U., Kastner M.A., Kondo effect in a single+electron transistor, Nature, v.391, p. 156 (1998).

59. Golub L.E., Pedersen S., Spin-orbit interaction and the 'metal-insulator' transition observed in two-dimensional hole systems, Phys.Rev.B, v.65, p.245311 (2002).

60. Gosele U., Tan T.Y., Point defects and diffusion in silicon and gallium arsenide, Def.Dif.Forum, v.59,p.l (1988).

61. Grabeski G., Wrobel J., Dietl Т., Byczuk K., Papis E., Kaminska E., Piotrowska A., Springholz G., Pinczolits M., Bauer G., Phys.Rev.B, v.60, p.5133 (1999).

62. Grazhulis V.A., Kveder V.V., Osipyan Yu.A., Investigation of the dislocated spin system in silicon as a model of one-dimensional spin chains, phys.stat.sol. (b), v.103, p.519 (1981).

63. Gores J., Goldhaber-Gordon D., Heemeyer S., Kastner M.A., Shtrikman Hadas, Malahu D., Meirav U., Fano resonances in electronic transport through a single-electron transistor, Phys.Rev.B, v.62, p.2188 (2000).

64. Hikami S., Larkin A.I., Nagaoka Y., Spin-orbit interection and magnetoresistance in the two-dimensional random system, Prog.Theor.Phys., v.63, p.707 (1980).

65. Heinzel Т., Manus S., Wharam D.A., Kotthaus J.P., Bohm G., Klein W., Trankle G., Weimann G., Modulation of coulomb blockade oscillations by coherent resonant tunneling, Europhys. Lett., v.26, p.689 (1994).

66. Horiguchi S., Nakajima Y., Takahashi Y., Tabe M., Energy eigenvalues and quatized conductance values of electrons in Si quantum wires in {100}plane, Jpn.J.Appl.Phys., v.34, p.5489 (1995).

67. Ipatova I.P., Shchukin V.A., Malyshkin V.G., Maslov A.Yu., Anastassakis E., Formation of strained superlattices with a macroscopic period via spinodal decomposition of III-V semiconductor alloys, Sol.St.Comm., v.78, p.19 (1991).

68. Ji Yang, Heiblum M., Sprinzak D., Malahu D., Shtrikman Hadas, Phase evolution in a Kondo-correlated system, Science, v.290, p.779 (2000).

69. Kastner M.A., Artificial atoms, Physics Today, v.46, p.24 (1993).

70. Kouwenhoven L.P., van Wees В .J., Harmans C.P.J.M., Williamson J.G., van Houten H., Beenakker C.W.J., Foxon C.T., Harris J.J., Nonlinear conductance of quantum point contacts, Phys.Rev.В, v.39, p.8040 (1989).

71. Kouwenhoven L., Glazman L., Revival of the Kondo effect, Physics world, v.34, p.33 (2001).

72. Kramer В., Mackinnon A., Localization: theory and experiment, Rep.Prog.Phys., v.56, p. 1469 (1993).

73. Kravchenko S.Y., Simonian D., Sarachik M.P., Mason W., Furneaux J.J., Electric field scaling at a B=0 metal-insulator transition in two dimensions, Phys.Rev.Lett., v.77, p.4938 (1996).

74. Ledentsov N.N., Ordered arrays of quantum dots, Proc. of the 23rd International conf. on Physics of semiconductors (22-27 July 1996, Berlin, Germany). Ed. by M. Schefjler and R. Zimmermann. World Scientific, Singapore, v.l, p. 19 (1996).

75. Liang C.T., Simmons M.Y., Smith S.G., Kim G.H., Ritchie D.A., Pepper M., Experrimental evidance for Coulmb charging effects in a open dot at zero magnetic field, Phys. Rev. Lett., v.81, p.3507 (1998).

76. Meirav U., Kastner M.A., Wind S.J., Single electron charging and periodic conductance resonances in GaAs nanostructures, Phys. Rev. Lett., v.65, p.771 (1990).

77. Meriav U., Foxman E.B., Single electron phenomena in semiconductors, Semicond. Sci. Technol., v.10, p.255 (1995).

78. Millo O., Katz D., Levi Y., Cao Y.W., Banin U., Size-dependent tunneling and optical spectroskopy of InAs nanocrystal quantum dots, J. Low Temp. Phys., v.118, p.365 (2000).

79. Nakajima Y., Takahashi Y., Horiguchi S., Iwadate K., Namatsu H., Kurihara K., Tabe M., Quantized conductance of a silicon wire fabricated using SIMOX Technology, Extend. Abs. of the 1С SSDM, p. 538 (1994).

80. Notzel R., Self-organized growth of quatum-dot structures, Semiconductor Sci.&Technol., v.ll, p.1365 (1996).

81. Ogata M., Fukuyama F., Collapse of quantized conductance in a dirty Tomonaga- Luttinger liquid, Phys.Rev.Lett., v.73, p.468 (1994).

82. Pascual J.I., Mendez J., Gomes-Herrero J., Baro A.M., Garsia N., Binh Y.T.,Quantum contact in gold nanostructures by scanning tunneling microscopy, Phys.Rev.Lett., v.71, p.1852 (1993).

83. Poindexter E.H., Caplan P.H., Deal B.E., Gerardy G.J., The physics and chemistry of SiC>2 and Si-Si02 interfaces, New York, Plenum, p.299 (1988).

84. Prinz A., Pudalov V.M., Brunthaler G., Bauer G., Metal-insulator transition in Si-MOS structures, Superlat. and Microstr., v.27, p.301 (2000).

85. Pyshkin K.S., Ford C.J.B., Harrel R.H., Pepper M„ Linfield E.H., Ritchie D.A., Spin splitting of one- dimensional subbands in high quality quantum wires at zero magnetic field, Phys.Rev.B, v.62, p.15842 (2000).

86. Robertson J., Electronic structure of amorphous semiconductors, Andvances in Physics, v.32, p.361 (1983).

87. Simonian D., Kravchenko S.Y., Sarachik M.P., Pudalov V.M., Magnetic field suppression of the conducting phase in two dimensions, Phys.Rev.Lett., v.79, p. 2304 (1997).

88. Smith C.G., Low dimensional quantum devices, Rep. Prog. Phys., v.59, p.235 (1996).

89. Taniguchi Т., Buttiker M., Friedel phases and phases of transmission amplitudes in quantum scettering systems, Phys.Rev.B, v.60, p. 13814 (1999).

90. Tarucha S., Honda Т., Saku Т., Reduction of quantized conductance at low temperatures observed in 2 to 10 pm quantum wires, Sol St. Comm., v.94, p.413 (1995).

91. Tarucha S., Austing D.G., Honda Т., Shell filling and spin effect in a few electron quantum dot, Phys.Rev.Lett., v.77, p.3613 (1996).

92. Thomas K.J., Nicholls J.T., Simmons M.Y., Pepper M., Mace D.R., Ritchie D.A., Possible spin polarization in a one-dimensional electron gas, Phys.Rev.Lett., v.77, p.135 (1996).

93. Thomas K.J., Nicholls J.T., Appleyard N.J., Simmons M.Y., Pepper M., Tribe W.R., Ritchie D.A., Interaction effects in one- dimensional constriction, Phys.Rev.B, v.58, p.4846 (1998).

94. Thomas K.J., Nicholls J.T., Pepper M., Tribe W.R., Simmons M.Y., Ritchie D.A., Spin properties of low-density one-dimensional wires, Phys.Rev.B., v.61, p. 13365 (2000).

95. Thornton T.J., Pepper M., Ahmed H., Andrews D., Davies G.J., One-dimensional conduction in the 2D electron gas of a GaAs-AlGaAs heterojunction, Phys.Rev.Lett., v.56, p.1198 (1986).

96. Thornton T.J., Mesoscopic devices, Rep.Prog. Phys., v.58, p.311 (1994).

97. Ting C.S., Talwar D.N., Ngai K.L., Possible mechanism of superconductivity in metall-semiconductor eutectic alloys, Phys.Rev.Lett., v.45, p.1464 (1980).

98. Tsui D.C., Stormer L.S., Gossard A.C., Two-dimensional magnetotrasport in the extreme quantum limit, Phys.Rev.Lett., v.48, p. 1559 (1982).

99. Wang C.K., Berggren K.F., Spin splitting of subbands in quasi- one dimensional electron quantum channels, Phys.Rev.B, v.54, p. 14257 (1996).

100. Weisbuch C., Winter В., Quantum semiconductor structures, New York: Academic Press, (1991).

101. Wharam D.A., Thornton T.J., Newbury R., Pepper M., Ahmed H., Frost J.E.F., Hasko D.G., Peacock D.C., Ritchie D.A., Jones G.A.C., J. Physique C, v.21, p.209 (1988).

102. Yacoby A., Heiblum M., Malahu D., Shtrikman Hadas, Coherence and phase measurements in a quantum dot, Phys.Rev.Lett., v.74, p.4047 (1995).

103. Yakoby A., Stormer H.L., Wingreen N.S., Pfeiffer L.N., Baldwin K.W., West K.W., Nonuniversal conductance quantization in quantum wires, Phys.Rev.Lett., v.77, p.4612 (1996).

104. Zalm P.S., Ultra-shallow doping pdofiling with SIMS, Rep.Prog.Phys., v.58, p.1321 (1995).

105. Список публикаций автора по теме работы.

106. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, Y.E. Gasumyants, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, A. Naeser, V.V. Romanov, S.A. Rykov, E.V. Vladimirskaya, Pair Charge Correlations in Silicon Nanostructures, Proc. of SPIE 1999, V.3687, P.105.

107. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, V.M. Mikoushkin, S.Yu. Nikonov, S.A. Rykov, Single-electron transport through the Anderson centre on Si(100) surface, Proc. of SPIE 2000, V.4064, P.135.

108. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, S.A. Rykov, Room temperature single-hole memory, Phys.Low-Dim. Struct. 2000, V.9/10, P.51.

109. H.T. Баграев, А.Д. Буравлев, JI.E. Клячкин, A.M. Маляренко, С.А. Рыков, Самоупорядоченные микрорезонаторы в сверхмелких кремниевых р+п переходах, ФТП 2000, Т.34, С.726.

110. Н.Т. Баграев, А.Д. Буравлев, В.К. Иванов, JI.E. Клячкин, A.M. Маляренко, С.А. Рыков, И.А. Шелых, Интерференция носителей тока в одномерных полупроводниковых кольцах, ФТП 2000, Т.34, С.846.

111. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, M.M. Mezdrogina, V.V. Romanov, A.P. Skvortsov, Light emission from erbium doped nanostructures embedded in silicon microcavities, Physica В 2001, V.308-310, P.365.

112. N.T. Bagraev, A.D.Bouravleuv, L.E.Klyachkin, A.M.Malyarenko, Single impurity centres embedded in self-assembled silicon microcavities, Physica В 2001, V.308-310, P.l 104.

113. N. Bagraev, A. Bouravleuv, W. Gehlhoff, L. Klyachkin, A. Malyarenko, S. Rykov, Self-assembled impurity superlattices and microcavities in silicon, Def. and Dif. Forum 2001, V.194-199, P.673.

114. N. Bagraev, A. Bouravleuv, A. Gippius, L. Klyachkin, A. Malyarenko, Low temperature impurity diffusion into large-band-gap semiconductors, Def. and Dif. Forum 2001, V.194-199, P.679.

115. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, W. Gehlhoff, Y.K. Ivanov, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, S.A. Rykov, I.A. Shelykh, Spin-dependent single-hole tunneling in self-assembled silicon quantum rings, Physica E 2002, V.12, P.762.

116. H.T. Баграев, А.Д. Буравлев, В. Гельхофф, В.К. Иванов, JI.E. Клячкин, A.M. Маляренко, И.А. Шелых, Квантованая проводимость в кремниевых квантовых проволоках, ФТП 2002, Т.36, С.462.

117. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, W. Gehlhoff, V.K. Ivanov, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, S.A. Rykov, I.A. Shelykh, Spin-dependent single-hole tunneling in self-assembled silicon quantum rings, Physica E 2002, V.13, P.765.

118. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, M.M. Mezdrogina, Y.V. Romanov, A.P. Skvortsov, Light emission from erbium-doped nanostructures embedded in silicon microcavities, Physica E 2002, V.13, P. 1059.