Проявление фазового перехода лед-вода в электрическом транспорте системы пористый кремний - адсорбированная вода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат физико-математических наук Лукьянова, Елена Николаевна

• Лукьянова, Елена Николаевна
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Лукьянова, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§1.1. Способы формирования кремниевых наноструктур

§ 1.2. Электрофизические характеристики электролитического травления кремния

§ 1.3. Электрохимические процессы на границе кремний/электролит

§ 1.4. Модели формирования пор

§ 1.5. Факторы, влияющие на процессы формирования пористого кремния

§ 1.6. Морфология микроструктуры слоев пористого кремния

§ 1.7. Структурные свойства пористого кремния

§ 1.8. Влияние окружающей среды на химический состав поверхности пористого кремния

§ 1.9. Транспортные свойства пористого кремния

§ 1.10. Фазовый переход вода-лед в пористой твердотельной матрице

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

§ 2.1. Получение экспериментальных структур

§ 2.2. Вакуумно-адсорбционная установка. Подготовка адсорбатов

§ 2.3. Методика измерения статических вольт-амперных характеристик структур

§ 2.4. Измерение импеданса структур

§ 2.5. Методика измерения ИК спектров пропускания

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ

§3.1. Кинетика изменения электропроводности системы плотно упакованных наночастиц Si02 и системы Si-ПК-Ме при адсорбции и десорбции воды в тонких капиллярах

§ 3.2. Особенности электропереноса системы Si-nK(H20)-Me вблизи фазового перехода

§3.3. Проводимость системы Si-0nK(H20)-Me вблизи фазового перехода

§ 3.4. Проводимость системы плотно упакованных наночастиц Si02 в области температур вблизи фазового перехода вода-лед

§ 3.5. Изменение состояния поверхности ПК под воздействием воздуха

§ 3.6. Изменение химического состава поверхности ПК под воздействием паров воды

§ 3.7. Зависимость проводимости системы Si-ПК-Ме в области фазового перехода от времени выдерживания в парах воды

§ 3.8. Кинетика изменения зарядового транспорта системы Si-ПК-Ме при воздействии воды в течение 2-5 суток

§ 3.9. Исследование транспортных свойств ПК при воздействии паров воды в течение 6-8 и более суток

ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проявление фазового перехода лед-вода в электрическом транспорте системы пористый кремний - адсорбированная вода»

Актуальность проблемы

В настоящее время монокристаллический кремний (c-Si) представляет собой основной материал микроэлектронной технологии. На базе c-Si выпускаются разнообразные полупроводниковые приборы от дискретных диодов и транзисторов до сверхсложных интегральных схем и процессоров.

Кроме того, широко используется высокая фоточувствительность кремния, что позволяет преобразовывать световую энергию в электрическую. Этот эффект находит применение в кремниевых фотоприемниках и солнечных батареях. Однако обратный процесс, т.е. достаточно эффективное преобразование электрической энергии в видимый свет в традиционных кремниевых устройствах, осуществить пока не удается. Последнее связано с особенностями электронных свойств кремния [1].

Электронные свойства кремния можно изменить посредством формирования на его основе наноструктур — пространственно разделенных кремниевых участков с размерами в несколько нанометров. В этом случае носители заряда (электроны и дырки) приобретают дополнительную энергию вследствие квантового размерного эффекта [2-5].

В конце XX века просматривалось движение в сторону уменьшения размерности полупроводниковых структур. Квантовые ямы, квантовые нити и квантовые точки теперь присутствуют во многих устройствах, например, лазерах, и являются ключом к развитию технологии наноэлектроники [6].

Обычно технология создания наноструктур в виде квантовых ям, нитей и точек довольно сложна. Однако еще в 1956 году А. Улиром (A. Uhlir) был получен так называемый пористый кремний. Этот материал представляет собой монокристалл c-Si, в котором в результате электрохимического травления образуется огромное количество мельчайших пор. Плотность пор в некоторых образцах может быть столь большой, что происходит их перекрытие, и непротравленные участки кремния имеют вид кораллоподобной системы нитей переменного сечения [1].

Пористый кремний (ПК) представляет собой нанокристаллический остов, пронизанный сеткой из пор, где квантовые эффекты играют фундаментальную роль. Поэтому ПК можно рассматривать как квантовую губку, и как губка он может пропитываться различными химическими веществами [6]. ПК обладает уникальными физическими свойствами [7] и в принципе совместим с кремниевой технологией в микроэлектронике.

В конце 1990 года в науке о полупроводниках произошла настоящая сенсация. Доктор JI. Кэнхэм (L. Canham) из Великобритании сообщил о наблюдении эффективной красно-оранжевой фотолюминесценции (ФЛ) из пористого кремния при комнатной температуре; величина квантового выхода составляла 1-10 %. Практически одновременно о сходных результатах информировала группа исследователей из Франции. Авторы этих работ прямо связывали наблюдаемую люминесценцию с квантовым размерным эффектом в наноструктурах пористого слоя. Результаты заинтересовали специалистов, и вскоре было получено сообщение о наблюдении электролюминесценции (ЭЛ) в данном материале. При ЭЛ излучение света происходит в результате прохождения электрического тока в полупроводнике, приводящего к возбуждению электронов и дырок с последующей их рекомбинацией [1]. Однако квантовый выход электролюминесценции ПК, как правило, очень мал.

В последние несколько лет было показано, что ПК, полученный электролитическим травлением кристаллического кремния, может рассматриваться в качестве перспективного оптоэлектронного материала. Изменяя пористость, а также воздействуя на внутреннюю поверхность ПК, например, окислением, удается получать слои ПК, обладающие интенсивной ФЛ от ближней инфракрасной до фиолетовой областей спектра с эффективностью до 5% при комнатной температуре и до 10% при пониженных температурах [8]. Это, в свою очередь, делает потенциально возможным изготовление светодиодов и лазерных структур для указанных областей спектра, которые затем могут быть легко включены в оптоэлектронные интегральные схемы [9].

Заманчивые перспективы использования этого материала обусловили значительный интерес к нему промышленных фирм и исследовательских лабораторий. Ведутся интенсивные исследования свойств ПК и приборных структур на его основе, однако многие свойства ПК остаются не вполне ясными.

Минимальные размеры сечения кремниевых нитей и их изолированных участков (кластеров) в пористом слое составляют, по данным электронной микроскопии, единицы нанометров. Пористый кремний обычно формируется как слой на поверхности пластины c-Si, что очень важно для использования в микроэлектронике [1]. ПК характеризуется очень большой внутренней поверхностью (»500 м /см ). Она пассивирована, однако, остается химически высоко активной, что является существенной особенностью ПК.

Огромная внутренняя поверхность ПК существенно влияет на его свойства. Эти особенности ведут к успехам и неудачам практического использования ПК при решении различных задач. Разрабатываются многие возможные применения квантовому ограничению (например, светоизлучающие диоды [10]), высокой химической активности его поверхности (газовые сенсоры). Использование ПК в коммерческих устройствах основывается на применении квантовой природы этих губок. Беспорядочное распределение нанокристаллов по размерам, взаимодействие с окружающей средой и непрерывно меняющийся состав поверхности затрудняет практическое использование ПК. Его огромная и активная внутренняя поверхность подвергается воздействию окружающей среды и свойства ПК со временем изменяются (эффект старения [6]).

Вместе с тем эффект старения изучен недостаточно. Поэтому одной из задач, которой посвящено настоящее исследование, является выяснение изменения его химических и физических свойств под воздействием окружающей среды: воздуха и паров воды.

Много фундаментальных исследований посвящено свойствам низкоразмерых фрагментов жидкостей, помещенных в нанопористые структуры. Aschwalom и др. [11] и Molz и др. [12] изучали замерзание криогенных жидкостей в пористом стекле, Kofman и др. [13] рассматривали плавление частиц РЬ в SiO или А120з матрицах. Кроме того, были исследованы различные вещества, взаимодействующие с ПК.

Интересно исследование воды, заключенной в твердотельной матрице пор ПК. Несмотря на то, что ПК часто контактирует с водой (например, в процессе образования, во время анодного окисления, при электролюминесценции в жидкой фазе, в процессе высушивания замерзанием и др.), механизм взаимодействия воды с ПК выяснен далеко не полностью. Особенно неясным остается вопрос о влиянии фазового перехода вода-лед на свойства пористого кремния с адсорбированной водой.

Свойства воды, заключенной в пористых материалах, существенно отличаются от свойств «объемной» воды [14]. Например, температура фазового перехода вода-лед воды, адсорбированной в слоях ПК, понижена по сравнению с «объемной» водой [15, 16]. Снижение температуры фазового перехода в микрокапиллярах твердотельных матриц ранее регистрировалось методами калориметрии [17, 18], ядерного магнитного резонанса [19, 20] и дифракции нейтронов [21, 22]. Однако проблеме электрического транспорта в системе пористый кремний-адсорбированная вода в той области температур, где возможен фазовый переход вода-лед, не уделялось в литературе должного внимания. Вместе с тем известно, что электрический транспорт в жидкой и замерзшей воде отличается от электрического транспорта в «объемной» воде [23].

Изучение электрического транспорта в системе пористая твердотельная матрица-адсорбированная вода, с одной стороны, позволило бы получить новую информацию о механизме протонной проводимости в дисперсных системах, а с другой - разработать новый метод регистрации фазового перехода, который можно использовать в микрообъектах (в отличие от всех перечисленных выше).

Основная задача работы

Исследование особенностей электропереноса в пористом кремнии и окисленном пористом кремнии с адсорбированной водой в области температур вблизи фазового перехода вода-лед в зависимости от состояния поверхности пористого слоя. Для этого необходимо знать, что происходит с поверхностью ПК при воздействии воздуха и паров воды, а также каковы закономерности токопереноса через систему ПК-адсорбированная вода.

Для решения основной задачи было необходимо:

1. Исследовать изменения состояния поверхности слоя ПК при длительном воздействии воздуха и паров воды спектроскопическими методами.

2. Исследовать кинетику изменения электропроводности твердотельной матрицы при адсорбции и десорбции воды в пористом кремнии и пористом окисленном кремнии.

3. Изучить электроперенос в микрокапиллярах систем ПК-НгО, 0ПК-Н20 и плотно упакованных частиц Si02 с адсорбированной водой в области температур вблизи фазового перехода вода-лед.

4. Исследовать изменение проводимости систем Ме-ПК-Si и Ме-ОПК-Si вблизи фазового перехода вода-лед в зависимости от состояния гидратного покрова поверхности пористого слоя.

Научная новизна работы

1. Впервые обнаружено резкое (на один-два порядка) изменение проводимости системы ПК-адсорбированная вода в области температур вблизи фазового перехода вода-лед в микрокапиллярах систем Si-ПК-Ме, Si-ОПК-Ме и плотно упакованных частиц Si02.

2. Впервые выявлена корреляция между изменением состояния поверхности ПК и электропереносом в системе ПК-адсорбированная вода в процессе длительного воздействия воздуха и паров воды.

3. Впервые исследована зависимость от температуры проводимости воды, заключенной в микрокапилляры твердотельной матрицы, при различных состояниях поверхности пор. Обнаружено, что скачок проводимости, связанный с фазовым переходом лед-вода, для пористой структуры зависит от степени гидратации поверхности пористого слоя.

4. Установлено, что скачок проводимости системы Si-]~IK(H20)-Me в области фазового перехода лед-вода не связан с необратимой деформацией достаточно хрупкой структуры пористого кремния при фазовом переходе лед-вода.

5. Впервые обнаружено, что при длительном выдерживании структуры Si-ПК-Ме в парах воды изменяется соотношение электронной и дырочной составляющих тока, протекающего через эту структуру.

Положения, выносимые на защиту

1. Впервые обнаруженный эффект резкого изменения проводимости системы ПК-адсорбированная вода в области температур вблизи фазового перехода вода-лед.

2. Новые данные, выявляющие корреляцию между изменением состояния поверхности ПК и электропереносом в системе ПК-адсорбированная вода в процессе длительного воздействия воздуха и паров воды.

3. Новую информацию о зависимости от температуры проводимости воды, заключенной в микрокапилляры твердотельной матрицы, при различных состояниях гидратного покрова поверхности пор.

4. Новые данные о зависимости скачка проводимости в области фазового перехода лед-вода от степени гидратации поверхности пористого слоя.

Апробация работы

Материалы, вошедшие в диссертацию, опубликованы в работах [24-37] и докладывались на следующих конференциях:

Всероссийская конференция «Физические проблемы экологии 99», Москва, 1999;

VI, VII, X Всероссийская конференция «Структура и динамика молекулярных систем», Казань, «Яльчик-99, 1999, «Яльчик-2000», 2000, «Яльчик-03», 2003;

II Всероссийская конференция молодых ученых «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии», Саратов, 1999;

II and IV International Conference «Porous Semiconductors - Science and Technology» «PSST-2000» Madrid, Spain, 2000, «PSST-2004» Cullera-Valencia, Spain, 2004;

VII Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2000», Москва, 2000;

VI и X Международная конференция «Физика диэлектриков», «Диэлектрики-2000», Санкт-Петербург, 2000, «Диэлектрики-2004», Санкт-Петербург, 2004.

Практическая ценность работы состоит в новом предложенном методе регистрации фазового перехода лед-вода по проводимости, который может быть использован для определения среднего размера пор в твердотельной матрице, а при дальнейшем развитии и для вычисления функции распределения пор по радиусам. Кроме того, полученные в настоящей работе данные по влиянию окружающей среды на поверхностные свойства слоя ПК, могут быть использованы при разработке химических сенсоров, элементов оптоэлектроники на базе пористого кремния.

Заключение диссертации по теме «Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва», Лукьянова, Елена Николаевна

ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Показано, что из данных по изменению проводимости микропористой твердотельной матрицы в парах воды при медленном повышении относительного давления паров воды можно получить информацию о постепенном заполнении все более широких микрокапилляров. Обнаружено, что «насыщение» величины тока через структуру наблюдается при P/Ps > 0,6-г0,7. Из полученных данных сделан вывод о том, что радиус нанопор в исследованных образцах пористого кремния составляет г да 2-3 нм.

2. Обнаружено, что в области температур от -12°С до -15°С проводимость системы кремний-пористый кремний с адсорбированной водой-металл при постепенном повышении температуры достаточно резко возрастает приблизительно на порядок. Скачок проводимости связан с плавлением кристалликов льда в микрокапиллярах в процессе фазового перехода лед-вода. Такая величина понижения температуры фазового перехода лед-вода соответствует размерам микропор 2-3 нм, что согласуется с данными, полученными другими методами.

3. Установлено, что скачок проводимости системы кремний-пористый кремний с адсорбированной водой-металл в области фазового перехода лед-вода не связан с необратимой деформацией достаточно хрупкой структуры пористого кремния при фазовом переходе лед-вода. Показано, что пористый слой не разрушается под действием льда. Скачок проводимости свидетельствует об увеличении эффективной подвижности протонов из-за появления дополнительных степеней свободы молекул воды при таянии льда и формировании новых траекторий переноса протонов по системе водородно-связанных молекул НгО.

4. Обнаружено, что скачок проводимости, связанный с фазовым переходом лед-вода, для структуры кремний-окисленный пористый кремний с адсорбированной водой-металл наблюдается при более высоких температурах по сравнению с системой кремний-пористый кремний с адсорбированной водой-металл. Величина сдвига температуры составляет ~5°. Различия температур, при которых происходит фазовый переход лед-вода для этих систем, мы связываем с разной степенью гидратации поверхности стенок нанопор. Сдвиг температуры фазового перехода лед-вода в адсорбционных слоях на гидрофильных поверхностях меньше, чем на гидрофобных.

5. Из зависимости температуры фазового перехода лед-вода от размеров микрокапилляров следует, что для таблетки из спрессованных наночастиц Si02 диаметром 0,011 мкм с адсорбированной водой область изменения проводимости, которую можно отнести к протеканию фазового перехода лед-вода, значительно шире (от -13°С до 0°С), чем для системы нанопористый кремний-вода. Это обусловлено более широким распределением заполненных водой микрокапилляров по размерам (от 2-3 нм до~10-г20 нм).

6. Проведено систематическое исследование влияния длительного воздействия паров воды на изменение проводимости системы плотно упакованных частиц Si02 в области фазового перехода лед-вода в микрокапиллярах. Обнаружено, что при длительной гидратации зависимость проводимости от температуры становится немонотонной. Это объясняется спецификой плавления льда в тонких капиллярах пористой матрицы.

7. В результате исследования методом ИК-спектроскопии длительного воздействия воздуха и паров воды на поверхность ПК показано, что стабилизация химического состава поверхности нанопор ПК при взаимодействии с воздухом и парами воды происходит в две стадии. На первой стадии (несколько суток) происходит процесс удаления «избыточного» водорода с поверхности ПК, гидридный покров постепенно заменяется достаточно плотным окисным слоем, происходит постепенная деградация поверхности, и на ней появляются отдельные фрагменты оксида кремния. На второй стадии (десятки суток) окисный слой медленно гидратируется и поверхность пор становится гидрофильной.

8. Обнаружено, что соотношение электронной и дырочной составляющих тока, протекающего через систему кремний-пористый кремний-металл при длительном выдерживании в парах воды, изменяется. Электронная составляющая тока увеличивается, а дырочная - уменьшается. Этот эффект связан с накоплением положительно заряженных донорных электронных состояний на границе Si-ПК.

9. Установлено, что характер зарядового транспорта по слою ПК коррелирует с состоянием поверхности нанопор. На начальной стадии взаимодействия ПК с парами воды формируются новые пути туннельно-перколяционного транспорта по системе нанокристаллов кремния с адсорбированными микрокластерами воды. При длительном выдерживании ПК в насыщенных парах воды адсорбированные молекулы Н20 на гидрофильной поверхности нанопор образуют сплошную полимолекулярную пленку, по которой осуществляется «сквозной» протонный перенос заряда. В слое ПК формируется большое количество новых путей протекания заряда и токи через структуру кремний-пористый кремний-металл увеличиваются многократно.

10. Обнаружено, что в условиях, когда в слое ПК сформировано достаточно много путей эффективного перколяционного транспорта носителей заряда, ВАХ структур кремний-ПК-металл сильно нелинейны даже для образцов с толстыми слоями ПК. Из этого следует, что основным, ограничивающим проводимость системы, фактором является инжекция носителей заряда в пленку ПК из контактов.

Благодарности

В заключении автор выражает благодарность своему научному руководителю профессору Сергею Николаевичу Козлову, заведующему кафедрой ОФиМЭ Павлу Константиновичу Кашкарову и доценту Георгию Борисовичу Демидовичу за помощь и поддержку на протяжении всей работы, а также всем сотрудникам кафедры общей физики и молекулярной электроники за внимание, заботу и доброе отношение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Лукьянова, Елена Николаевна, 2006 год

1. Кашкаров П.К. Необычные свойства пористого кремния // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7. №1. С. 102-107.

2. Демиховскии В.Я. Квантовые ямы, нити, точки: Что это такое? // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 80-86.

3. Шик А.Я. Квантовые нити // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. №5. с. 87-92.

4. Белявский В.И. Экситоны в низкоразмерных системах // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 93-99.

5. Борисенко В.Е. Наноэлектроника — основа информационных систем XXI века // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 100110.

6. Bisi О., Ossicini S., Pavesi L. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics // Surface Science Reports. 2000. V. 38. P. 1-126.

7. Cullis A.G., Canham L.T., Calcott P.D.J. The structural and luminescence properties of porous silicon // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. № 3. p. 909-965.

8. Fauchet P.M. Photoluminescence and electroluminescence from porous silicon //J. Lumin. 1996. V. 70. № 1-6. P. 294-309.

9. Балагуров JI.A. Пористый кремний. Получение, свойства, возможные применения. Часть 1 //Материаловедение. 1998. № 1. С. 50-56.

10. Юнович А.Э. Свет из гетеропереходов // Природа. 2001. № 6. С. 38-46.

11. Awschalom D.D., WarnockJ. Supercooled liquids and solids in porous glass // Phys. Rev. B. 1987. V. 35. № 13. P. 6779-6785.

12. Molz E., Wong A.P.Y., Chan M.H.W., Beamish J.R. Freezing and melting of fluids in porous glasses // Phys. Rev. B. 1993. V. 48. № 9. P. 5741-5750.

13. Kofman R., Cheyssac P., Aouaj A., Lereah Y., Deutscher G., Ben-David Т., Penisson J.M., Bourret A. Surface melting enhanced by curvature effects // Surf. Sci. 1994. V. 303. № 1-2. P.231-246.

14. Bellissent-Funel M.-C. Status of experiments probing the dynamics of water in confinement // Eur. Phys. J. E. 2003. V. 12. № 1. P. 83-92.

15. Schreiber A., Ketelsen I., Findenegg G.H. Melting and freezing of water in ordered mesoporous silica materialas // Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. V. 3 P. 1185-1195.

16. Faivre C., Bellet D., Dolino G. Phase transition of fluids confined in porous silicon: A differential calorimetry investigation // Eur. Phys. J. B. 1999. V. 7. P. 19-36.

17. Takamuku Т., Yamagami M., Wakita H., Masuda Y., Yamaguchi T. Thermal Property, Structure, and Dynamics of Supercooled Water in Porous Silica by Calorimetry, Neutron Scattering, and NMR Relaxation // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. №29. P. 5370-5376.

18. Bogdan A., Kulmala M., Avramenko N. Reduction of Enthalpy of Fusion and Anomalies during Phase Transitions in Finely Divided Water // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 81. № 5. P.1042-1045.

19. Hansen E.W., Schmidt R., Stocker M. Pore structure characterization of porous silica by *H NMR using water, benzene, and cyclohexane as probe molecules // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. №27. P. 11396-11401.

20. Ishizaki Т., Maruyama M., Furukawa Y. Dash J.G. Premelting of ice in porous silica glass//J. Cryst. Growth. 1996. V. 163. № 4. P. 455-460.

21. Bellissent-Funel M.-C., Lai J., Bosio L. Structural study of water confined in porous glass by neutron scattering // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. № 5. P. 4246-4252.

22. Baker J.M., Dore J.C., Behrens P. Nucleation of Ice in Confined Geometry // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. № 32. P. 6226-6229.

23. Эйзенберг JI., Кауцман В. Структура и свойства воды. Гидрометеоиздат. Ленинград. 1975.

24. Демидович В.М., Демидович Г.Б., Козлов С.Н., Лукьянова Е.Н., Петров

25. А.А. «Преобразователь «молекулярных сигналов» для систем мониторинга на базе кремния» // Тезисы на Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии 99», С. 160-161, 18-21 января 1999 г., Москва.

26. Лукьянова E.H. «Зарядовый транспорт в системе нанопористая твердотельная матрица-вода» // Тезисы на VII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2000», С. 25-26, 9-13 апреля 2000 г., Москва.

27. Лукьянова Е.Н., Петров А.А., Демидович В.М., Демидович Г.Б., Козлов

28. С.Н. «Влияние фазового перехода вода-лед на импеданс системы нанопористый диэлектрик-вода» // Тезисы на 7 Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем», С. 39-40, 19-24 июня 2000 г., Москва-Казань-Йошкар-Ола.

29. Лукьянова Е.Н., Козлов С.Н. «Особенности электропереноса в нанопористом кремнии и оксиде кремния с адсорбированной водой» // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. Вып. 11. С. 1-6.

30. Лукьянова Е.Н., Ефимова А.И., Козлов С.Н., Демидович Г.Б. «Процессы «старения» пористого кремния при взаимодействии с воздухом и парами воды» // Поверхность, Рентгеновские, Синхротронные и Нейтронные исследования. 2003. № 9. С. 28-34.

31. Lukyanova E.N., Efimova A.I., Kozlov S.N., Demidovich G.B. «Evolution of charge transport through porous silicon layer during its hydratation» // Extended abstracts of the 4-th International Conference «Porous

32. Semiconductors science and technology», Cullera-Valencia, Spain, 14-19 March 2004, P. 394-395.

33. Uhlir A. Electrolytic shaping of germanium and silicon // Bell Syst. Tech. J. 1956. V. 35. №2. P. 333-347.

34. Setzu S., Letant S., Solsona P., Romeslain R., Vial J.C. Improvement of the luminescence in p-type as-prepared or dye impregnated porous silicon microcavities//J. Lumin. 1999. V. 80. P. 129-132.

35. Halimaoui A., In: L.T. Canham (Ed.), Properties of Porous Silicon. IEE INSPEC. The Institution of Electrical Engineers, London, 1997, P. 12.

36. Smith R.L, Collins S.D. Porous silicon formation mechanisms // J. Appl. Phys. 1992. V. 71. № 8. P. R1-R22.

37. Dewald J.F. The Surface Chemistry of Metals and Semiconductors. Ed. H.C. Gatos, NY: Wiley. 1960. P. 78.

38. Pickering C., Beale M.I.J., Robbins D.J., Pearson P.J., Greef R. Optical studies of the structure of porous silicon films formed in p-type degenerate and non-degenerate // J. Phys. C: Sol. St. Phys. 1984. V. 17. № 10. P. 65356552.

39. Eddowes M.J. Photoelectrochemical etching of three-dimensional structures in silicon//J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. № 11. P. 3514-3516.

40. Beale M.I.J., Benjamin J.D., Uren M.J., Chew N.G., Cullis A.G. An experimental and theoretical study of the formation and microstructure of porous silicon Hi. Crystal Growth. 1985. V. 73. № 3. P. 622-636.

41. Lehmann V., Foell H. Formation mechanism and properties ofelectrochemically etched trenches in n-type silicon // J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. №2. P. 653-659.

42. Lehmann V., Gosele U. Porous Silicon Formation: A quantum Wire Effect // Appl. Phys. Lett. 1991. V. 58. № 8. P. 856-858.

43. Venkateswara Rao. A., Ozanam F., Chazalviel J.-N. In situ Fourier-transform electromodulated infrared study of porous silicon formation. Evidence for solvent effects on the vibrational linewidths // J. Electrochem. Soc. 1991. V. 138. № 1. P. 153-159.

44. Peter L.M., Blackwood D.J., Pons S. In Situ Characterization of the Illuminated Silicon-Electrolyte Interface by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy // Phys. Rev. Lett. 1989. V. 62. № 3. P. 308-311.

45. Zhang X. G., Collins S. D., Smith R.L. Porous silicon formation and electropolishing of silicon by anodic polarization in HF solution // J. Electrochem. Soc. 1989. V. 136. № 5. P. 1561-1565.

46. Beale M.I.J., Chew N.G., Uren M.J., Cullis A.G., Benjamin J.D. Microstructure and Formation Mechanism of Porous Silicon // Appl. Phys. Lett. 1985. V. 46. №. 1. P. 86-88.

47. Yan H., Ни X. Interfacial dynamics and formation of porous structures // J. Appl. Phys. 1993. V. 73. № 9. P. 4324-4331.

48. Gosele U., Lehmann V., in: L.T. Canham (Ed.), Properties of Porous Silicon. IEEINSPEC. The Institution of Electrical Engineers, London, 1997, P. 17.

49. Pavesi L. Porous silicon dielectric multilayers and microcavities // Rivista del Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica. 1997. V. 20. № 10. P. 1-76.

50. Lehmann V., Stengl R, Luigart A. On the morphology and the electrochemical formation mechanism of mesoporous silicon // Materials Science and Engineering. 2000. V.B69-70. P. 11-22.

51. Belmont O., Faivre C., Bellet D., Brechet Y. About the origin and the mechanisms involved in the cracking of highly porous silicon layers undercapillary stresses // Thin Solid Films. 1996. V. 276. № 1-2. P. 219-222.

52. Teschke O. Visualization of nanostructured porous silicon by a combination of transmission electron microscopy and atomic force microscopy // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. № 15. P. 2129-2131.

53. Binder M., Edelmann Т., Metzger Т.Н., Mauckner G., Goerigk G., Peisl J. Bimodal size distribution in p" porous silicon studied by small angle X-ray scattering//Thin Solid Films. 1996. V. 276. № 1-2. P. 65-68.

54. Bellet D., Dolino G. X-ray diffraction studies of porous silicon // Thin Solid Films. 1996. V. 276. №1-2. P. 1-6.

55. Theunissen M.J.J. Etch Channel Formation During Anodic Dissolution of N-Type Silicon in Aqueous Hydrofluoric Acid // J. Electrochem. Soc. 1972. V. 119.№3.P. 351-360.

56. Laiho R., Pavlov A., Pavlova Y. Observation of the photovoltaic and related effects in porous silicon by scanning tunneling microscopy // Thin Solid Films. 1997. V. 297. №1-2. P. 138-141.

57. Koch F., Petrova-Koch V. Light from Si-nanoparticle systems A comprehensive view // J. Non-Crystalline Solids. 1996. V. 198-200. Pt. 1. P. 840-846.

58. Allonque P., de Villeneuve C. #., Pinsard L., Bernard M. C. Evidence for hydrogen incorporation during porous silicon formation // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 67. №7. P. 941-943.

59. Chang W. K., Liao M. Y., Gleason К. K. Nuclear magnetic resonance (NMR) of porous silicon // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1996. V. 452. P. 443-448.

60. Балагуров JI.A., Павлов В.Ф., Петрова E.A., Воронина Г.П.

61. Исследование пористого кремния и его старения методами полного внешнего отражения рентгеновских лучей и инфракрасной спектроскопии // ФТП. 1997. Т. 31. № 8 С. 957-960.

62. Джеймс Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. М. ИЛ., 1950,572с.

63. Bomchil С., Herino R., Halimaoui A. Porous silicon: the material and its applications in silicon-on-insulator technologies // Appl. Surf. Sci. 1989. V. 41/42. P. 604-613.

64. Bar la K., Herino R., Bomchil G., Pfister J.C., Freund A. Determination of lattice parameter and elastic properties of porous silicon by X-ray diffraction // J. Cryst. Growth. 1984. V. 68. № 3. P. 727-732.

65. Young I.M., Beale M.I .J., Benjamin J.D. X-ray double crystal diffraction study of porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1985. V. 46. № 12. P. 1133-1135.

66. Sugiyama H., Nittono 0. Annealing effect on lattice distortion in anodized porous silicon layers // Jpn. J. Appl. Phys. Pt. 2. Lett. 1989. V. 28. № 11. P. L2013-L2016.

67. Ito Т., Kiyama H., Yasumatsu Т., Watanabe H., Hiraki A. Role of hydrogen atoms in anodized porous silicon // Physica B: Condensed Matter. 1991. V. 170. №1-4. P. 535-539.

68. Bensaid A., Patrat G., Brunei M., de Bergevin F., Herino R. Characterisation of porous silicon layers by grazing incidence X-ray fluorescence and diffraction // Solid State Communications. 1991. V. 79. № 11. P. 923-928.

69. Berbezier I., Martin J.M., Bernardi C., Derrien J. EELS investigation of luminescent nanoporous p-type silicon // Appl. Surf. Sci. 1996. V. 102. P. 417422.

70. Kanemitsu Y. Light emission from porous silicon and related materials // Physics Reports. 1995. V. 263. № 1. P. 1-91.

71. Borghesi A., Sassella A., Pivac В., Pavesi L. Characterization of poroussilicon inhomogeneities by high spatial resolution infrared spectroscopy // Solid State Communications. 1993. V. 87. № 1. P. 1-4.

72. Borghesi A., Guizzetti G., Sassella A., Bisi O., Pavesi L. Induction-model analysis of Si-H stretching mode in porous silicon // Solid State Communications. 1994. V. 89. № 7. P. 615-618.

73. Grosman A., Ortega C., in: L.T. Canham (Ed.), Properties of Porous Silicon, IEEINSPEC. The Institution of Electrical Engineers, London, 1997, P. 145.

74. Hadj Zoubir N. Vergnat M., Delatour Т., Burneau A., de Donato Ph. Interpretation of the luminescence quenching in chemically etched porous silicon by the desorption of SiH3 species // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 65. №1. P. 82-84.

75. Canham L.T., Houlton M.R., Leong W.Y., Pickering C., Keen J.M. Atmospheric impregnation of porous silicon at room temperature // J. Appl. Phys. 1991. V. 70. № 1. P. 422-431.

76. Banerjiee S., Narasimhan K.L., Sardesai A. Role of hydrogen and oxygen-terminated surfaces in the luminescence of porous silicon // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. №4. P. 2915-2918.

77. Petit D., Chazalviel J.-N., Ozanam F., Devreux F. Porous silicon structure studied by nuclear magnetic resonance I I Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. № 2. P. 191-193.

78. Ortega C., Siejha J., Vizkelethy G. Characterization of porous silicon by NRA, RBS and channeling // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 1990. V. 45. № 1-4. P. 622-626.

79. Calliari L., Anderle M., Ceschini M., Pavesi L., Mariotto G., Bisi O. Electron bombardment effects on light emitting porous silicon // J. Lumin. 1993. V. 57. №1-6. P. 83-87.

80. Pavesi L., Calliari L., Zanghellini E., Mariotto G., Anderle M., Bisi O. In: J.

81. С. Vial, J. Derrien (Eds.), Porous Silicon Science and Technology, Les Editions de Physique, Paris, 1995, P. 61.

82. Pavesi L., Mariotto G., Bisi O., Anderle M., Calliari L. In: Physical Concepts and Materials for Novel Optoelectronic Device Applications II, SPIE, 1993. V. 1985. P. 632.

83. Балагуров JJ.A. Пористый кремний. Получение, свойства, возможные применения. Часть 2 // Материаловедение. 1998. № 3. С. 23-45.

84. Lubianiker Y., Balberg /., Partee J., Shinar J. Porous silicon as a near-ideal disordered semiconductor // J. Non-Crystalline Solids. 1996. V. 198-200. P. 949-952.

85. Schwarz R., Wang F., Ben-Chorin M., Grebner S., Nikolov A., Koch F. Photocarrier grating technique in mesoporous silicon // Thin Solid Films. 1995. V. 255. №1-2. P. 23-26.

86. Klima O., Hlinomaz P., Hospodkova A., Oswald J., Koeka J. Transport properties of self-supporting porous silicon // J. Non-Crystalline Solids. 1993. V. 164-166. Pt. 2. P. 961-964.

87. Lee W.H., Lee C., Jang J. Quantum size effects on the conductivity in porous silicon // J. Non-Crystalline Solids. 1996. V. 198-200. P. 911-914.

88. Балагуров Л.А., Смирнов Н.Б., Кожухова E.A., Орлов А.Ф., Петрова А.Е., Поляков А.Я. Характеристики контакта металл/пористый кремний // Изв. РАН. (Сер. Физическая) 1994. Т. 58. № 7. С. 78-82.

89. The Physics of Hydrogenated Amorphous Silicon. Berlin: Springer-Verlaged. Ed. J. D. Joannopoulos, G. Lucovsky, 1984. P. 238.

90. Ben-Chorin M., Moller F., Koch F. AC-conductivity in porous silicon // J. Lumin. 1993. V. 57. № 1-6. p. 159-162.

91. Schechter I., Ben-Chorin M., Kux A. Gas Sensing Properties of Porous Silicon // Anal. Chem. 1995. V. 67. P. 3727-3732.

92. Lazarouk S., Bondarenko V., Jaguiro P., Lacquaniti N. La Monica S.,

93. Deresmes D., Marissael V., Stievenard D., Ortega C. Electrical behavior of aluminum-porous silicon junction // Thin Solid Films. 1995. V. 255. № 1-2. P. 258-261.•

94. Balagurov L.A., Yarkin D.G., Petrovicheva G.A., Petrova E.A., Orlov A.F. Andrushin S. Ya. Highly sensitive porous silicon based photodiode structures // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. № 9. P. 4647-4650.

95. Pulsford N.J., Rikken G.L.J.A., Kessener Y.A.R.R., Lous E.J. Behavior of a rectifying junction at the interface between porous silicon and its substrate // J. Appl. Phys. 1994. V. 75. № 1. P. 636-638.

96. Zheng J. P., Jiao К L., Shen W. P., Anderson W. A., Kwok H. S. Highly sensitive photodetector using porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1992. V. 61. №4. P. 459-461.

97. Zheng J. P., Jiao K. L., Shen W. P., Anderson W. A., Kwok H. S. Unity quantum efficiency photodiode using porous silicon film // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1993. V. 283. P. 371-375.

98. Peng C., Hirschman K. D., Fauchet P. M. Carrier transport in porous silicon light-emitting devices //J. Appl. Phys. 1996. V. 80. № 1. P. 295-300.

99. Kocka J., Pelant /., Fejfar A. Light emitting silicon, recent progress // J. Non-Crystalline Solids. 1996. V. 198-200. Pt. 2. P. 857-862.

100. LampertM.A., Mark P. Current Injection in Solids. NY, Academic press, 1970.

101. Van Buuren Т., Tiedje Т., Dahn J.R., Way B.M. Photoelectron spectroscopy measurements of the band gap in porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1993. V. 63. №21. P. 2911-2913.

102. Milns A.G., Feucht U.L. Heterojunctions and Metal-Semiconductor Junctions, NY, Academic Press, 1972.

103. Kashkarov P.K., Konstantinova E.A., Matveeva А.В., Timoshenko V.Yu. Photovoltage and photo-induced charge trapping in porous silicon // Appl. Phys. A. 1996. V. 62. № 6. P. 547-551.

104. Bilgram J.H. Dynamics at the solid-liquid transition: experiments at the freezing point // Phys. Reports. 1987. V. 153. № 1. P. 1-89.

105. Unruh K.M., Huber Т.Е., Huber C.A. Melting and freezing behavior of indium metal in porous glasses // Phys. Rev. B. 1993. V. 48. № 12. P. 9021-9027.

106. Evans R., Marini Bettolo Marconi U. Phase equilibria and solvation forces for fluids confined between parallel walls // J. Chem. Phys. 1987. V. 86. № 12. P. 7138-7148.

107. Schmidt R., Hansen E.W., Stocker M., Akporiaye D., Ellestad О. H. Pore Size

108. Determination of МСМ-41 Mesoporous Materials by means of NMR Spectroscopy, N2 adsorption, and HREM. A Preliminary Study //J. Am Chem. Soc.l995.V. 117. P. 4049-4056.

109. Dash J.G., Fu H., Wettlaufer J.S. The premelting of ice and its environmental consequences // Rep. Prog. Phys. 1995. V. 58. P. 115-167.

110. Halimaoui A. In: Porous Silicon Science and Technology. Berlin: Springer. 1995. P. 33-52.

111. Ml. Демидович B.M., Демидович Г.Б., Козлов C.H., Петров А.А. Электрофизический метод определения размеров пор в пористом кремнии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 1998. № 1. С. 55-57.

112. Ефимова А.И., Белогорохов А.И., Кашкаров П.К. Интерференционные фурье-спектрометры. М., Физический факультет МГУ, 2003. 68с.

113. Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения. Пер. с фр., англ. Под ред. Жижина Г.Н. М., Мир, 1972, 352с.

114. Родионова Е.В., Козлов С.Н., Демидович Г.Б. Перенос протонов по пленке адсорбированной влаги на поверхности диэлектрика // Поверхность. Физика, химия, механика. 1993. № 12. Р. 41-47.

115. Marx D., Tuckerman М.Е., Hutter J., Parrinello M. The nature of the hydrated excess proton in water// Nature. 1999. V. 397. № 6720. P. 601-604.

116. Odelius M., Bernasconi M., Parinello M. Two Dimensional Ice Adsorbed on Mica Surface // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. № 14. P. 2855-2858.

117. Koga K., Zeng X.C., Tanaka H. Freezing of Confined Water: A Bilayer Ice Phase in Hydrophobic Nanopores // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. № 26. P. 5262-5265.

118. Salcedo W.J., Fernandez F.J.R., Galeazzo E. Structural Characterization of Photoluminescent Porous Silicon with FTIR Spectroscopy // Brasilian J. of Physics. 1997. V. 27. № 4. P. 158-161.

119. Maruyama Т., Ohtani S. Photoluminescence of porous silicon exposed to ambient air// Appl. Phys. Lett. 1994. V. 65. № 11. P. 1346-1348.

120. Wise M.L., Sneh O., Okada L.A., George S.M. Reaction kinetics of H20 with chlorinated Si(l 11)-(7><7) and porous silicon surfaces // Surface Science. 1996. V. 364. № 3. P. 345-366.

121. Cho J.-H., Kim K.S., Lee S.-H., Kang M.-H. Dissociative adsorption of water on the Si(001) surface: A first-principles study // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 7. P. 4503-4506.

122. Hamilton В., Jacobs J., Hill D.A., Pettifer R.F., Teehan D., Canham L.T. Size-controlled percolation pathways for electrical conduction in porous silicon // Nature. 1998. V. 393. № 4. P. 443-445.

123. Bloom I., Balberg I. Nonlinear \lf noise characteristics in luminescent porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 74. № 10. P. 1427-1429.

124. Balberg I. A comprehensive picture of the electrical phenomena in carbon black-polymer composites I I Carbon. 2002. V. 40. № 2. P. 139-143.

125. XAl.Lebedev E.A., Smorgonskaya E.A., Polisski G. Drift mobility of excesscarriers in porous silicon // Physical Review В Condensed Matter and Materials Physics. 1998. V. 57. № 23. P. 14607-14610.

126. Тутов E.A., Павленко M.H., Протасова И.В., Кашкаров В.М. Взаимодействие пористого кремния с водой: хемографический эффект // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28. Вып. 17. С. 45-50.