Хімія, фізика та технологія поверхні, 2014, 5 (1), 3-9.

Вплив електрон-фононної взаємодії на ефект Ваньє-Штарка в двовимірних структурах макропористого кремнію з SiO2 нанопокриттями



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp05.01.003

L. A. Karachevtseva, Yu. V. Goltviansky, O. Yu. Sapelnikova, O. O. Lytvynenko, O. I. Stronska

Анотація


Досліджено внесок електрон-фононної взаємодії в параметр уширення сходинок Ваньє-Штарка в окиснених структурах макропористого кремнію з різною концентрацією станів Si–O–Si (TO і LO фононів). Отримане значення цього параметра є набагато меншим, ніж енергія сходинки Ваньє-Штарка, оцінена за осциляціями резонансного розсіювання електронів на поверхневих станах досліджених структур. Визначено вплив уширення на амплітуду осциляцій в ІЧ-спектрах поглинання як взаємодію поверхневих багатофононних поляритонів з електронами і перетворення резонансного розсіювання електронів у зразках з низькою концентрацією зв’язків Si–O–Si у звичайне розсіювання на іонізованих домішках для зразків з високою концентрацією зв’язків Si–O–Si. Трансформація відбувається, коли час розсіювання електронів збігається з періодом осциляцій електронів в приповерхневому електричному полі.

Ключові слова


сходинки Ваньє-Штарка; параметр уширення; фононна взаємодія; окиснення кремнію; SiO2 нанопокриття

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Birner A. Wehrspohn R.B., Gösele U.M. Busch K. Silicon-based photonic crystals. Adv. Mater. 2001. 13(6): 377.https://doi.org/10.1002/1521-4095(200103)13:6<377::AID-ADMA377>3.0.CO;2-X

2. Karachevtseva L.A. Two-dimensional photonic crystals as perspective materials of modern nanoelectronics. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2004. 7(4): 430.

3. Glushko A., Karachevtseva L. Photonic band structure in oxidized macroporous silicon. Opto-Electron. Rev. 2006. 14(3): 201. https://doi.org/10.2478/s11772-006-0026-9

4. Karachevtseva L., Onyshchenko V. Sachenko A. Photocarrier transport in 2D macroporous silicon structures. Opto-Electron. Rev. 2010. 18(4):394. https://doi.org/10.2478/s11772-010-0042-7

5. Glushko A., Karachevtseva L. PBG properties of three-component 2D photonic crystals. Photonics Nanostruct. Fundam. Appl. 2006. 4(3): 141 https://doi.org/10.1016/j.photonics.2006.02.003

6. Karachevtseva L.A., Ivanov V.I., Lytvynenko O.O., Parshin K.A., Stronska O.J. The impurity Franz-Keldysh effect in 2D photonic macroporous silicon structures. Appl. Surf. Sci. 2008. 255(5): 3328. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.09.038

7. Karachevtseva L., Kuchmii S., Lytvynenko O., Sizov F., Stronska O., Stroyuk A. Oscillations of light absorption in 2D macroporous silicon structures with surface nanocoatings. Appl. Surf. Sci. 2010. 257(8): 3331.  https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.11.016

8. Karachevtseva L.A., Kuchmii S.Ya., Konin K.P., Lytvynenko O.O., Stroyuk A.L. Room temperature Wannier–Stark effect in 2D macroporous silicon structures with nanocoatings. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2011. 2(2): 105.

9. Cullis A.G., Canham L.T., Calcott P.D.J. The structural and luminescence properties of porous silicon. J. Appl. Phys. 1997. 82: 909. https://doi.org/10.1063/1.366536

10. Nickel N.H., Mei P., Boyce J.B. On the nature of the defect passivation in polycrystalline silicon by hydrogen and oxygen plasma treatments. IEEE Trans. Electron Devices. 1995. 42(8): 1559. https://doi.org/10.1109/16.398672

11. Harrick N.J. Internal Reflection Spectroscopy. (New York/London/Sydney: Interscience Publishers, 1967).

12. Milekhin A.G., Himcinschi C., Friedrich M., Hiller K., Wiemer M., Gessner T., Schulze S., Zahn D.R.T. Infrared spectroscopy of bonded silicon wafers. Semiconductors. 2006. 40(11): 1304. https://doi.org/10.1134/S1063782606110108

13. Queeney K.T., Weldon M.K., Chang J.P., Chabal Y.J., Gurevich A.B., Sapjeta J., Opila R.L. Infrared spectroscopic analysis of the Si/SiO2 interface structure of thermally oxidized silicon. J. Appl. Phys. 2000. 87: 1322. https://doi.org/10.1063/1.372017

14. Vinogradov E.A. Semiconductor microcavity polaritons. Physics-Uspekhi. 2002. 45(12): 1213. https://doi.org/10.1070/PU2002v045n12ABEH001189

15. Priox F., Balkanski M. Infrared measurements on CdS thin films deposited on aluminium. Phys. Status Solidi B. 1969. 32(1): 119. https://doi.org/10.1002/pssb.19690320114

16. Vinogradov E.A., Zhizhin G.N., Yakovlev V.A. Resonance between dipole oscillations of atoms and interference modes in crystalline films. Sov. Phys. JETP. 1979. 50(3): 486.

17. Seraphin B.O., Bottka N. Band-structure analysis from electro-reflectance studies. Phys. Rev. 1966. 145: 628. https://doi.org/10.1103/PhysRev.145.628

18. Enderlein R. The Influence of collisions on Franz-Keldysh effect. Phys. Status Solidi B. 1967. 20(1): 295. https://doi.org/10.1002/pssb.19670200128

19. Vodopyanov L.K., Vinogradov E.A., Kolotkov V.V., Mityagin Yu.A. The optical properties of cadmium telluride in the far-IR. Sov. Phys. Solid State. 1974. 16: 1419.




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp05.01.003

Copyright (©) 2014 L. A. Karachevtseva, Yu. V. Goltviansky, O. Yu. Sapelnikova, O. O. Lytvynenko, O. I. Stronska