Search academic texts

Registration Number

0823U100030, PhD dissertation

Title

Peculiarities of scanning probe microscopy nanotechnologies application in diagnostics and direct surface modification of semiconductor nanostructures and 2D materials.

Author

Maliuta Serhii Vasylovych,

popup.head Lytvyn Petro Marianovych
popup.opponent Khomenkova Larysa Yu.
popup.opponent Horiachko Andrii Mykolaiovych
popup.review Orlov Anatolii Timofijovych
popup.review Didenko Yurii V.

Status

Доктор філософії, 153, Автоматизація та приладобудування. Мікро- та наносистемна техніка

Date

12-01-2023

Description

Робота присвячена розробці комплексного підходу до діагностики матеріалів і структур приладів мікро- та наноелектроніки засобами скануючої зондової мікроскопії та його застосуванню при дослідженнях локальних морфологічних та електрофізичних особливостей концепційних елементів на базі вуглецевих матеріалів та станогерманидів. Було розроблено методику індексування граней монокристалів синтетичних напівпровідникових алмазів та відповідної оптимізації схеми їх розкрою для отримання пластин з оптимальною конфігурацією секторів росту. Оптимізовано параметри селективного травлення напівпровідникових монокристалів алмазів для виявлення особливостей дислокаційної структури на нанорівні. Встановлено закономірності зміни густини дислокацій вздовж осі росту та в околі міжсекторальних границь. Виявлено ефекти декорування дислокацій фоновими домішками. Адаптовано методики силової Кельвін-зонд мікроскопії та мікроскопії опору розтікання для виявлення локальних електрофізичних особливостей міжсекторальних границь та окремих дислокацій і кластерів домішок в монокристалічних пластинах напівпровідникового алмазу. Встановлено, що міжсекторальні границі є когерентними, без скупчення дислокаційних дефектів, а ядра дислокацій дуже слабо, у порівнянні з границями секторів, проявляють електричну активність при картографуванні контактним струмочутливим методом скануючої мікроскопії опору розтікання. При безконтактних електросилових картографуваннях локального поверхневого потенціалу методом Кельвін-зонд мікроскопії дислокаційні ямки травлення є електронейтральними і не виявляють потенціального контрасту. Встановлено, що завдяки відсутності структурних дефектів міжсекторальні границі забезпечують різкий перепад поверхневого потенціалу порядку 1В, що може бути використано при розробці структурних елементів електронних приладів. Адаптовано методику наноіндентування, що базується на атомно- силовій спектроскопії до вимірювання модуля пружності тонких плівок станогерманидів. Виявлено немонотонні зміни приведеного модуля пружності плівок GeSn при зміні вмісту олова від 1 до 12%. Цей ефект пояснений особливостями перебігу процесів структурної релаксації при змінах товщини і компонентного складу плівок GeSn. Врахування цієї нелінійності зміни модуля пружності при зміні компонентного складу є критично важливою в задачах деформаційної інженерії зонної структури GeSn для реалізації переходу непрямозонний/прямозонний напівпровідник. Методом скануючої ємнісної мікроскопії та силової Кельвін-зонд мікроскопії досліджено електронні властивості мікрониток Ge99Sn1 на поверхні епітаксійних плівок Ge88Sn12. Виявлено ефект інверсії типу провідності таких р-GeSn мікрониток при прикладанні напруги зміщення між зондом мікроскопу та планарним омічним контактом на поверхні плівки Ge. Цей ефект може бути використаним при розробці прототипів діодних структур. Виявлено самоіндуковане формування нанониток GeSn з вмістом олова понад 40%. Пояснено механізм їх утворення та проілюстровано їх локальні електрофізичні параметри струмочутливими методами зондової мікроскопії. Отримані результати можуть бути використані для покращення характеристик приладів мікроелектроніки та при розробці їх можливих концептуальних елементів на базі вуглецевих матеріалів та станогерманидів.