Алексей Васильевич Волков - Аппаратные средства микро- и нанотехнологий: электрон. научно-образоват. модуль в системе дистанц. обучения MOODLE

методов получения наноматериалов необходимо дальнейшее развитие методов их исследования и
диагностики, обеспечивающих получение информации об их физических и
химических свойствах. Детальное изучение структуры наноматериалов,
включающее

определение

усредненного

атомного

порядка, а

также

выявление и идентификацию локальных отклонений от него, является одной
из задач этих методов.

Методы исследования структуры наноматериалов могут быть условно
разделены на две большие группы, различающиеся в зависимости от способа
получения данных об объекте. К первой группе, называемой методами прямого пространства, относятся те из них, которые позволяют непосредственно
визуализировать нанообъекты и анализировать их строение. Вторая группа
включает методы, в основе которых лежит изучение структуры образца на
основе интерференционных и дифракционных аффектов в рассеянии рентгеновских лучей, электронов и нейтронов, и поэтому их называют методами
обратного пространства.
Современная просвечивающая электронная микроскопия обеспечивает
возможность получения информации об объекте как в прямом, так и в обратном пространствах. Наряду с эондовыми электронно-микроскопическими
методами она позволяет визуализировать и исследовать наноразмерные области и, обладая разрешением вплоть до атомарного, проводить детальный
анализ атомных расположений. Используя плоскопараллельное освещение
или сходящиеся электронные пучки при получении дифракционных картин,
в электронном микроскопе можно изучать угловые распределения рассеянных в образце электронов, что сближает просвечивающую микроскопию с
методом рентгеноструктурного анализа
Помимо структурных исследований просвечивающая электронная
микроскопия позволяет определять химический состав образца, используя
методы рентгеноспектрального анализа и спектроскопию энергетических
потерь быстрых электронов. Достигаемое пространственное разрешение
может быть лучше 1 нм, что дает возможность непосредственного определения элементного состава как нанообразований в материалах, так и отдельных наночастиц.

2. Материалы электронной техники.
Технология ИМС предъявляет к полупроводниковому материалу
достаточно жесткие требования. Этим требованиям удовлетворяют кремний,
арсенид галлия (GaAs) и еще ряд материалов. Однако ИМС изготавливаются
в

основном

на

кремнии.

Поэтому

кремний

называют

базовым

полупроводниковым материалом для ИМС. Таким он стал в результате
определенного конкурентного отбора. В оптоэлектронике наиболее широко
используются соединения элементов III и V групп таблицы Менделеева,
например GaAs.
Получение полупроводникового материала для ИМС рассмотрим на
примере

кремния.

В

массовом

производстве

кремний

получают

восстановлением песка (SiO 2 ) в смеси с коксом (С) при высоких
температурах.

Полученный

таким

образом

кремний

называется

металлургическим. Его чистота (~2% неконтролируемых примесей) и структура (поликристалл) не позволяют использовать этот материал для
изготовления ИМС.
Далее производится глубокая химическая очистка кремния в виде
летучего соединения и его разложение в очищенном виде с выделением
кремния. Выделенный кремний может иметь очень высокую чистоту, однако
его нельзя использовать для изготовления ИМС, так как он является
поликристаллическим.

Химически

очищенный

кремний

необходимо

превратить в монокристаллический слиток. Это реализуется выращиванием
слитка на охлаждаемую затравку из тигля, где химически очищенный
кремний находится в расплавленном состоянии (метод Чохральского). При
выращивании

монокристаллического

кремния

методом

Чохральского

происходит дополнительная (кристаллизационная) очистка материала от
многих примесей. Однако материал тигля (вносит в растущий кристалл свои
примеси. Поэтому разработан метод перекристаллизации кремния без
использования тигля (бестигельная зонная плавка). Выращенный этим методом кремний обладает самой высокой чистотой. При необходимости слитки

кремния в процессе выращивания легируются донорными или акцепторными
примесями. Так получают слитки с p-типом проводимости, --">