Статьи

сследованы морфологические, структурные, оптические и фотоэлектрических свойства плёнок Mg 2 Si с толщинами 496 нм и 682 нм на кремнии Si (111). Наличие в колебательных спектрах пропускания минимума при волновом числе фотонов 270 см-1 показало, что обе плёнки содержат зерна с составом Mg 2 Si. Установлено, что для обеих плёнок Mg 2 Si характерен островковый рост Вольмера-Вебера. При меньшей толщине плёнки наблюдается неполностью срощенные ограненные зерна площадью от 0,12 до 0,48 мкм2, а при большей толщине – сплошная плёнка с некоторой плотностью провалов и состоящая из мелких коагулировавших зерен с площадью от 0,02 до 0,06 мкм2. Из данных рентгеновской дифракции установлено, что обе плёнки являются поликристаллическими с параметрами кристаллической решетки: 6,3392–6,3536 Å для плёнки с меньшей толщиной образца и 6,3440– 6,3498 Å – для плёнки с большей толщиной. Анализ ВАХ в резисторной приборной структуре на основе плёнок Mg 2 Si показал, что в диапазоне напряжений от -5 В до +5 В они являются близкими к линейным и симметричным. При этом с увеличением смещения обеих полярностей от 0 В до 1,5–2,0 В сопротивление пленок экспоненциально уменьшается, а затем уменьшается почти линейно, выходит на насыщение. Анализ фотоотклика плёнок Mg 2 Si с алюминиевыми контактными площадками в диапазоне длин волн 420–1200 нм показал, что вид спектра и амплитуда зависят от смещения на освещаемом контакте. Для обеих плёнок при отрицательном смещении спектры имеют колоколообразную форму с максимумами при 860 нм (тонкая пленка) и 750 нм (толстая пленка) и различной величиной фотоотклика, который максимален для сплошной пленки. При положительном смещении на освещаемом контакте спектр фотоотклика снижается в 3–4 раза. Такое поведение связано с неоднородностью генерации электрондырочных пар в плёнках в сплошных и несплошных (межзёренные барьеры) и разницей в их разделении электрическим полем гетероперехода Mg 2 Si/Si при двух типах смещения с последующей их экстракцией в плёнку Mg 2Si. В целом можно сделать вывод, что плёнки Mg 2 Si ведут себя как полупроводниковые фоторезисторы

Методом высокотемпературного (800 оС) твердофазного (одноступенчатого и двухступенчатого) отжига на кремниевых подложках с ориентацией (111) сфор-мированы поликристаллические и ориентированные пленки дисилицида бария (BaSi2) толщиной до 100 нм. Однофазность пленок и их оптическая прозрачность ниже 1,25 эВ доказана по данным рентгеновской дифракции и оптических спектро-скопических методов. Установлено, что ориентированные пленки BaSi2 проявляют преимущественную ориентацию кристаллитов [(301), (601)] и [(211), (411)] параллельных плоскости (111) в кремнии. В ориентированных пленках обнаружены проколы, плотность которых и размеры уменьшаются при увеличении времени осты-вания после отжига при 800 оС. Расчет межплоскостных расстояний в решетке BaSi2 для выращенных пленок показал сжатие объема элементарной ячейки на 2,7 % для поликристаллической пленки, а для ориентированных пленок BaSi2 на: 4,67 % (10 минут остывания) и 5,13 % (30 минут остывания). При исследовании спектров комбинационного рассеяния света с изменяемой мощностью лазерного излучения установлено, что наибольшей устойчивостью обладают ориентированные пленки BaSi2, которые перспективны для создания солнечных элементов на кремнии. Определена максимальная плотность мощности лазерного луча (3109 Вт/м2), которая не приводит к началу разрушения данных пленок.

Представлен результат анализа, на основе литературного обзора: структуры, оптических и электронных свойств Mg2Si в объемном и низкоразмерном состояниях. Проведено сравнение свойств силицида магния в низкоразмерном состоянии со свойствами материалов, широко используемых в оптоэлектронике: GaAs, Si и Ge. Проанализированы современные методы формирования тонких пленок Mg2Si.

Из литературных данных установлено, что в условиях термодинамического равновесия объемный Mg2Si имеет гранецентрированную кубическую решетку, а низко-размерный – 2/3 -R30о. Благодаря своим оптическим и электронным свойствам тонкопленочный Mg2Si является перспективным материалом для оптоэлектронных устройств. Так, он обладает коэффициентом поглощения падающего света, максимальное значение которого по современным данным составляет 96 %. Диапазон фоточувствительности Mg2Si лежит в диапазоне от 200 до 2100 нм. Также из обзора было определено, что данный силицид является непрямозонным полупроводником: ширина запрещенной зоны которого находится в диапазоне от 0,6 до 0,8 эВ. В то же время наблюдаются прямые переходы, соответствующие энергии от 0,83 до 2,17 эВ. Подвижность электронов Mg2Si в низкоразмерном состоянии составляет от 400 до 550 см2В−1с−1, а дырок – от 65 до 70 см2В−1с−1. Из рассмотренных данных установлено, что эффективность фотоэлектрического преобразования, для соединений на основе кремния с магнием, с оптимальной толщиной и примесным легированием, может достигать 10–12 % для p–n и n–p (Si/Mg2Si) и 22 % для p–n–p (Si/Mg2Si/Si) структур. По таким параметрам, как диапазон фоточувствительности и ширина запрещенной зоны, значения которых приведены выше, Mg2Si в низко-размерном состоянии превосходит GaAs, Si и Ge, а поэтому может считаться перспективным материалом для оптоэлектроники.