Регистрация / Вход
Прислать материал

14.574.21.0093

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.574.21.0093
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет"
Название доклада
"Разработка и совершенствование ядерно-физических и рентгеновских методов диагностики наноматериалов"
Докладчик
Харин Алексей Николаевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1 Совершенствование и расширение возможностей рентгеновских и ядерно-физических методов анализа тонкопленочных кремниевых наноструктур и гибридных биологических нанообъектов (белков Dps).
2 Выявление методом электронной микроскопии изменений фазового состава морфологических и субструктурных превращений в тонкопленочных кремниевых наноструктурах (ТКН), полученных на различных этапах технологической цепочки
кристального производства.
3 Разработка технологии формирования пассивирующих покрытий на основе наноматериалов путем поэтапного исследования ТКН.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность темы работы продиктована следующими задачами выполнения ПНИ и их решением. Получение результатов мирового уровня по атомному и электронному строению путем диагностики изучаемых экспериментальных образцов на основе кремниевых наноструктур методом ультрамягкой рентгеновской эмиссионной спектроскопии (УМРЭС). Анализ прямых экспериментальных данных о распределении локальной парциальной плотности занятых электронных состояний в валентной зоне экспериментальных образцов на основе кремниевых наноструктур. Проведение неразрушающего фазового анализ поверхностных и приповерхностных слоев экспериментальных образцов на основе кремниевых наноструктур при помощи специально разработанного программного обеспечения, входящего в состав уникального автоматизированного лабораторного измерительного комплекса "РСМ-500" для исследования электронно-энергетического строения конденсированных материалов в распределении по глубинам информативного слоя: 10, 30, 60 и 100 нм. Исследование применяемых на производстве материалов при помощи физических методов исследования и совершенствование технологии их получения. Исследование при помощи физических методов и разработка технологии перспективных материалов.
Описание исследования

В результате выполнения проекта обоснованы и сформулированы перспективные пути (направления) развития методов диагностики экспериментальных образцов тонкопленочных кремниевых наноструктур гибридных биологических нанообъектов (белков Dps). Разработана методика синтеза экспериментальных образцов (ЭО) гибридных биологических нанообъектов (белков Dps) и изготовлены ЭО гибридных биологических нанообъектов (белков Dps) для исследовательских испытаний разработанных методов. Разработан лабораторный технологический регламент формирования пассивирующих покрытий на основе тонкопленочных кремниевых наноструктур, методики диагностики ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур и гибридных биологических нанообъектов (белков Dps), методика диагностики электронного строения и фазового состава тонкопленочных кремниевых наноструктур с использованием метода УМРЭС, методика диагностики гибридных биологических нанообъектов (белков Dps) с использованием метода гамма-резонансной спектроскопии «Мессбауэровской спектроскопии», методика неразрушающего фазового анализа поверхностных и приповерхностных слоев экспериментальных образцов тонкопленочных кремниевых наноструктур. Разработана программа и методика (ПМ) проведения диагностики ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур и гибридных биологических нанообъектов (белков Dps) в различных средах. Проведены экспериментальные исследования по разработанной программе и методикам, получены экспериментальные данные о распределении локальной парциальной плотности занятых электронных состояний в валентной зоне экспериментальных образцов тонкопленочных кремниевых наноструктур по данным метода УМРЭС. Проведен неразрушающий фазовый анализ поверхностных и приповерхностных слоев ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур в распределении по глубинам информативного слоя: 10, 30, 60 и 100 нм по данным метода УМРЭС и получены результаты анализа атомного и электронного строения ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур по данным метода УМРЭС. Проведен рентгенофазовый анализ ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур по прецизионным рентгенодифракционным экспериментальным данным. Проведено определение концентрации присутствующих на поверхности экспериментальных образцов тонкопленочных кремниевых наноструктур элементов с указанием границ доверительного интервала или стандартного отклонения для измеренной величины содержания присутствующего компонента по данным метода Оже-электронной спектроскопии (ОЭС). Методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и растровой электронной микроскопии (РЭМ) должны выявлены изменения фазового состава, морфологические и субструктурные превращения в ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур. Проведено исследование элементного состава ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур методом электронно-зондового рентгеноспектрального анализа на энергодисперсионном спектрометре (ЭДС). Проведен анализ состояния гибридных биологических нанообъектов (белков Dps) в различных средах с использованием метода гамма-резонансной спектроскопии «Мессбауэровской спектроскопии». Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики, проект технического задания на проведение ОКР "Разработка и создание основ формирования и комплексной диагностики тонкопленочных кремниевых наноструктур полупроводниковых систем функциональной электроники".

Результаты исследования

Разработаны Методики: Диагностики электронного строения и фазового состава тонкопленочных кремниевых наноструктур
(ТКН) методом УМРЭС; Неразрушающего фазового анализа поверхностных и приповерхностных слоев ТКН; Диагностики
гибридных биологических нанообъектов (ГБН) методом гамма-резонансной спектроскопии.
Проведены: Неразрушающий фазовый анализ ТКН методом УМРЭС; Анализ атомного и электронного строения ТКН;
Исследования ГБН; Исследования ТКН методом ПЭМ; Дополнительные патентные Проведен анализ особенностей атомного и электронного строения этих структур н иа сгсллуебдионваанх ииян. формативного слоя от 10 до
120 нм. Большая часть ЭО имеет особенности тонкой структуры ультрамягких рентгеновских эмиссионных L2,3 спектров
кремния соответствующих различной степени разупорядочения в структурной сетке атомов кремния изученных нанослоев
поверхности.
Показано что добавление закиси азота в состав газовой среды реактора приводит к образованию аморфного кремния.
Послойный фазовый анализ методом УМРЭС поверхностных слоев ЭО тонкопленочных кремниевых наноструктур до
глубины 120 нм без разрушения образцов указывает на присутствие оксидных фаз в самых поверхностных слоях образцов
толщиной около 10 нм.
Полуколичественные оценки суммарного содержания оксидных фаз в слоях до 120 нм ЭО тонкопленочных кремниевых
наноструктур согласуются с интегральными данными микроанализа, показывающими на содержание в образцах кислорода от
3 до 25% .
Некоторым условным порогом кристаллизации аморфных слоев SIPOS можно считать содержание в них несвязанного и
связанного кислорода ниже ~10%. Сопоставление с данными метода рентгеновской дифракции показывает, что в условиях
малого содержания кислорода в образцах, в том числе полученных при отсутствии закиси азота в газовой среде реактора,
вырастает нанокристаллический кремний со средними размерами кристаллов около 60- 70 нм.

Практическая значимость исследования
Разработанные технологии могут быть востребованы на российских предприятиях полупроводникового производства: ОАО
«Ангстрем», ФГУП «Пульсар», ОАО «НИИМЭ и Микрон», ЗАО «Группа Кремний Эл». В частности, предприятию ЗАО
«ВЗПП-Микрон» требуются технологии, позволяющие получать покрытия со стабильными свойствами для пассивации
высоковольтных приборов. На предприятии имеется технологическая возможность формирования слоев ряда диэлектрических
покрытий: термический диоксид кремния SiO2, низкотемпературный SiO2 (НТ SiO2), среднетемпературный SiO2 (СТ SiO2),
среднетемпературное фосфоро-силикатное стекло (СТ ФСС), нитрид кремния Si3N4, оксинитрид кремния, полиимид,
поликристаллический кремний. В специфику производства полупроводниковых приборов входит необходимость высокой
чистоты и стабильности параметров применяемых материалов.
Также возможными потребителями ожидаемых результатов могут быть предприятия металлургической промышленности (где
требуется точный элементный, фазовый и структурный анализ).
Эффекты от внедрения результатов проекта:
- Улучшение экологической обстановки (в том числе, за счёт снижения техногенной нагрузки на окружающую среду);
- Усиление конкурентных позиций отечественной науки и бизнеса;
- Снижение энерго- и материалоёмкости производства.
для пассивации высоковольтных приборов. На предприятии имеется технологическая возможность формирования слоев ряда
диэлектрических покрытий: термический диоксид кремния SiO2, низкотемпературный SiO2 (НТ SiO2), среднетемпературный
SiO2 (СТ SiO2), среднетемпературное фосфоро-силикатное стекло (СТ ФСС), нитрид кремния Si3N4, оксинитрид кремния,
полиимид, поликристаллический кремний. В специфику производства полупроводниковых приборов входит необходимость
высокой чистоты и стабильности параметров применяемых материалов.
Также возможными потребителями ожидаемых результатов могут быть предприятия металлургической промышленности (где
требуется точный элементный, фазовый и структурный анализ).