Разработка новых технологических подходов к формированию пленочных структур на основе твердых растворов кремний/германий

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-19-00720

НазваниеРазработка новых технологических подходов к формированию пленочных структур на основе твердых растворов кремний/германий

Руководитель Дронов Алексей Алексеевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" , г Москва

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-402 - Гидроэнергетика, новые и возобновляемые источники энергии

Ключевые слова микроэлектроника, электрохимия полупроводников, электрохимическое травление, электрохимическое осаждение, кремний, пористый кремний, германий, нитевидные нанокристаллы германия, сплав кремний/германий, частицы металлов, тонкие пленки, термоэлектрические преобразователи

Код ГРНТИ31.15.33; 29.19.31; 29.19.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Пленочные структуры на основе SiхGe1-х широко применяются в высокотемпературных термоэлектрических преобразователях, обладающих высокой стабильностью и термоэлектрической эффективностью в диапазоне температур 800-1100оС, что позволяет использовать их для утилизации отводимого тепла при различных высокотемпературных процессах. Однако в виду высокой стоимости кристаллического Ge и его газообразных прекурсоров для получения сплава SiхGe1-х обычно используют составы с низкой концентрацией Ge (наиболее часто применяют состав Si0,8Ge0,2), которые не обладают оптимальным для термоэлектрического преобразования комплексом электрофизических и физико-химических параметров. Таким образом, разработка новой недорогой технологии получения SiхGe1-х, позволяющей управлять концентрацией Ge в широком диапазоне без значительного влияния на стоимость, является на сегодняшний день актуальной задачей. Научная новизна исследований заключается в применении нового, не описанного ранее в литературе, подхода к формированию пленочных структур SiхGe1-х с высоким содержанием Ge (более 20%). Данный подход основан на недавно установленной возможности получения Ge путем его электрохимического восстановления на частицах легкоплавких металлов из растворов, содержащих оксид германия. Разрабатываемый технологический подход будет включать электрохимические и металл-стимулированные химические процессы формирования пористого кремния, электрохимическое осаждение легкоплавких металлов и Ge, которые в ходе высокотемпературной обработки позволят синтезировать пленочные структуры на основе твердых растворов SiхGe1-х с заданным составом. При этом разрабатываемый подход будет более технологичен при меньших затратах по сравнению с существующими методами получения тонкоплёночных структур SiхGe1-х.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гревцов Н.Л., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гаврилов С.А. Влияние окисления пористого кремния на формирование нанокомпозитов пористый кремний/индий электрохимическим методом Technical Physics Letters (год публикации - 2021)

2. Гревцов Н.Л., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гаврилов С.А. Electrochemical Deposition of Indium into Oxidized and Unoxidized Porous Silicon Thin Solid Films (год публикации - 2021)

3. Гревцов Н.Л., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гаврилов С.А. The Effect of Porous Silicon Oxidation on Electrochemical Formation of Porous Silicon–Indium Nanocomposites Technical Physics Letters, Vol. 47, No. 7, pp. 49–51. (год публикации - 2021)
10.1134/S1063785021040088

4. Гревцов Н.Л., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гаврилов С.А. Indium Electrodeposition into Porous Silicon: Effect of Processing Parameters on Metal Distribution 29th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry, - (год публикации - 2021)

5. Гревцов Н.Л., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гаврилов С.А. Indium-Filled Porous Silicon Formed by Electrochemical Deposition Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference 2021, Abstract ID: 70, pp.109-110 (год публикации - 2021)

6. Павликов А.В., Шарафутдинова А.М., Гаврилин И.М., Зайцев В.Б. Дронов А.А., Гаврилов С.А. Heat Treatment Effect on Structural and Optical Properties of Germanium Nanowires Obtained by Electrochemical Deposition Phys. Status Solidi A, vol. 218 issue 20, pp. 2100245 (год публикации - 2021)
10.1002/pssa.202100245

7. Гревцов Н.Л., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гаврилов С.А. Electrochemical deposition of indium into oxidized and unoxidized porous silicon Thin Solid Films, vol. 734, p. 138860 (год публикации - 2021)
10.1016/j.tsf.2021.138860

8. Гаврилин И.М., Гревцов Н.Л., Дронов А.А., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилов С.А. New strategies for producing of film structures based on SixGe1-x IX International Scientific Conference APSSP 2021, - (год публикации - 2021)

9. Д.Л. Горошко, Е.А. Чусовитин, А.А. Дронов, И.М. Гаврилин Investigation of temperature stability of germanium nanowires obtained by electrochemical deposition St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 15 (3.1) (2022) С. 59–64 (год публикации - 2022)

10. Гаврилин И.М., Гревцов Н.Л., Павликов А.В., Дронов А.А., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П., Гаврилов С.А. A new approach for producing of film structures based on Si1-xGex Materials Letters, Volume 313, 15 April 2022, 131802 (год публикации - 2022)
10.1016/j.matlet.2022.131802

11. Никита Гревцов, Евгений Чубенко, Владимир Петрович, Виталий Бондаренко, Илья Гаврилин, Алексей Дронов, Сергей Гаврилов Selective electrochemical deposition of indium in-between silicon nanowire arrays fabricated by metal-assisted chemical etching Materialia, Volume 21, March 2022, 101337 (год публикации - 2022)
10.1016/j.mtla.2022.101337

12. Е. Б. Чубенко, Н. Л. Гревцов, В. П. Бондаренко, И. М. Гаврилин, А. В. Павликов, А. А. Дронов, Л. С. Волкова, С. А. Гаврилов Raman Spectra of Silicon/Germanium Alloy Thin Films Based on Porous Silicon Journal of Applied Spectroscopy, J Appl Spectrosc 89, 829–834 (2022 (год публикации - 2022)
10.1007/s10812-022-01432-3

13. Гаврилин И.М., Дронов А.А., Гревцов Н., Павликов А.В., Чубенко Е.Б., Бондаренко В.П. Effect of heat treatment on the morphology and composition of Silicon-Germanium nanocomposite Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials: Proceedings. – Vladivostok, Dalnauka, Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials: Proceedings. – Vladivostok, Dalnauka, 2022. – p 225 (год публикации - 2022)

14. Павликов А.В., Шарафутдинова А.М., Гаврилин И.М., Зайцев В.Б., Дронов А.А., Гаврилов С.А. Structure and optical properties of germanium nanowires subjected to thermal post-treatment Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials: Proceedings. – Vladivostok, Dalnauka, 2022, Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials: Proceedings. – Vladivostok, Dalnauka, 2022. – p.83 (год публикации - 2022)

15. Горошко Д.Л., Чусовитин Е.А., Дронов А.А., Гарвилин И.М. Raman and photoluminescence investigation of temperature stability of germanium nanowires obtained by electrochemical deposition Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials: Proceedings. – Vladivostok, Dalnauka, ixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials: Proceedings. – Vladivostok, Dalnauka, 2022. – p.110 (год публикации - 2022)

16. Никита Гревцов, Евгений Чубенко, Виталий Бондаренко, Илья Гаврилин, Алексей Дронов, Сергей Гаврилов Germanium electrodeposition into porous silicon for silicon-germanium alloying Materialia, Volume 26, December 2022, 101558 (год публикации - 2022)
10.1016/j.mtla.2022.101558

Публикации