Анализ пористого нанокремния на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света

Представлены технологии получения наноструктурированного кремния, в том числе пористого нанокремния. Описан способ синтеза пористого нанокремния методом электрохимического травления. Приведены основные параметры генерации пористого кремния с заданными характеристиками. Описаны результаты исследований образцов наноструктурированного пористого кремния, проведенных с использованием спектрометра InVia Raman Renishaw, позволяющего регистрировать и идентифицировать как аморфную, так и кристаллическую фазовую составляющую в образцах. По результатам гранулометрических исследований установлена кристаллическая структура образцов. Аппроксимацией спектров комбинационного рассеяния света подтверждено отсутствие аморфного кремния в исследуемых образцах. В спектрах комбинационного рассеяния света образцов наблюдается сдвиг линий в сторону меньших энергий, характерный для наночастиц при уменьшении их размеров. В спектрах фотолюминесценции синтезированных образцов пористого кремния наблюдается устойчивая интенсивная полоса в области 700–900 нм, что подтверждает нанокристаллический характер образцов. Продемонстрирована эффективность и чувствительность спектроскопии комбинационного рассеяния света, позволяющей регистрировать даже незначительные изменения в кристаллической и аморфной фракциях кремниевых структур.

1. В. П. Афанасьев, Е. И. Теруков, А. А. Шерченков. Тонкопленочные солнечные элементы на основе кремния, Cанкт-Петербург, СПбГЭТУ, ЛЭТИ (2011) 142-151.

2. А. А. Ищенко, Г. В. Фетисов, Л. А. Асланов. Нанокремний: свойства, получение, применение, методы исследования и контроля, Москва, Физматлит (2011) 93-107.

3. Arvind Shah. Thin-film Silicon Solar Cells, EPFL Press (2010).

4. С. В. Заботнов, Ф. В. Кашаев, Д. В. Шулейко, М. Б. Гонгальский, Л. А. Головань, П. К. Кашкаров, Д. А. Логинова, П. Д. Агрба, Е. А. Сергеева, М. Ю. Кириллин. Квант. электрон., 47, № 7 (2017) 638-646.

5. N. V. Sharonova, A. A. Ischenko, E. Y. Yagudaeva, S. V. Sizova, E. V. Smirnova, A. Y. Ermakova, A. P. Sviridov, V. P. Zubov. Изв. вузов. Химия и хим. технология, 62, № 9 (2019) 86-96, https://doi.org/10.6060/ivkkt.20196209.5929

6. N. V. Latukhina. Proc. Eng., 104 (2015) 157-161.

7. Н. В. Латухина. Материалы XVI Всерос. молод. Самарского конкурса-конф. науч. работ по оптике и лазерной физике, Самара, 13-17 ноября 2018 г., Москва, Физ. ин-т РАН (2018) 136-141.

8. N. V. Latukhina. Photon. Rus., 12, N 5 (2018) 508-513.

9. H. J. Kim. Thin Solid Films, 511 (2006) 411-414.

10. H. Degans. Photovoltaic. Int. J., August (2008) 83-85.

11. R. Chaoui. Desalination, 209 (2007) 118-121.

12. R. S. Dubey. J. Optoelectron. Biomed. Mater., 1 (2009) 8-14.

13. M. Lipinski. Optoelectron. Rev., 8, N 4 (2000) 418-420.

14. S. A. Sokolov, R. Rösslhuber, D. M. Zhigunov, N. V. Latukhina, V. Yu. Timoshenko. Thin Solid Films, 562 (2014) 462-466.

15. С. Ашмонтас. Письма в ЖТФ, 32, № 14 (2006) 8-14.

16. Д. И. Биленко. ФТП, 41, № 8 (2007) 945-949.

17. Д. И. Биленко. ФТП, 39, № 7 (2005) 834-838.

18. В. В. Болотов. ФТП, 41, № 8 (2007) 981-983.

19. О. И. Ксенофонтова, А. В. Васин, В. В. Егоров, А. В. Бобыль, Ф. Ю. Солдатенков, Е. И. Теруков, В. П. Улин, Н. В. Улин, О. И. Киселев. ЖТФ, 84, № 1 (2014) 67-78.

20. В. В. Трегулов. Вестн. МГОУ. Сер. Физика-Математика, № 1 (2015).

21. Leigh Canham. Handbook of Porous Silicon, ISBN 978-3-319-71380-9 (2018) 3-37.

22. Р. И. Баталов, В. Ф. Валеев, В. И. Нуждин, В. В. Воробьев, Ю. Н. Осин, Д. В. Лебедев, А. А. Бухараев, А. Л. Степанов. Изв. ВУЗов. Матер. электрон. техн., 4 (2014) 278-283, https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-278-283

23. Giuseppe Faraci, Santo Gibilisco, Paola Russo, Agata R. Pennisi, Salvo La Rosa. Phys. Rev. B, 73 (2006) 033307(1-4), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.033307

24. В. В. Трегулов. Пористый кремний: технология, свойства, применение, монография, Рязань, Министерство образования и науки РФ, Рязанский гос. ун-т им. С. А. Есенина (2011) 4-9.

25. V. A. Volodin, D. I. Koshelev. J. Raman Spectrosc., 44, N 12 (2013) 1760-1764.

26. C. Meiera, S. Lüttjohanna, V. G. Kravets, H. Nienhaus, A. Lorke, H. Wiggersb. Phisica E, 32 (2006) 155-158, https://doi.org/10.1016/j.physe.2005.12.030

27. P. Mishra, K. P. Jain. Mater. Sci. Eng. Eng. B, 95 (2002) 202-213, https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00234-9

28. Y.-J. Jung, J.-H. Yoon, R. G. Elliman, A. R. Wilkinson. J. Appl. Phys., 104 (2008) 083518.

29. S. Yu. Turishchev, A. S. Lenshin, E. P. Domashevskaya. Phys. Status Solidi С, 6, N 7 (2009) 1651-1655, https://doi.org/10.1002/pssc.200881015

30. V. A. Moshnicov, I. Gracheva, A. S. Lenshin, Y. M. Spivak. J. Non-Crystal. Solids, 358, N 3 (2012) 590-595.

31. D. Jurbergs, E. Rogojina. Appl. Phys. Lett., 88 (2006) 233116(1-3), https://doi.org/10.1063/1.2210788

32. Г. А. Качурин, В. А. Володин, Д. И. Тетельбаум. ФТП, 39, № 5 (2005) 582-586.

33. Н. Е. Корсунская, Т. Р. Стара, Л. Ю. Хоменкова, Е. В. Свеженцова, Н. Н. Мельниченко, Ф. Ф. Сизов. ФТП, 44, № 1 (2010) 82-86.

34. J. Salonen, V.-P. Lehto, E. Laine. Appl. Surface Sci., 120 (1997) 191-198.

35. V. M. Kashkarov, I. V. Nazarikov, A. S. Lenshin, V. A. Terekhov, S. Yu. Turishchev, B. L. Agapov, K. N. Pankov, E. P. Domashevskaya. Phys. Status Solidi С, 6, N 7 (2009) 1557-1560.

36. А. С. Леньшин, Е. В. Мараева. Изв. СПбГЭТУ, № 6, ЛЭТИ (2011) 9-16.