Легирование полупроводниковых наноструктур
Для применения на практике полупроводниковых наноструктур в разных электронных устройствах нужно обучиться додавать в полупроводники донорные и акцепторные примеси так, дабы они были однородно распределены на масштабе нескольких нанометров, и дабы наряду с этим возможно было с хорошей точностью осуществлять контроль их концентрацию. Узнаваемые способы, такие как твердотельная диффузия и ионная имплантация, не разрешают этого добиться.
В работе [1] сотрудники University of California at Berkeley и Lawrence Berkeley National Laboratory предложили новый метод “нанолегирования” кремния. Он содержится в следующем. На поверхность кристалла Si наносят монослой органических молекул, содержащих атомы легирующего элемента (к примеру, бора при дырочном легировании либо фосфора при электронном легировании).
Толщина для того чтобы монослоя образовывает около 1 нм. После этого выполняют стремительный (пара секунд) термический отжиг при температуре около 1000 ?С, в следствии чего молекулярные структуры разрушаются, и примесные атомы попадают в Si. Профиль распределения примесей по глубине регулируется длительностью и температурой отжига, а их концентрация – размером и материала химическим составом монослоя его молекул (чем он меньше, тем больше концентрация).
Схематическое изображение процесса легирования кремниевой подложки бором из органического монослоя, что наносят по окончании стравливания поверхностного слоя SiO2. Тут RTA – стадия стремительного термического отжига (rapid thermal annealing).
Авторы [1] с успехом применяли данный способ для легирования нанопроводов Si толщиной около 30 нм, и для изготовления полевых транзисторов в структурах кремний-на-изоляторе. В принципе, он применим и к вторым типам полупроводников, разрешая осуществлять контроль электрические характеристики разнообразных полупроводниковых наноматериалов.
1. J.C.Hor et al., Nature Mater. 7, 62 (2008)
