The object of research, development or design (in Russian) : Тонкие пленки оксида, нитрида и оксинитрида кремния - экспериментальные образцы SiO2/SiNx/SiO2 и (SiNx/SiOx)n/Si

The object of research, development or design (in Kazakh) : Кремний оксиді, нитрид және оксинитридтің жұқа қабықшалары - SiO2/SiNx/SiO2 және (SiNx/SiOx)n/si эксперименттік үлгілері

Aim of work (in Russian) : Разработать и исследовать физико-технологические режимы формирования светоизлучающих приборов, приборных структур с мемристорной памятью на основе тонких пленок оксида, нитрида и оксинитрида кремния, а также фотоприемных структур видимого и ближнего ИК-диапазонов на кремнии, гипердопированном атомами селена или теллура.

Aim of work (in Kazakh) : Жарық шығаратын аспаптардың, кремний оксидінің, нитридінің және оксинитридінің жұқа қабықшалары негізінде мемристорлық жады бар аспаптық құрылымдардың, сондай-ақ селен немесе теллур атомдарымен гипердопирленген кремнийдегі көрінетін және жақын ИҚ-диапазондарының фотоқабылдағыш құрылымдарының қалыптасуының физика-технологиялық режимдерін әзірлеу және зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Исследования проводятся в лаборатории инженерного профиля (ЕНУ имени Л.Н. Гумилева), Национальной Нанотехнологической Лаборатории Открытого Типа (ННЛОТ) (КазНУ имени аль-Фараби) и в лаборатории элионики Института прикладных физических проблем (БГУ, г. Минск, Беларусь). Основополагающим является сотрудничество с НИИ Прикладных физических проблем им. А. Севченко Белорусского государственного университета. На базе данного института были проведены работы по изготовлению и подготовке трехслойных систем (SiO2/SiNx)n/Si для последующих термообработок и подготовке приборных структур, имплантации ионов Se+ и Te+, проведения измерений спектров обратного резерфордовского рассеяния в режиме каналирования и в режиме random, исследования структуры методами микроскопии высокого разрешения ТЕМ и ХТЕМ, процессов фотолитографии и плазменного травления для приготовления приборных мезоструктур, нанесения контактов с использованием магнетронного осаждения слоев. На базе Национальной Нанотехнологической Лаборатории Открытого Типа (КазНУ имени аль-Фараби) проводилось измерение спектров электролюминесценции и спектров кинетики напряжения, исследование структуры на сканирующем электронном микроскопе, а также компьютерная обработка результатов, измерения характеристик мемристорных ячеек памяти.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеулер Инженерлік бейіндегі зертханада (Л. Н.Гумилев атындағы ЕҰУ), ашық үлгідегі ұлттық нанотехнологиялық зертханада (әл-Фараби атындағы ҚазҰУ) және қолданбалы физикалық проблемалар институтының элионика зертханасында (БМУ, Минск қ., Беларусь) жүргізіледі. Қолданбалы физикалық проблемалар ҒЗИ-мен ынтымақтастық іргелі болып табылады. А. Севченко Беларусь мемлекеттік университеті. Осы институт базасында келесі термиялық өңдеу және аспаптық құрылымдарды дайындау, se+ және Te+ иондарын имплантациялау, канализация режимінде және random режимінде кері Резерфорд шашырау спектрлерін өлшеу, жоғары ажыратымдылықтағы тақырыптар мен хтем микроскопия әдістерімен құрылымды зерттеу үшін үш қабатты жүйелерді (SiO2/SiNx)n/si дайындау және дайындау бойынша жұмыстар жүргізілді, аспаптық мезоструктураларды дайындауға арналған фотолитография және плазмалық ою процестері, қабаттардың магнетрондық тұндыруын пайдалана отырып, контактілер салу. Ашық үлгідегі ұлттық нанотехнологиялық зертхана (әл-Фараби атындағы ҚазҰУ) базасында электролюминесценция спектрлерін және кернеу кинетикасының спектрлерін өлшеу, сканерлеуші электронды микроскоптағы құрылымды зерттеу, сондай-ақ нәтижелерді компьютерлік өңдеу, мемристорлық жад жасушаларының сипаттамаларын өлшеу жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : К основным результатам на текущий момент можно отнести: 1. Разработаны вертикальная и планарная топологии экспериментальных образцов - структур SiO2/SiNx/SiO2 и (SiNx/SiOx)n/Si. 2. Методом PECVD и LPCVD изготовлены экспериментальные образцы - структур SiO2/SiNx/SiO2 и (SiNx/SiOx)n/Si с толщиной слоев 10-80 нм. 3. Изучены оптические и электрические свойства структур SiO2/SiNx/SiO2 и (SiNx/SiOx)n/Si посредством измерения и анализа спектров фотолюминесценции и соответствующих им спектров кинетики напряжений. 4. Разработана 3D топология ячеек мемристорной памяти на основе структур SiO2/SiNx/SiO2 и (SiNx/SiOx)n/Si слоев. Получены снимки ячеек мемристорной памяти на оптическом микроскопе. 5. Проанализированы вольтамперные характеристики (ВАХ) экспериментальных мемристорных структур. Согласно анализу, в обеих экспериментальных структурах после снятия напряжения захваченные электроны продолжают оставаться на транспортном энергетическом уровне и как результат исследуемые мемристорные структуры «запоминают» свое состояние. 6. Установлена природа резистивного переключения между состоянием с высоким сопротивлением (СВС) и состоянием с низким сопростивлением (СНС), т.е. установлен механизм работы мемристорной ячейки (СВС-СНС). В случае состояния с высоким сопротивлением нанокристаллы кремния разделены слоем нитрида, а в случае состоянием с низким сопростивлением Si-кластеры образуют, так называемые, проводящие нити.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Қазіргі кездегі негізгі нәтижелерге мыналар жатады: 1. Эксперименттік үлгілердің - SiO2/SiNx/SiO2 және (SiNx/SiOx)n/si құрылымдарының тік және жазықтық топологиялары әзірленді. 2. Pecvd және LPCVD әдісімен эксперименттік үлгілер жасалды - SiO2/SiNx/SiO2 және (SiNx/SiOx)n/si құрылымдарының қалыңдығы 10-80 нм. 3. Фотолюминесценция спектрлерін және оларға сәйкес кернеу кинетикасының спектрлерін өлшеу және талдау арқылы SiO2/SiNx/SiO2 және (SiNx/SiOx)n/si құрылымдарының оптикалық және электрлік қасиеттері зерттелді. 4. SiO2/SiNx/SiO2 және (SiNx/SiOx)n/si қабаттарының құрылымдары негізінде мемристорлық жад жасушаларының 3D топологиясы жасалды. Оптикалық микроскопта мемристорлық жад жасушаларының суреттері алынды. 5. Эксперименттік мемристорлық құрылымдардың вольтамперлік сипаттамалары (Вах) талданды. Талдауларға сәйкес, екі эксперименттік құрылымда да кернеу жойылғаннан кейін ұсталған электрондар көліктік энергетикалық деңгейде қалады және нәтижесінде зерттелетін мемристорлық құрылымдар өздерінің күйін "есте сақтайды". 6. Жоғары қарсылық күйі (SVS) мен төмен қарсылық күйі (SNS) арасындағы резистивті ауысу сипаты орнатылған, яғни мемристорлық ұяшықтың (SVS-SNS) жұмыс механизмі орнатылған. Жоғары қарсылық жағдайында кремний нанокристалдары нитрид қабатымен бөлінеді, ал төмен қарсылық жағдайында Si кластерлері өткізгіш жіптер деп аталады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Проект имеет выраженный социальный и экономический эффект – проект направлен на разработку новых применений кремния и основных диэлектриков на его основе (нитрида и оксида кремния) для изготовления светоизлучающих и фотоприемных структур УФ-видимого и ближнего ИК-диапазонов (до 3 мкм) длин волн и элементов памяти нового поколения на принципах резистивного переключения. Экономический эффект: предлагаемые разработки на основе проведенного по проекту фундаментального исследования в перспективе позволят предложить альтернативные активные элементы для нового класса оптоэлектронных приборов на кремнии и по кремниевой технологии. Социальный эффект: исследование выполняется на основе результатов PhD диссертационных исследований Альжановой А.Е., опыта работ лаборатории элионики Института прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского госуниверситета в области кремниевой фотоники, возглавляемой профессором Комаровым Ф.Ф. (научный консультант в проекте) выполняются комплексные исследования по разработке оригинальных физико-технологических процессов изготовления нового класса оптоэлектронных приборов на кремнии и по кремниевой технологии. Таким образом, проект способствует усилению международных научных связей.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба Айқын Әлеуметтік және экономикалық әсерге ие-жоба резистивті коммутация принциптері бойынша ультракүлгін көрінетін және жақын ИҚ диапазондарының (3 мкм-ге дейін) жарық шығаратын және фотоқабылдағыш құрылымдарын жасау үшін кремнийдің және оның негізіндегі негізгі диэлектриктердің (нитрид пен кремний оксиді) жаңа қолданыстарын әзірлеуге бағытталған. Экономикалық әсер: жоба бойынша жүргізілген іргелі зерттеулер негізінде ұсынылған әзірлемелер болашақта кремнийде және кремний технологиясында оптоэлектрондық аспаптардың жаңа класы үшін балама белсенді элементтерді ұсынуға мүмкіндік береді. Әлеуметтік әсер: зерттеу PhD диссертациялық зерттеулерінің нәтижелері, А.Е. Алжанова, Беларуссия мемлекеттік университетінің а. н. Севченко атындағы қолданбалы физикалық проблемалар институтының элионика зертханасының профессор Ф. Ф. Комаров басқаратын кремний фотоникасы саласындағы жұмыс тәжірибесі негізінде жүзеге асырылады. (жобадағы ғылыми кеңесші) оптоэлектрондардың жаңа класын дайындаудың өзіндік физика-технологиялық процестерін әзірлеу бойынша кешенді зерттеулер жүргізілуде. кремнийдегі және кремний технологиясы бойынша аспаптар. Осылайша, жоба Халықаралық ғылыми байланыстарды нығайтуға ықпал етеді.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) :

Efficiency (in Kazakh) :

Field of application (in Russian) : Создание эффективного источника света на основе кремния позволит обеспечить выпуск значительно более дешевых светоизлучающих устройств (светодиодов, плоских полноцветных дисплеев и т.д.), а также заменить металлические межсоединения в интегральных схемах на оптическую межэлементную коммутацию.

Field of application (in Kazakh) : Кремний негізінде тиімді жарық көзін құру айтарлықтай арзан жарық шығаратын құрылғылардың (жарықдиодты, жалпақ түсті дисплейлер және т.б.) шығарылуын қамтамасыз етеді, сондай-ақ интегралды схемалардағы металл өзара байланыстарды оптикалық жасушааралық коммутациямен алмастырады.