Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

Формування структур зі зниженою розмірністю на поверхні фосфіду індію

Останнім часом значно виріс інтерес до досліджень структур із зниженою розмірністю. Найпростішими методом отримання такого матеріалу зі зниженою розмірністю є його електрохімічна обробка в розчинах кислот, що призводять до формування поруватого шару. Подібна модифікація просторово-структурних характеристик призводить до суттєвих змін фізико-хімічних властивостей вихідного матеріалу. Досягнутий в останні роки прогрес у вивченні властивостей поруватого кремнію стимулював аналогічні дослідження для напівпровідникових сполук А³В⁵. Нерівноважна система, якою є електроліт / напівпровідник, в ході процесів пороутворення, реагуючи на дії пониженням розмірності, дозволяє впритул підійти як до пошуку нових загальних принципів, що регулюють подібну реакцію системи, так і приступити до вивчення закономірностей відгуку системи на різних масштабах і для різних компонентів цієї системи.

Розроблено методику отримання текстурованих поверхонь фосфіду індію, що являють собою систему пірамідальних кластерів, нахил ребер яких забезпечує отримання досить низького коефіцієнта відбиття та збільшення робочої площі пластини в десятки разів у порівнянні з монокристалічним аналогом (рис.1). Запропоновані структури отримують фотоелектрохімічним травленням кристалів p-InP у розчині HBr:H₂O=1:1 при щільності струму 150 мА/см² протягом 8 хвилин в режимі освітлення зразків вольфрамовою лампою потужністю 200 Вт.

Рис. 1. Текстурована поверхня р-InP

Можливість формування надграток пор дозволяє створювати фотонні кристали, які можуть бути використані в оптичних ланцюгах, аналогічним звичайним електронним ланцюгам. У фотонному кристалі періодично змінюється діелектрична постійна, що породжує серію заборонених смуг для частот за типом заборонених зон в звичайному кристалі. Фотони, чия енергія лежить в забороненій зоні, не можуть поширюватися крізь середовище. Це дозволяє управляти потоками світла, що може бути використане в сучасних інформаційних технологіях.

Встановлено умови формування надграток InP/ por-InP – дискретних періодичних систем низької вимірності, що складаються з поруватих та монокристалічних шарів InP (рис. 2). Спосіб реалізується травленням зразків монокристалічного фосфіду індію у розчині HF:H₂O=1:1 у режимі пульсуючої напруги за такою схемою: травлення при напрузі від 5 до 20 В (1 – 5 хв), травлення без напруги (просте хімічне травлення) – від 2 до 7 хв. Загальний час травлення – близько 30 хв.

Рис. 2. Надгратка InP/ por-InP,

що представляє собою систему періодичних шарів

Створення квазінульвимірних об'єктів при формуванні поруватого фосфіду індію є результатом самоорганізації, що приводить до утворення квантових точок. Дослідження систем, що складаються з квантових точок, викликає значний інтерес завдяки їх використанню для створення мініатюрних квантових оптичних генераторів (лазерів). Наближення до меж мініатюризації класичних мікроелектронних приладів посилює інтерес до приладів, здатним забезпечити подальший прогрес електроніки. Одним з можливих шляхів такого прогресу є розробка і створення приладів, в яких контролюється переміщення певної кількості електронів.

Експериментально встановлено умови формування нанорозмірних структур In/InP по типу квантових точок – низьковимірних структур, що складаються з атомів індію, з просторовим обмеженням носіїв заряду в усіх трьох вимірах (рис. 3). Результат досягається тим, що в способі отримання структур In/InP на поверхні пластин фосфіду індію використовують електрохімічне травлення при одночасній обробці в магнітному полі серією симетричних імпульсів з частотою f = 50 Гц. Під час травлення під дією магнітного поля атому індію «стікаються» один до одного, утворюючи кластери.

Рис. 3. СЕМ-зображення нульмірної структури In/InP