Научная группа обнаружила новые свойства боросиликатных пленок, которые, в частности, используются для создания высокоэффективных транзисторов, применяемых в современной микроэлектронике.
14.05.2022
Появление микроэлектроники стало возможным благодаря созданию интегральных микросхем, компоненты которой выполнены из полупроводниковых материалов. Развитие микроэлектроники сегодня направлено не только на миниатюризацию и повышение быстродействия устройств, но и на улучшение их технико-экономических характеристик. Поэтому исследовательские группы по всему миру занимаются поиском новых эффективных материалов и технологий их получения для создания необходимой компонентной базы.
Одним из перспективных веществ для микроэлектроники являются соединения бора. Прежде всего борная кислота (H3BO3) и ее соединения. Одним из методов получения таких материалов является золь-гель технология. Боросиликатные тонкие пленки, получаемые золь-гель методом, используются в качестве источника диффузии бора в полупроводниковых материалах при изготовлении интегральных схем, мощных биполярных транзисторов, кремниевых мембран и кремниевых модулей солнечных элементов.
«Несмотря на то, что тонкие боросиликатные материалы и пленки, получаемые золь-гель методом, давно применяются при изготовлении стекла, а также в микроэлектронике, их субмолекулярная структура изучена недостаточно», − рассказывает директор Института химии силикатов (ИХС РАН), доцент базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» при ИХС РАН Ирина Юрьевна Кручинина.
Цель ученых состояла в изучении структуры высоколегированных боросиликатных пленок в зависимости от состава исходных золь-гель композиций. Специалисты проанализировали большой массив научных статей, посвященных исследованию процессов, сопровождающих золь-гель синтез боросодержащих и боросиликатных материалов и их свойств, которые были написаны в последние годы.
Затем ученые изучили структуру и состав несколько перспективных образцов боросиликатных материалов, которые были синтезированы в ИХС РАН за прошедшие семь лет. Причем они смогли изучить не только процессы формирования структуры боросиликатных материалов и их физико-химические свойства, но и проследить, как изменили их прошедшие годы. Для изучения соединений применялись современные методы исследования (оптическая, сканирующая и просвечивающая микроскопия, малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и ИК-Фурье спектроскопия). Результаты исследования опубликованы в научном журнале Glass Physics and Chemistry.
«Особый интерес представляет изучение структуры боросодержащих пленок с высоким содержанием бора, потому что такие пленки наиболее эффективны для практических применений – они могут использоваться для легирования кремния заданным количеством бора без искажения его кристаллической структуры. Это позволяет изготавливать ценные компоненты для электронной техники, например, малошумящие биполярные транзисторы. Интерес в мире к данной технологии не иссяк. Например, в нашем исследовании мы указываем, что исследование тонких боросиликатных пленок, получаемых золь-гель методом, ведет целый ряд научных групп в Китае».
Разработками петербургских ученых заинтересовались в Новгородском государственном университете им. Ярослава Мудрого. Они планируют изучить возможность использования тонких золь-гель пленок для создания новых магнитных материалов.
Базовая кафедра нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике организована в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с Институтом химии силикатов РАН им. И.В. Гребенщикова в 2010 году. Кафедра работает со студентами старших курсов ЛЭТИ и готовит специалистов для инновационных отраслей промышленности, в которых используются наноструктурированные материалы.
Работа соответствует научно-исследовательской политике университета в рамках программы развития Приоритет 2030 и находится в русле стратегического проекта №1 «Наногетероструктурная электроника, фотоника и радиофотоника».
