Статьи

Методом высокотемпературного (800 оС) твердофазного (одноступенчатого и двухступенчатого) отжига на кремниевых подложках с ориентацией (111) сфор-мированы поликристаллические и ориентированные пленки дисилицида бария (BaSi2) толщиной до 100 нм. Однофазность пленок и их оптическая прозрачность ниже 1,25 эВ доказана по данным рентгеновской дифракции и оптических спектро-скопических методов. Установлено, что ориентированные пленки BaSi2 проявляют преимущественную ориентацию кристаллитов [(301), (601)] и [(211), (411)] параллельных плоскости (111) в кремнии. В ориентированных пленках обнаружены проколы, плотность которых и размеры уменьшаются при увеличении времени осты-вания после отжига при 800 оС. Расчет межплоскостных расстояний в решетке BaSi2 для выращенных пленок показал сжатие объема элементарной ячейки на 2,7 % для поликристаллической пленки, а для ориентированных пленок BaSi2 на: 4,67 % (10 минут остывания) и 5,13 % (30 минут остывания). При исследовании спектров комбинационного рассеяния света с изменяемой мощностью лазерного излучения установлено, что наибольшей устойчивостью обладают ориентированные пленки BaSi2, которые перспективны для создания солнечных элементов на кремнии. Определена максимальная плотность мощности лазерного луча (3109 Вт/м2), которая не приводит к началу разрушения данных пленок.

Представлены экспериментальные результаты исследования монокристаллического Si (111), легированного хромом. Исследования проводились с использованием метода спектроскопии комбинационного рассеяния света (Рамановская спектроскопия). Обнаружено, что легирование переходных элементов к чистому кремнию приводит к уменьшению интенсивности рамановских пиков в несколько раз, а также к образованию дополнительных пиков на спектрах.

Представлен результат анализа, на основе литературного обзора: структуры, оптических и электронных свойств Mg2Si в объемном и низкоразмерном состояниях. Проведено сравнение свойств силицида магния в низкоразмерном состоянии со свойствами материалов, широко используемых в оптоэлектронике: GaAs, Si и Ge. Проанализированы современные методы формирования тонких пленок Mg2Si.

Из литературных данных установлено, что в условиях термодинамического равновесия объемный Mg2Si имеет гранецентрированную кубическую решетку, а низко-размерный – 2/3 -R30о. Благодаря своим оптическим и электронным свойствам тонкопленочный Mg2Si является перспективным материалом для оптоэлектронных устройств. Так, он обладает коэффициентом поглощения падающего света, максимальное значение которого по современным данным составляет 96 %. Диапазон фоточувствительности Mg2Si лежит в диапазоне от 200 до 2100 нм. Также из обзора было определено, что данный силицид является непрямозонным полупроводником: ширина запрещенной зоны которого находится в диапазоне от 0,6 до 0,8 эВ. В то же время наблюдаются прямые переходы, соответствующие энергии от 0,83 до 2,17 эВ. Подвижность электронов Mg2Si в низкоразмерном состоянии составляет от 400 до 550 см2В−1с−1, а дырок – от 65 до 70 см2В−1с−1. Из рассмотренных данных установлено, что эффективность фотоэлектрического преобразования, для соединений на основе кремния с магнием, с оптимальной толщиной и примесным легированием, может достигать 10–12 % для p–n и n–p (Si/Mg2Si) и 22 % для p–n–p (Si/Mg2Si/Si) структур. По таким параметрам, как диапазон фоточувствительности и ширина запрещенной зоны, значения которых приведены выше, Mg2Si в низко-размерном состоянии превосходит GaAs, Si и Ge, а поэтому может считаться перспективным материалом для оптоэлектроники.

Рассмотрены вопросы макроскопической кинетики роста нитевидных нанокристаллов (ННК) полупроводников без исследования атомно-молекулярной стороны процессов, что позволяет изучить закономерности основного химического взаимодействия и исключить влияние побочных явлений. Показано, что на чисто химические ростовые реакции образования ННК накладываются физические процессы, прежде всего явления переноса вещества от фазы к фазе и передачи энергии (диффузия, теплообмен и др.), в литературе имеются противоречивые данные о характере влияния различных факторов на скорость роста кристаллов и существуют неоднозначные оценки лимитирующей стадии. Определено, что для правильного описания кинетики роста ННК полупроводниковых материалов нельзя игнорировать влияние всей совокупности параметров ростовых режимов, таких как давление прекурсора, температура, скорость потока, тип катализатора, кристаллографическая ориентация и др., на баланс физико-химических процессов.

Остеопороз – это заболевание, связанное со снижением плотности и качества костной ткани. Костная ткань особенно чувствительна к изменениям содержания микроэлементов в организме. Дефицит макро- и микроэлементов (кремний, кальций, марганец и др.) может привести к развитию остеопороза. Цель исследования – изучение влияния фитокомплекса НаБиКат на жизнеспособность и функциональную активность фибробластов, мезенхимальных стволовых клеток (МСК), остеобластов и остеокластов, участвующих в метаболизме костной ткани при остеопорозе. Материал и методы. В работе использовали водный раствор фитокомплекса НаБиКат, состоящего из шелухи и зародышевой пленки риса, зеленого чая; содержание в нем базовых химических элементов измеряли с использованием атомно-иммерсионного спектрального анализа. Цитотоксичность фитоэкстракта оценивали на фибробластах, МСК, остеобластах человека с помощью МТТ-теста. Активность митохондрий в клетках определяли методом окраски флуоресцентным красителем ТМРМ. Продукцию внутриклеточных бел- ков в остеобластах, остеокластах оценивали с помощью проточной цитометрии. Результаты и их обсуждение. В водном растворе фитоэкстракта обнаруживается в большом количестве натрий, калий, кремний, марганец, магний и небольшое количество кальция, железа. Фитоэкстракт не оказывал цитотоксического действия на фибробласты и стимулировал пролиферацию МСК и остеобластов до 112–128 и 130 % соответственно. В максимальной концентрации фитокомплекс снижал пролиферацию остеобластов. Активность митохондрий в МСК и остеобластах фитоэкстракт повышал, в фибробластах и остеокластах – уменьшал. Под его влиянием в остеобластах наблюдалось увеличение синтеза белка RANKL, количество коллагена 1 типа не изменялось, а в остеокластах снижалась продукция катепсина К, при этом содержание ММР-9 оставалось прежним. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что водный фитоэкстракт на основе шелухи и зародышевой
пленки риса, листьев зеленого чая является безопасным для МСК, фибробластов, остеобластов, остеокластов человека и способен стимулировать функциональную активность остеобластов, а также снижать активность остеокластов благодаря высокому содержанию макро- и микроэлементов.

Экспериментально обнаружена трансформация кольцевой зоны на основе алюминия в
квадратную при термомиграции в кремнии в направлении <100>. Квадратная зона при
ТМ в пластине кремния проявляет синхронное сближение сторон квадрата и форми-
рует замкнутый эпитаксиальный канал пирамидальной формы. Такая трансформа-
ция объясняется асимметрией фронта растворения жидкой зоны относительно гра-
диента температуры. Асимметрия обусловлена огранкой внешнего контура и
подавлением огранки на внутреннем контуре растворения криволинейной зоны. Изгиб
линейной зоны приводит к отрицательной кривизне внутреннего контура растворе-
ния, на котором всегда присутствуют атомные ступени, препятствующие развитию
сингулярной плоскости огранки. Оценка отклонения ограненных участков криволи-
нейной зоны от градиента температуры сделана на основе силовой модели, учитыва-
ющей векторный характер сил сопротивления движению на фронте растворения зон

Приведены экспериментальные зависимости спектров пропускания в кремниевых об-разцах с диффузионными слоями от поверхностного сопротивления слоев и длины волны излучения. Показано, что величина пропускания длинноволнового излучения в кремниевых структурах удовлетворительно согласуется с расчетом для поглощения на свободных носителях в диффузионных слоях при учете сильной зависимости по-движности носителей от концентрации легирующей примеси.

Полупроводниковые материалы, в первую очередь кремний, занимают одно из ведущих мест в ряду компонентов, определяющих уровень развития современной электронной
техники. Теперь рассмотрим наиболее важные ранние исследования и разработки российских ученых по материаловедению и созданию промышленной базы производства полупроводникового кремния, в том числе малоизвестные. Публикация приурочена к 60-летию получения первого промышленного монокристалла кремния и к 70-летию начала промышленного полупроводникового материаловедения в России.