Пористый кремний и его применения

24 сентября 2024 г. - 16:00 – 17:00

Старков Виталий Васильевич Старший научный сотрудник Кандидат технических наук Без степени

Старков Виталий Васильевич

Старший научный сотрудник

Кандидат технических наук

Без степени

Аннотация

С развитием науки и технологий все больший интерес у исследователей вызывают низкоразмерные структуры их свойства и технологические процессы получения. При переходе к нанометровым размерам структур в материалах проявляются уникальные физические свойства, отличные от объемных материалов, применение которых возможно как в области фундаментальных исследований, так и в производстве, в частности в наноэлектронике, на примере интегральных схем нового поколения, в оптоэлектронике, в материалах для магнитооптических устройств, в качестве перпендикулярных сред для хранения данных высокой плотности , в наноструктурах, используемых как функционализированные датчики в нанобиологии , а так же в области альтернативной энергетики в качестве функциональных материалов для солнечных элементов и водородной энергетики.

Можно выделить два основных подхода в получении наноматериалов. Первый связан со сборкой материала из отдельных атомов и молекул для создания трехмерных объектов с заданными характеристиками, однако сложность и дороговизна технологии, а также низкая воспроизводимость результатов до сих пор не позволяют разработать конкурентоспособные технологии. В связи с этим в настоящее время на первый план выходит направление нанотехнологии, связанное с развитием методов формирования нанослоев различной конфигурации и топологии, например, последовательное чередование нанослоев кремния и его соединений. В этом случае осуществляется создание материалов с характерными размерами на уровне атомов или молекул в одно- или двумерном пространственном измерении.

Наряду с исследованиями в области роста пленок методами вакуумного осаждения, газофазной эпитаксии или формирования функциональных слоев методом ионной имплантации, большое значение отводится развитию методов наноструктурирования с применением метода селективного травления части матрицы.

Уникальной особенностью метода селективного травления является возможность его локализации, при котором из объема матрицы удаляются, либо, напротив, оставляются лишь отдельные атомы или группы атомов, формируя области с отличными от матрицы свойствами. Одними из наиболее известных наноматериалов, полученных таким способом являются пористые матрицы из оксида алюминия или пористого кремния, а также нанотрубки.

Кремний является самым распространенным материалом, используемым в полупроводниковой микроэлектронике. Создание современных приборов наноэлектроники реализуется благодаря уменьшению норм технологического процесса с формированием функциональных элементов размерами порядка десятков нанометров, в которых физические свойства могут существенно отличаться от свойств объемного материала. Отличие свойств обусловлено большой долей вклада поверхностной энергии, что, в частности, характеризуется дискретной структурой энергетических уровней, а также проявлением квантово-размерного эффекта.

Благодаря возможности создания пористых структур с заданными оптическими свойствами пористый кремний (ПК) используется в солнечной энергетике в качестве антиотражающих текстурированных покрытий, в литературе такие структуры получили название «черный кремний» (black silicon b-Si) . Светоизлучающие свойства, возникающие из-за эффектов квантового удержания, биоразлагаемость, а также биологическая активность наноструктурного кремния, применяется во многих областях биомедицинских и фармацевтических исследований, в частности в качестве биомаркеров и контейнеров для точечной доставки лекарств, в том числе пролонгированного действия.

Краткая биография

Закончил кафедру «полупроводниковые приборы» Севастопольского государственного технического университета в 1971 году. Автор 132 опубликованных научных работ и 23 патентов.

Индекс Хирша -15 (по данным eLibrary 2021г.)

Область научных интересов относится к разработке и исследованию стабильных и воспроизводимых по характеристикам мембран, способных к сепарации молекул по размерам. Разработал и усовершенствовал процесс создания отдельно стоящих или самоподдерживающихся (freestanding или self-supporting) мембран на основе пористого кремния, а также приборов на их основе.