Научная группа, в которую вошли специалисты ЛЭТИ, обнаружила новые свойства боросиликатных пленок, которые, в частности, используются для создания высокоэффективных транзисторов, применяемых в современной микроэлектронике.

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.

Одни из перспективных веществ для микроэлектроники — это соединения бора. Прежде всего борная кислота (H₃BO₃) и ее соединения. Одним из методов получения таких материалов считается 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 ИХС РАН, доктор технических наук, доцент базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» при Институте химии силикатов (ИХС РАН) Ирина Кручинина.

Структура боросодержащих пленок под микроскопом / ©Пресс-служба ЛЭТИ

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 исследовали 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.

Профессор базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» при ИХС РАН, главный научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза ИХС РАН Ольга Шилова / ©Пресс-служба ЛЭТИ

«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», – поясняет профессор базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» при Институте химии силикатов (ИХС РАН), главный научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза ИХС РАН Ольга Шилова.

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.