ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Ю. Н. Пархоменко, А. А. Полисан, Е. А. Скрылева, Н. Ю. Табачкова, Н. Ю. Шульга

Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН

А. М. Давыдов, И. А. Коссый

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

И. Н. Дюжиков, В. И. Покалякин

Методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной и инфракрасной (ИК) спектроскопии проведены исследования порошков наноразмерного кремния, полученных плазмохимическим синтезом в условиях различных технологических режимов. Показано, что порошки состоят из сферических частиц со средним диаметром от 20 до 30 нм. Каждая частица включает в себя ядро монокристаллического кремния и аморфную оболочку, химический состав которой определяется связями кремния с кислородом и водородом. Проведенные измерения фотолюминесценции (ФЛ) показали наличие слабой ФЛ в ближнем ИК−диапазоне в образцах порошков и более интенсивное излучение в области 420 нм в суспензии порошка в этаноле. Природа этого излучения окончательно не установлена.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (г. к. 16.552.11.7009).
Исследования проводили на оборудовании центра коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» НИТУ МИСиС.

1. Пархоменко, Ю. Н. Получение и свойства нанокристаллического кремния / Ю. Н. Пархоменко // Изв. вузов. Материалы электронной техники. − 2009. − № 1. − С. 44—52.
2. Canham, L. T. Silicon quantum wire fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers / L. T. Canham // Appl. Phys. Lett. − 1990. − V. 57. − P. 1046.
3. Dohnalová, K. Time−resolved photoluminescence spectroscopy of the initial oxidation stage of small silicon nanocrystals / K. Dohnalová, K. Kůsová, I. Pelant // Appl. Phys. Lett. − 2009. − V. 94. − P. 211903.
4. Hua, F. Organically capped silicon nanoparticles with blue photoluminescence prepared by hydrosilylation followed by oxidation / F. Hua, F. Erogbogbo, M. Swihart, E. Ruckenstein // Langmuir. − 2006. − V. 22. − P. 4363—4370.
5. Ledoux, G. Photoluminescence of size−separated silicon nanocrystals: Confirmation of quantum confinement / G. Ledoux, J. Gong, F. Huisken, O. Guillois, C. Reynaud // Appl. Phys. Lett. − 2002. − V. 80. − P. 4834—4836.
6. Delerue, C. Theoretical aspects of the luminescence of porous silicon / C. Delerue, G. Allan, M. Lannoo // Phys. Rev. B. − 1993. − V. 48. − P. 11024.
7. Belomoin, G. High−efficiency visible photoluminescence from amorphous silicon nanoparticles embedded in silicon nitride / G. Belomoin, J. Therrien, M. Nayfeh // Appl. Phys. Lett. − 2000. − V. 77, N. 6.
8. Грицинин, С. И. Микроволновый коаксиальный источник плазмы / С. И. Грицинин, П. А. Гущин, А. М. Давыдов, И. А. Коссый, М. С. Котелев // Физика плазмы. − 2011. − Т. 37, № 10. − С. 1—7.
9. Грицинин, С. И. Микроволновый импульсный поверхностный разряд в моносилане как способ получения наноразмерного кремния / С. И. Грицинин, А. М. Давыдов, И. А. Коссый, М. Р. Шакаров, К. А. Арапов // Тез. докл. XXXVIII Междунар. (Звенигородской) конф. по физике плазмы и УТС. − Звенигород, 2011.
10. Almeida, R. M. Structural Investigation of Silica Gel Films by Infrared Spectroscopy / R. M. Almeida, C. G. Pantano // J. Appl. Phys. − 1990. − V. 68. − P. 4225.