Abstract
The aim of this work was the formation of multilayer structures of macroporous silicon and the study of their structural, morphological, and optical properties in comparison with the properties of multilayer structures of mesoporous silicon. The paper presents the results of the development of techniques for the formation of multilayer structures of porous silicon por-Si by stepwise change in the current with two-stage modes of electrochemical etching.The data on the morphology, composition, and porosity of macroporous and mesoporous silicon samples were obtained using scanning electron microscopy, IR spectroscopy, and X-ray reflectivity. It was shown that with the two-stage growth of porous silicon layers, the depth of the boundary between the layers of the structure was determined by the primary mode of electrochemical etching, while the total layer thickness increased with an increase in the current density of electrochemical etching.A comparative analysis of the relative intensity and fine structure of vibrational modes of IR spectra indicated a significantly more developed specific pore surface and greater sorption capacity of mesoporous silicon as compared to macroporous silicon.
 
 
 REFERENCES
 1. Pacholski C. Photonic crystal sensors based on porous silicon. Sensors. 2013;13(4): 4694–4713. https://doi.org/10.3390/s130404694 2. Harraz F. A. Porous silicon chemical sensors and biosensors: A review. Sensors and Actuators B: Chemical. 2014;202: 897–912. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.0483. Qian M., Bao X. Q., Wang L. W., Lu X., Shao J., Chen X. S. Structural tailoring of multilayer porous silicon for photonic crystal application. Journal of Crystal Growth. 2006;292(2): 347–350. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.04.0334. Len’shin A. S., Kashkarov V. M., Turishchev S. Yu., Smirnov M. S., Domashevskaya E. P. Effect of natural aging on photoluminescence of porous silicon. Technical Physics Letters. 2011;37(9): 789–792. https://doi.org/10.1134/S10637850110901245. Kheifets L. I., Neimark A. B. Multiphase processes in porous media. Moscow: Khimiya Publ.; 1982. 320 p. (In Russ.)6. Canham L. Handbook of porous silicon. Switzerland: Springer International Publishing; 2014. 733 p.7. Zimin S. P. Porous silicon – material with new properties. Soros Educational Journal. 2004;8(1): 101–107. Available at: http://window.edu.ru/resource/217/21217/files/0401_101.pdf (In Russ., abstract in Eng.) 8. Seredin P. V., Lenshin A. S., Goloshchapov D. L., Lukin A. N., Arsentyev I. N., Bondarev A. D., Tarasov I. S. Investigations of nanodimensional Al2O3films deposited by ion-plasma sputtering onto porous silicon. Semiconductors. 2015;49(7): 915–920. https://doi.org/10.1134/S10637826150702109. Seredin P. V., Lenshin A. S., Mizerov A. M., Leiste H., Rinke M. Structural, optical and morphological properties of hybrid heterostructures on the basis of GaN grown on compliant substrate por-Si(111). Applied Surface Science. 2019;476: 1049–1060. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.23910. Seredin P. V., Leiste H., Lenshin A. S., Mizerov A. M. Effect of the transition porous silicon layer on the properties of hybrid GaN/SiC/por-Si/Si(111) heterostructures. Applied Surface Science. 2020;508(145267): 1–14. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.14526711. Lenshin A. S., Barkov K. A., Skopintseva N. G., Agapov B. L., Domashevskaya E. P. Influence of electrochemical etching modes under one stage and two Stage formation of porous silicon on the degree of oxidation of its surface layer under natural conditions. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2019;21(4): 534–543. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2364 (In Russ., abstract in Eng.) 12. Buttard D., Dolino G., Bellet D., Baumbach T., Rieutord F. X-ray reflectivity investigation of thin p-type porous silicon layers. Solid State Communications. 1998;109(1): 1–5. https://doi.org/10.1016/S0038-1098(98)00531-613. Lenshin A. S., Seredin P. V., Agapov B. L., Minakov D. A., Kashkarov V. M. Preparation and degradation of the optical properties of nano-, meso‑,and macroporous silicon. Materials Science in Semiconductor Processing. 2015;30: 25–30. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2014.09.04014. Ksenofontova O. I., Vasin A. V., Egorov V. V., Bobyl’ A. V., Soldatenkov F. Yu., Terukov E. I., Ulin V. P., Ulin N. V., Kiselev O. I. Porous silicon and its applications in biology and medicine. Technical Physics. 2014;59(1): 66–77. https://doi.org/10.1134/S1063784214010083
Highlights
Использование пористого кремния por-Si в качестве одного из материалов современной твердотельной функциональной электроники обусловлено наличием у этого материала многих практически полезных функциональных характеристик и его совместимостью с большинством технологических производственных процессов
Что при двухстадийном росте пористых слоев кремния глубина залегания границы между слоями структуры определяется первичным режимом электрохимического травления, а общая толщина слоя растет с увеличением удельной плотности тока электрохимического травления
Это соответствует известным литературным данным, согласно которым пористый кремний начинает люминесцировать при показателе пористости Р выше 50 % [13, 14]
Summary
Использование пористого кремния por-Si в качестве одного из материалов современной твердотельной функциональной электроники обусловлено наличием у этого материала многих практически полезных функциональных характеристик и его совместимостью с большинством технологических производственных процессов. При малом показателе пористости свойства por-Si будут близки к свойствам кристаллического кремния, но при его увеличении могут сильно изменяться. Пористый кремний в зависимости от исходного материала, пористости и условий формирования обладает широким интервалом величин удельного сопротивления (10–2–1011 Ом·см), диэлектрической проницаемости (1.75–12) и показателя преломления (1.2–3.5) [7]. Использование многостадийных режимов формирования пористого слоя на монокристаллическом кремнии также может быть перспективно для тонкой подстройки его поверхностных и объемных функциональных характеристик с целью дальнейшего формирования на его поверхности тонких слоев таких современных материалов наноэлектроники, как металлооксидные структуры или структуры типа А3B5 [1,2,3,4, 8,9,10]. Целью данной работы являлось исследование формирования многослойных структур макропористого кремния и их структурно-морфологических и оптических характеристик по сравнению с характеристиками многослойных структур мезопористого кремния, полученными нами ранее [11]
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
