Микроэлектроника, 2024, № 1

Р осс и йс к а я а к а де м и я н ау к
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А
Т о м 5 3    № 1    2 0 2 4    Я н в а р ь – Ф е в р а л ь
О с н о в а н в 1 9 7 2 г. 
В ы х о д ит 6 р аз в г о д 
I S S N 0 5 4 4- 12 6 9
Жу р н а л из д ае тс я п о д ру ко в о дс т в о м
О т де ле н и я н а н о те х н о л ог и й и и н ф о р м а ц и о н н ы х те х н о л ог и й Р А Н
Гл а в н ы й ре д а к т о р
Г. Я. К р а с н и к о в
Р е д а к ц и о н н а я к о л л ег и я:
И. И. А б р а м о в, М. Р. Б а к л а н о в, А. А. Б у х а р а е в,
А. А. Г о р б а ц е в и ч, Е. С. Г о р н е в, Ф. Ф. К о м а р о в, 
В. Ф. Л у к и ч е в ( з а мес т и те ль г л а в н ог о ре д а к т о р а), П. П. М а л ь ц е в, 
И. Г. Н е из в е ст н ы й (з а м е ст ит е л ь г л а в н ог о р е д а кт о р а),
В. П. П о п о в, Д. В. Р о щ у п к и н, 
К. В. Р у д е н к о ( о т ве тс т ве н н ы й се к ре т а рь ), 
А. С. С иг о в, М. Н. Ст р и х а н о в, Р. А. С у р и с, 
Ю. А. Ч а п л ыг и н, В. А. 
Ш а х н о в 
З а в. ре д а к ц ие й Е. В. Е с и н а
А д рес ре д а к ц и и : 117 2 18 М о с к в а, Н а х и м о в с к и й п р о с п е кт, 3 6, к о р п. 1, Ф Т И А Н 
Те л. 8- 4 9 9- 1 2 9- 5 4- 4 6
p o n o m ar e val @ m ail.r u
М о с к в а
Ф Г Б У « Из д а те л ь ст в о « Н ау к а »
© Р о с с и й с к а я а к а д е м и я н а у к, 2 0 2 4
© Р е д к о л л ег и я ж у р н а л а “ М и к р о э л е кт р о н и к а ” 
     ( с о ст а в ит е л ь), 2 0 2 4

С О Д Е Р Ж А Н И Е
Т о м 5 3, н о м е р 1, 2 0 2 4 
Д И А Г Н О С Т И К А
А н а л из н е о д н о р о д н о с т е й D p H E M T- с т р у к т у р ы н а о с н о в е G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As 
п о с л е н е й т р о н н ог о в оз д е й с т в и я
О. Л. Г о л и к о в, Н. Е. К о д о ч иг о в, С. В. О б о ле нс к и й, А. С. П уз а н о в, Е. А. Т а р ас о в а, C. В. Х аз а н о в а
3
С т р у к т у р и р о в а н и е п о в е р х н о с т и т о н к и х у г л е р о д н ы х п л е н о к 
в  х о д е а к т и в а ц и и и м п у л ь с а м и т о к а м и к р о с е к у н д н о й д л и т е л ь н о с т и
Д. В. Не ф е д о в, Н. О. Ш а б у н и н, Д.
Н. Б р а т а ш о в
8
М О Д Е Л И Р О В А Н И Е
М о д е л и р о в а н и е ф из и к о-х и м и ч е с к и х и  э л е к т р о н н ы х с в о й с т в л и т и й с о д е р ж а щ ег о 4 Н- Si C
и  б и н а р н ы х ф а з с и с т е м ы Si – C – Li
М.  М.
Ас а д о в, С. С. Г усе й н о в а, С. Н. М ус т а ф ае в а, С.
О. М а м м а д о в а, В.
Ф. Л у к и че в
1 6
М о д е л и р о в а н и е э л е к т р о н н ы х с в о й с т в М- л ег и р о в а н н ы х с у п е р ъ я ч е е к Li
4Ti 5O 1 2— М ( М  = Zr, N b) 
с  м о н о к л и н н о й с т р у к т у р о й д л я л и т и й- и о н н ы х а к к у м у л я т о р о в
М.  М.
Ас а д о в, С. О. М а м м а д о в а, С.
Н. М ус т а ф ае в а, С.
С. Г усе й н о в а, В. Ф. Л у к и че в
3 9
П Р И Б О Р Ы
Пе р е н о с э л е к т р о н о в в  б и п о л я р н о м т р а нз и с т о р е с о с в е р х р е ш е т к о й в  о б л а с т и э м и т т е р а
О. Л. Г о л и к о в, И. Ю.
З а б а в и че в, А. С. И в а н о в, С. В. О б о ле нс к и й, Е. C. О б о ле нс к а я, 
Д. Г. П а ве ль е в, А. А. П о те х и н, А. C. П уз а н о в, Е. А. Т а р ас о в а, С. В. Х аз а н о в а
51
И с с л е д о в а н и е м е м р и с т о р н ог о э ф ф е к т а в  к р о с с б а р- а р х и т е к т у р е 
д л я н е й р о м о р ф н ы х с и с т е м и с к у с с т в е н н ог о и н т е л л е к т а
В. В. П о л я к о в а, А. В. С ае н к о, И. Н. К о ц, А. В. К о в а ле в
5 8
Т Е Х Н О Л О Г И И
П р и м е н е н и е с п е к т р а л ь н о й э л л и п с о м е т р и и д л я д и э л е к т р и ч е с к и х, м е т а л л и ч е с к и х
и  п о л у п р о в о д н и к о в ы х п л е н о к в т е х н о л ог и и м и к р о э л е к т р о н и к и
Р. А. Г а й д у к ас о в, А. В. М я к о нь к и х
6 4
О с о б е н н о с т и э л е к т р о ф о р м о в к и и  ф у н к ц и о н и р о в а н и я м е м р и с т о р о в 
н а о с н о в е о т к р ы т ы х “с э н д в и ч ”- с т р у к т у р Ti N – Si O 2– M o
Е. С. Г о р л а че в, В. М.
М о р д в и н це в, С.
Е. Ку д р я в це в
7 5
М о л е к у л я р н о е н а с л а и в а н и е а д д и т и в н ог о с л о я д и о к с и д а к р е м н и я 
н а а н о д и р о в а н н ы е о к с и д ы т а н т а л а и  н и о б и я
Ю.
К. Е ж о вс к и й, С. В. М и х а й л о вс к и й
8 5
П а р а м е т р ы и  с о с т а в п л а з м ы в  с м е с и C F
4 + H2 + Ar: э ф ф е к т с о о т н о ш е н и я C F4/ H 2
А. В. М я к о нь к и х, В.
О. Кузь ме н к о, А. М.
Е ф ре м о в, К. В. Р у д е н к о
91
М ат е р и а л ы д л я м е ж с о е д и н е н и й и н т ег р а л ь н ы х с х е м с  п р о е к т н ы м и н о р м а м и м е н е е 5 н м
А. Е. Р ог о ж и н, О. Г. Гл аз
1 0 2

C O N T E N T S
N o 1, 2 0 2 4 
A n al ysis of N o nli n e ar Dist orti o ns of D p h e mt Str u ct ur es B as e d o n a G a As/I n G a As C o m p o u n d 
wit h D o u bl e- Si d e d D elt a- D o pi n g
O. L. G oli k ov, N. E. K o d oc hig ov, A. S. P uz a n ov, S. V. O b ole ns k y, E. A. Tar as ov a, S. V. K h az a n ov a
3
Str u ct uri n g of t h e S urf a c e of T hi n C ar b o n Fil ms D uri n g A cti v ati o n b y Mi cr os e c o n d C urr e nt P uls es 
D. V. Nefe d ov, N. O. S h a b u ni n, D. N. Br at as h ov
8
M o d eli n g of P h ysi c al- C h e mi c al a n d El e ctr o ni c Pr o p erti es of Lit hi u m- C o nt ai ni n g 4 H — Si C 
a n d Bi n ar y P h as es of t h e Si — C – Li S yst e m 
M. M. As a d ov, S. S. H use y n ov a, S. N. M ust af ae v a, S. O. M a m m a d ov a, V. F. L u kic he v
1 6
M o d eli n g of t h e El e ctr o ni c Pr o p erti es of M- D o p e d S u p er c ells ( М = Zr, N b) 
wit h a M o n o cli ni c Str u ct ur e F or Lit hi u m-I o n B att eri es 
M. M. As a d ov, S. O. M a m m a d ov a, S. N. M ust af ae v a, S. S. H use y n ov a, V. F. L u kic he v
3 9
El e ctr o n Tr a ns p ort i n a Bi p ol ar Tr a nsist or wit h a S u p erl atti c e i n t h e E mitt er 
O. L. G oli k ov, I. Y u. Z a b a vic he v, A. S. Iv a n ov, S. V. O b ole ns k y, E. S. O b ole ns k a y a,
D. G. P a velie v, A. A. P ote k hi n, A. S. P uz a n ov, E. A. Tar as ov a, S. V. K h az a n ov a
51
R es e ar c h of Me mrist or E ffe ct i n Cr oss b ar Ar c hit e ct ur e f or Ne ur o m or p hi c Arti fici al I nt elli g e n c e S yst e ms 
V. V. P ol y a k ov a, A. V. S ae n k o, I. N. K ots, A. V. K ov ale v
5 8
A p pli c ati o n of S p e ctr al Elli ps o m etr y f or Di el e ctri c, Met al a n d S e mi c o n d u ct or Fil ms 
i n Mi cr o el e ctr o ni cs Te c h n ol o g y 
R. A. G ai d u k as ov, A. V. Mi a k o n ki k h
6 4
Fe at ur es of El e ctr of or mi n g a n d F u n cti o ni n g of Me mrist ors B as e d 
o n O p e n Ti N – Si o 2– M o S a n d wi c h Str u ct ur es 
E. S. G orl ac he v, V. M. M or d vi ntse v, S. E. K u dr y a vtse v
7 5
M ol e c ul ar L a yeri n g of a n A d diti ve L a yer of Sili c o n Di o xi d e o n A n o di z e d Ta nt al u m a n d Ni o bi u m O xi d es 
Y u. K. Ez h ovs kii, S. V. Mi k h ail ovs kii
8 5
P ar a m et ers a n d C o m p ositi o n of Pl as m a i n a Mi xt ur e of Cf 4 + H2 + Ar: E ffe ct of t h e Cf4/ H 2 R ati o 
A. V. Mi a k o n ki k h, V. O. K uz me n k o, A. M. Efre m ov, K. V. R u de n k o
91
I nt er c o n n e cts M at eri als f or I nt e gr at e d Cir c uit Te c h n ol o g y B el o w 5 N m N o d e 
O. G. Gl az, A. E. R og oz hi n
1 0 2

М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А, 2 0 2 4, т о м 5 3, № 1,  с.  3 – 7
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А, 2 0 2 4, т о м 5 3, № 1,  с.  3 – 7
 Д И А Г Н О С Т И К А
У Д К 6 2 1. 3 8 2. 2
А Н А Л И З  Н Е О Д Н О Р О Д Н О С Т Е Й D p H E M T С Т Р У К Т У Р Ы  Н А  О С Н О В Е 
G a As/I n 0. 5 3 G a 0. 4 7As   П О С Л Е  Н Е Й Т Р О Н Н О Г О  В О З Д Е Й С Т В И Я
© 2 0 2 4
г.    О. Л. Г о л и к о в а, Н. Е. К о д о ч иг о в а, С. В. О б о л е н с к и й а, А. С. Пуз а н о в
а, 
Е. А. Т а р а с о в а а, *,  C. В. Х аз а н о в а а
а Н Н Г У и м. Н. И. Л о б а ч е вс к ог о, Н и ж н и й Н о вг о р о д, Р осс и я
* E- m ail: t ar as ov a @rf. u n n.r u
П о с т у п и л а в  р е д а к ц и ю 0 3. 1 0. 2 0 2 3
г.
П о с л е д о р а б о т к и 1 0. 1 1. 2 0 2 3
г.
П р и н я т а к  п у б л и к а ц и и 1 0. 1 1. 2 0 2 3
г.
В  р а б от е п р и в е д е н ы р езу л ьт ат ы и с с л е д о в а н и й в о л ьт- ф а р а д н ы х х а р а кт е р и ст и к G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As H E M T 
д о и  п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я ф л ю е н с о м ( 6. 3 ± 1. 3) × 1 0 1 4  у.е. Н а о с н о в а н и и э к с п е р и м е нт а л ь н о 
п о л у ч е н н ы х х а р а кт е р и ст и к п р о в е д е н ы р а с ч ет ы э ф ф е кт и в н ы х п р о ф и л е й р а с п р е д е л е н и я э л е кт р о н о в 
и с с л е д у е м о й ст р у кт у р ы д о и  п о с л е о б л у ч е н и я. П р о в е д е н а н а л из в л и я н и я р а д и а ц и о н н ы х д е ф е кт о в н а 
δ- с л о и и с с л е д у е м о й ст р у кт у р ы.
К л ю че в ые сл о в а: Al G a As/I n G a As/ G a As D p H E M T, н е йт р о н н о е в оз д е й ст в и е, э ф ф е кт и в н ы й п р о ф и л ь 
к о н ц е нт р а ц и и
D OI:  1 0. 318 5 7/ S 0 5 4 412 6 9 2 4 0 1 0 0 17
2. О Б Ъ Е К Т И С С Л Е Д О В А Н И Я
1. В В Е Д Е Н И Е
В  р а б о т е и с с л е д о в а л с я D p H E M T н а о с н о в е с о -
е д и н е н и я G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As с  д в у м я δ- с л о я м и с о 
с л о е в о й к о н ц е нт р а ц и е й п р и м е с и 2. 4 × 1 0 12 и  0. 7 ×
× 1 0 12  с м– 2 , изг от о в л е н н ы й в  М И Э Т, г. З е л е н ог р а д. 
С о ст а в с л о е в п р и в е д е н в  т а б л.  1.
Та б л и ц а 1. С о ст а в и с с л е д у е м о й ст р у кт у р ы
 G a As/I n0. 5 3G a
0. 4 7As D p H E M T ст р у кт у р ы
С о ст а в ст р у кт у р ы
H, н м
N d , м – 3
С л о й, л ег и р о в а н н ы й к р е м н и е м 
Al 0. 2 3G a
0. 7 7As
13. 0
5  × 1 0 2 2
С п е й с е р н ы й с л о й G a As
0. 4
δ- с л о й G a As
3. 0
1. 2  × 1 0 2 5
С п е й с е р н ы й с л о й G a As
0. 4
С п е й с е р н ы й с л о й Al 0. 2 3G a
0. 7 7As
2. 0
С п е й с е р н ы й с л о й G a As
15. 0
К а н а л ь н ы й с л о й I n 0. 5 3G a
0. 4 7As
12. 0
С п е й с е р н ы й с л о й G a As
3. 0
С п е й с е р н ы й с л о й Al 0. 2 3G a
0. 7 7As
2. 0
С п е й с е р н ы й с л о й G a As
0. 4
δ- с л о й G a As
3. 0
0. 7  × 1 0 2 5
С п е й с е р н ы й с л о й G a As
0. 4
С п е й с е р н ы й с л о й Al 0. 2 3G a
0. 7 7As
1 0 0. 0
Б у ф е р н а я г ет е р о ст р у кт у р а G a As 
4 4 0. 0
П о д л о ж к а
1 0 0 0. 0
Из в е с т н о,  ч т о  п р и  н е й т р о н н о м  в оз д е й с т в и и 
в  п о л у п р о в о д н и к о в ы х м а т е р и а л а х и  п р и б о р а х н а 
и х о с н о в е в оз н и к а ют р аз л и ч н ы е д е ф е кт ы к р и ст а л -
л и ч е с к о й ст р у кт у р ы и  и х к о м п л е к с ы [ 1]. Р аз м е р ы 
д е ф е к т о в м ог у т д о с т иг а т ь н е с к о л ь к о д е с я т к о в н а -
н о м е т р о в, ч т о с т а н о в и т с я с р а в н и м о с  а к т и в н ы м и 
о б л а с т я м и  с о в р е м е н н ы х  д и о д о в  и  т р а нз и с т о р о в, 
и  п о э т о м у о н и м ог у т в л и я т ь н а п р о т е к а н и е т о к а 
в  с т р у к т у р е. В  с в яз и с  э т и м н е о б х о д и м ы м с т а н о -
в и т с я  д е т а л ь н ы й  а н а л из  п а р а м е т р о в  п о л у п р о в о -
д н и к о в ы х H E M T- ст р у кт у р к а к д о [ 2], т а к и  п о с л е 
н е йт р о н н ог о в оз д е й ст в и я.
Д л я  о п р е д е л е н и я  п р о ф и л е й  р а с п р е д е л е н и я 
э л е к т р о н о в  в  п о л у п р о в о д н и к о в ы х  с т р у к т у р а х 
о б ы ч н о  п р и м е н я ю т  м е т о д  в о л ьт- ф а р а д н ог о  п р о -
ф и л и р о в а н и я [ 3 – 5]. О д н а к о с т а н д а р т н ы й м е т о д, 
о с н о в а н н ы й н а д и ф ф е р е н ц и р о в а н и и э к с п е р и м е н -
т а л ь н о п о л у ч е н н ы х в о л ьт- ф а р а д н ы х х а р а кт е р и ст и к 
( В Ф Х) д л я г е т е р о с т р у к т у р с  р аз м е р а м и с л о е в п ор я д к а 1 0 н м, н е п оз в о л я е т о п р е д е л я т ь п о л о ж е н и е 
δ- с л о я и  к в а нт о в о й я м ы с  д о ст ат о ч н о й т о ч н о ст ь ю 
[ 6 – 9]. П о с л е д н е е, в  с в о ю о ч е р е д ь, з ат р у д н я ет а н ал из  р а д и а ц и о н н ы х  э ф ф е к т о в  в  н а н о р а з м е р н ы х 
г ет е р о ст р у кт у р а х. В  с в яз и с  эт и м т р е б у ет с я р аз р а -
б от к а д о п о л н ит е л ь н ы х ч и с л е н н ы х м ет о д о в, п оз в о -
л я ю щ и х п р о в о д ит ь а н а л из д ег р а д а ц и и п а р а м ет р о в 
ст р у кт у р п о с л е р а д и а ц и о н н ог о в оз д е й ст в и я.
3

Г О Л И К О В  и д р.
 C, p F
8
7
6
к о л о к о л о о б р аз н ы й  с п е к т р,  из о т р о п н о с т ь,  с р е д -
н я я э н е рг и я  — 1. 2 6 М э В, ф л ю е н с в оз д е й с т в и я  — 
( 6. 3 ± 1. 3) × 1 01 4 у.е. П р о в о д и л и с ь из м е р е н и я ш е ст и 
р аз л и ч н ы х о б р аз ц о в. Х а р а кт е р н о е п о в е д е н и е В Ф Х 
д о и  п о с л е о б л у ч е н и я п о к аз а н о н а р и с.  1.
5
4
3. М Е Т О Д И К А Р А С Ч Е Т О В П А Р А М Е Т Р О В 
И С С Л Е Д У Е М О Й С Т Р У К Т У Р Ы
3
2
1
0
– 1
Н а вт о р о м эт а п е р а б от ы п р о в о д и л о с ь м о д е л и р о -
в а н и е э н е рг ет и ч е с к ог о с п е кт р а и  В Ф Х и с с л е д у е м о й 
ст р у кт у р ы. Р ез у л ьт ат ы р а с ч ет о в В Ф Х с р а в н и в а л и с ь 
с  э кс п е р и м е нт а л ь н о п о л у ч е н н ы м и д а н н ы м и. С х е м а 
р а с ч е т а о с н о в а н а н а ч и с л е н н о м р е ш е н и и с т а ц и о -
н а р н ог о о д н о э л е кт р о н н ог о у р а в н е н и я 
Ш р ё д и нг е р а, 
с ог л а с о в а н н ог о с  у р а в н е н и е м П уа с с о н а:
0. 0
– 1.5
– 0. 5
– 1.0
U, V
*
2
1
m
z
+
= E
z
z
z
V z
z
z
ψ
ψ
ψ
( 1)
−
∂
∂
( )
∂
∂
( )  
( )  ( )
( )
2
Р и с.   1.  Ст о к-з ат в о р н ы е В Ф Х и с с л е д у е м о й ст р у кт у р ы 
G a As/I n
0. 5 3G a
0. 4 7As:
 д о о б л у ч е н и я;
 п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я;
○ э к с п е р и м е нт а л ь н ы е д а н н ы е;
○ ч и с л е н н ы й р а с ч ет.
2
 C, p F
8
г д е ψ

r
( )   — п л а в н а я ог и б а ю щ а я в о л н о в о й ф у н кц и и; V
z
( )   — п о т е н ц и а л ь н а я э н е рг и я, о п р е д е л я ем а я р аз р ы в о м з о н и  р а с п р е д е л е н и е м э л е кт р о ст ат и -
ч е с к ог о п от е н ц и а л а, V
E
q
C
z
z
z
( ) = ∆
( ) −
( )
Φ
;
∂
εε
2
d
+
z
z
=
q
N
z
n z
,
∂
( )
−
( ) −
( )
(
)
Φ
0
( 2)
7
6
5
г д е n , N d
+   — к о н ц е нт р а ц и и э л е кт р о н о в и  и о н из ов а н н ы х п р и м е с е й с о от в ет ст в е н н о.
В ы р а ж е н и е  д л я  к о н ц е н т р а ц и и  н о с и т е л е й 
n (z) = n 3 D(z) + n 2 D(z) о п р е д е л я е т с я р аз м е р н о с т ь ю 
к в а нт о в а н и я:
4
Φ
, ( 3)
n
z = N
2
F
E
E
q
z
k T
3 D
C
1 / 2
C
F
( )
−
−
−
( )






π
3
*
2
n
z
m k T
E
- E
k T
D
F
i
i
2
2
2
=
l n 1 + e x p
,
( )












∑
π 
ψ
( 4)
i
1
0
0. 0
– 1.5
– 0. 5
– 2. 0
– 1.0
U, V
г д е N C   — э ф ф е кт и в н а я п л от н о ст ь с о ст о я н и й в з о н е 
п р о в о д и м о с т и; F 1/ 2   —  и н т ег р а л  Ф е р м и — Д и р а к а 
п о р я д к а  ½; E C    —  э н е рг и я  д н а  з о н ы  п р о в о д и м ос т и; E F    —  э н е рг и я  у р о в н я  Ф е р м и; E i   —  э н е рг и я 
у р о в н я к в а нт о в а н и я; k   — п о ст о я н н а я Б о л ь ц м а н а; 
T   — т е м п е р ат у р а.
К о н ц е нт р а ц и я и о н из о в а н н ы х п р и м е с е й о п р е д е л я -
ет с я в ы р а же н и е м
Р и с.   2.   Р е з у л ьт а т ы  м о д е л и р о в а н и я  с т о к - з а т в о рн ы х В Ф Х и с с л е д у е м о й ст р у кт у р ы G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As 
д л я  т е м п е р а т у р ы 7 7 К: 1   — д о о б л у ч е н и я; 2   — п о с л е 
н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я.
 д о о б л у ч е н и я
 п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я
N
z
=
N
,
d
+
d
3. Э К С П Е Р И М Е Н Т
1 + g ex p
E - E - q
z
k T
d
F
d
( )
( )






Φ
( 5)
В  р а б о т е  п р о в о д и л и с ь  и з м е р е н и я  с т о к - з а -
т в о р н ы х  и  и с т о к - з а т в о р н ы х  В Ф Х  и с с л е д у е м о -
г о H E M T п о м е т о д и к е, о п и с а н н о й в  р а б о т е [ 1 0]. 
Из м е р е н и я  п р о в о д и л и с ь  к а к  д о,  т а к  и  п о с л е  о б -
л у ч е н и я б ы с т р ы м и н е й т р о н а м и с п е к т р а д е л е н и я 
с о  с л е д у ю щ и м и  х а р а к т е р и с т и к а м и  и з л у ч е н и я: 
г д е g d   — ф а к т о р в ы р о ж д е н и я д о н о р н ог о у р о в н я; 
E d   — э н е рг и я д о н о р н ог о у р о в н я.
П р и м е н я е м а я ч и с л е н н а я с х е м а р е ш е н и я п оз в о -
л я е т н а х о д и т ь п р о ф и л и п о т е н ц и а л а, у р о в н и р аз -
м е р н ог о к в а нт о в а н и я и  к о н ц е нт р а ц и ю э л е кт р о н о в 
в  к в а н т о в о й я м е, и с п о л ьз у я к а к о д н о р о д н у ю, т а к 
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А
т о м 5 3
№ 1
2 0 2 4

А Н А Л И З Н Е О Д Н О Р О Д Н О С Т Е Й D P H E M TС Т Р У К Т У Р Ы
5
и  н е о д н о р о д н у ю к о о р д и н а т н у ю с е т к у. П р и э т о м 
м о ж н о п л а в н о м е н ят ь п р и л о же н н о е к з ат в о р у т р а н -
з и с т о р а н а п р я ж е н и е, к о н ц е н т р а ц и ю л ег и р у ю щ е й 
п р и м е с и и  р я д д р уг и х т е х н о л ог и ч е с к и х п а р а м ет р о в.
М е т о д и к а р а с ч е т а В Ф Х и  п р о ф и л е й н а б л ю д а -
е м о й ( э ф ф е к т и в н о й) к о н ц е н т р а ц и и с о с т о и т в  п о -
л у ч е н и и в о л ьт- к у л о н о в с к о й х а р а кт е р и ст и к и Q (V i). 
П о с л е ч и с л е н н ог о д и ф ф е р е н ц и р о в а н и я д а н н о й з а -
в и с и м о ст и Q (V i), п о д а н н ы м п е р в о й и  вт о р о й п р оиз в о д н ы х в  с о от в ет ст в и и с  р а б от о й [ 4], р а с с ч ит ы в а -
ют с я В Ф Х и  п р о ф и л ь н а б л ю д а е м о й к о н ц е нт р а ц и и:
−
3
n
z
=
C
q
S
C
V
z
=
S
C
.
a p p
a p p
2
a p p
(
)
∂
∂






1
0
εε
εε
,
( 6)
0
4. Р Е З У Л Ь Т А Т Ы Р А С Ч Е Т О В 
И  И Х О Б С У Ж Д Е Н И Е
ч у в с т в и т е л ь н а к  т е м п е р а т у р е, т а к к а к о п р е д е л я е т -
с я т е п л о в ы м у ш и р е н и е м к р а я ф е р м и е в с к ог о р а с -
п р е д е л е н и я. П р и н из к и х т е м п е р ат у р а х п р о и с х о д ит 
о б е д н е н и е к в а нт о в о й я м ы, чт о п р и в о д ит к  п о я в л е -
н и ю б о л е е р ез к о й “ п о л о ч к и ” н а в о л ьт- ф а р а д н о й 
х а р а кт е р и ст и ке ст р у кт у р ы [ 11].
Д а л е е  р а с с ч и т ы в а л и с ь  з о н н ы е  д и а г р а м м ы 
с т р у к т у р ы  и  э ф ф е к т и в н ы й  п р о ф и л ь  р а с п р е д е л е -
н и я э л е к т р о н о в д о и  п о с л е н е й т р о н н ог о в оз д е й -
ст в и я. Р ез у л ьт ат ы р а с ч ет о в п р и в е д е н ы н а р и с.  3 и  4 
с о от в ет ст в е н н о.
Н а  г р а ф и к е  з а в и с и м о с т и  э ф ф е к т и в н о й  к о н -
ц е н т р а ц и и  о т  к о о р д и н а т ы  н а б л ю д а ю т с я  х а р а к -
т е р н ы е м а к с и м у м ы, с о о т в е т с т в у ю щ и е о с н о в н о м у 
и  п о д л ег и р у ю щ е м у δ- с л о я м. В и д н о, чт о п о с л е о б -
л у ч е н и я о д и н из п о д л ег и р у ю щ и х с л о е в ч а с т и ч н о 
“ р аз м ы в а ет с я ”.
Д л я о ц е н к и в л и я н и я н е й т р о н н ог о о б л у ч е н и я 
н а  х а р а к т е р и с т и к и  δ- с л о я  б ы л а  п р и в л е ч е н а  м о -
д е л ь, из л о же н н а я в  р а б от е [ 12]. В е р о ят н о ст ь о б н а -
р у ж е н и я m  к л а ст е р о в р а д и а ц и о н н ы х д е ф е кт о в P m
в  δ- с л о е т о л щ и н о й l п о д ч и н я е т с я р а с п р е д е л е н и ю 
П уа с с о н а [ 13]:
P
=
F S l N
e x p -
F S l N ,
m
n
m
n
σ
σ
(
)
(
)
m !
( 7)
В о л ьт- ф а р а д н ы е  х а р а к т е р и с т и к и  р а с с ч и т ы в а -
л и с ь д л я д в у х т е м п е р ат у р  — 7 7 и  3 0 0 К  к а к д о, т а к 
и  п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я. Р ез у л ьт ат ы м о д е -
л и р о в а н и я В Ф Х д л я к о м н ат н о й т е м п е р ат у р ы п р и -
в е д е н ы н а р и с.  1, д л я т е м п е р ат у р ы 7 7 К  — н а р и с.  2. 
С  р о ст о м н а п р я же н и я о б р ат н ог о с м е щ е н и я п р о и с -
х о д и т п о с л е д о в а т е л ь н о е о п у с т о ш е н и е к в а н т о в о й 
я м ы о т э л е к т р о н о в. Та к к а к из м е н е н и е ш и р и н ы 
о б л а с т и п р о с т р а н с т в е н н ог о з а р я д а б а р ь е р а 
Ш о т -
т к и б л о к и р у е т с я б л и ж а й ш е й к в а н т о в о й я м о й, н а 
В Ф Х п о я в л я ет с я ст у п е н ь к а, г д е е м к о ст ь ст р у кт у р ы 
н е з а в и с и т о т н а п р я ж е н и я. В е л и ч и н у к в аз и п о с т о -
я н н о й е м к о с т и о п р е д е л я е т из м е н е н и е д в у м е р н о -
г о з а р я д а в  к в а н т о в о й я м е в  с о о т в е т с т в и и с  в ы р а -
ж е н и е м ( 4). С л е д о в а т е л ь н о, В Ф Х, а  в м е с т е с  н е й 
и  э ф ф е кт и в н а я к о н ц е нт р а ц и я э л е кт р о н о в, к р а й н е 
г д е F n   — ф л ю е н с н е йт р о н о в; S   — п л о щ а д ь и с с л е д уе м о й ст р у кт у р ы; N   — к о н ц е нт р а ц и я ат о м о в в е щ ест в а; σ  — у с р е д н е н н о е п о с п е кт р у н е йт р о н о в с е ч е -
н и е вз а и м о д е й ст в и я.
Р а с ч е т н а я  о ц е н к а  п о к а з ы в а е т,  ч т о  д л я  ф л ю -
е н с а  н е й т р о н о в,  р е а л из о в а н н ог о  в  э к с п е р и м е н -
т е, в  с р е д н е м о д и н к л а с т е р р а д и а ц и о н н ы х д е ф е к -
т о в в оз н и к а е т н а п л о щ а д и 1 – 2 м к м 2 δ- с л о я, в  т о 
n e ff, m– 3
5 ×1 0 2 4
0. 5
W , e V
0. 4
4 ×1 0 2 4
0. 3
2
3 ×1 0 2 4
0. 2
1
0. 1
2 ×1 0 2 4
1
2
0. 0
1 ×1 0 2 4
– 0. 1
– 0. 2
0
x , n m
3 0
6 0
4 0
2 0
8 0
7 0
5 0
9 0
– 0. 3
2 0
6 0
4 0
0
8 0
x , n m
Р и с.   3.  Р ез у л ьт ат ы м о д е л и р о в а н и я з о н н о й д и аг р а м м ы 
и с с л е д у е м о й ст р у кт у р ы G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As: 1   — д о о бл у ч е н и я; 2   — п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я.
 д о о б л у ч е н и я
 п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я
Р и с.   4. Э ф ф е кт и в н ы й п р о ф и л ь к о н ц е нт р а ц и и и с с л е -
д у е м о й ст р у кт у р ы G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As: 1   — д о о б л у ч ен и я; 2   — п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я.
 д о о б л у ч е н и я
 п о с л е н е йт р о н н ог о о б л у ч е н и я
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А
т о м 5 3
№ 1
2 0 2 4

Г О Л И К О В  и д р.
в р е м я к а к э ф ф е к т и в н а я п р о е к ц и я п л о щ а д и к л а -
с т е р а р а д и а ц и о н н ы х д е ф е к т о в с о с т а в л я е т п о р я д -
к а 1 0 – 4   м к м2. Э т о п оз в о л я е т п р и м е н я т ь о д н о м е рн о е п р и б л и же н и е п р и р а с ч ет а х, т а к к а к н а м а к р о -
м а с шт а б е э л е кт р и ч е с к о е п о л е о д н о р о д н о. Та к к а к 
в  о б л а с т и к л а с т е р а р а д и а ц и о н н ы х д е ф е к т о в к р и -
с т а л л и ч е с к а я с т р у к т у р а п о л у п р о в о д н и к а л о к а л ь -
н о п о в р е ж д а ет с я, в  з а п р е щ е н н о й з о н е о б р аз у ют с я 
г л у б о к и е у р о в н и, к о т о р ы е з а п о л н я ю т с я о с н о в н ым и н о с ит е л я м и з а р я д а. Эт о п р и в о д ит к  с н и же н и ю 
к о н ц е нт р а ц и и э л е кт р о н о в в  δ- с л о е в  о б л а ст и к л а -
с т е р а  р а д и а ц и о н н ы х  д е ф е к т о в  и  ег о  “ р а з м ы в а -
н и ю ”, из м е н е н и ю к о н ц е нт р а ц и и н о с ит е л е й з а р я д а 
в  к в а н т о в о й я м е и  к  у м е н ь ш е н и ю т о к а, п р о т е к а -
ю щ ег о в  и с с л е д у е м о м H E M T. П о д о б н ы й э ф ф е к т 
“ р аз м ыт и я ” б ы л о п и с а н в [ 1 4].
З А К Л
Ю Ч Е Н И Е
В  р а б о т е  п р о в е д е н ы  и с с л е д о в а н и я  G a As /
I n 0. 5 3G a
0. 4 7As D p H E M T с т р у к т у р ы д о и  п о с л е н е й -
т р о н н ог о о б л у ч е н и я. С  п о м о щ ь ю р е ш е н и я с а м о с о -
г л а с о в а н н ог о у р а в н е н и я 
Ш р е д и нг е р а и  П у а с с о н а 
р а с с ч ит а н ы з о н н ы е д и аг р а м м ы ст р у кт у р ы и  В Ф Х 
н а о с н о в а н и и э к с п е р и м е нт а л ь н о п о л у ч е н н ы х д а н -
н ы х.  М о д е л и р о в а н и е  В Ф Х  п оз в о л и л о  и н т е р п р е -
т и р о в а т ь из м е н е н и я в  к в а н т о в о р аз м е р н ы х с л о я х 
и с с л е д у е м о й с т р у к т у р ы п о д д е й с т в и е м и о н из и р у -
ю щ ег о  из л у ч е н и я.  П о к аз а н о,  ч т о  п о в е д е н и е  э ф -
ф е к т и в н ог о п р о ф и л я к о н ц е н т р а ц и и з н а ч и т е л ь н о 
з а в и с ит от у р о в н я л ег и р о в а н и я и  п о л о же н и я δ- с л о -
е в в  ст р у кт у р е.
Ф И Н А Н С И Р О В А Н И Е
Р а б о т а  п р о ф и н а н с и р о в а н а  М и н и с т е р с т в о м 
н а у к и и  в ы с ш ег о о б р аз о в а н и я Р Ф в  р а м к а х г о с у -
д а р с т в е н н ог о  з а д а н и я  Н и ж ег о р о д с к ог о  г о с у д а р -
с т в е н н ог о  у н и в е р с и т е т а  и м.  Н. И.  Л о б а ч е в с к ог о 
( F S W R-2 0 2 1 – 0 11). 
К О Н Ф Л И К Т И Н Т Е Р Е С О В
А в т о р ы  з а я в л я ю т,  ч т о  у  н и х  н е т  к о н ф л и к т а 
и нт е р е с о в.
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Аг а х а н я н  Т. М.,  А с т в а ц а т у р ь я н Е. Р.,  С к о р о б ог а -
т о в  П. К. Р а д и а ц и о н н ы е э ф ф е к т ы в  и н т ег р а л ь н ы х 
м и к р о с х е м а х. М.: Э н е рг о ат о м из д ат, 1 9 8 9. 2 5 6 с.
2. Т а р ас о в а Е. А., О б о ле нс к и й С. В., Х аз а н о в а С. В., Гр и -
г о р ь е в а  Н. Н.,  Г о л и к о в  О. Л.,  И в а н о в А. Б.,  П уз а -
н о в А. С. К о м п е н с а ц и я  н е л и н е й н о с т и  с т о к-з а т в о р -
н о й  в о л ьт - а м п е р н о й  х а р а к т е р и с т и к и  в  п о л е в ы х 
т р а нз и с т о р а х с  д л и н о й з а т в о р а ~ 1 0 0 н м // Ф из и к а 
и  т е х н и к а п о л у п р о в о д н и к о в. Т.  5 4. 
№ 9. С.  9 6 8 – 9 7 3.
3. Пе т р о вс к а я А. Н., З у б ко в В. И. В о л ьт- ф а р а д н ы е из м е -
р е н и я г ет е р о ст р у кт у р с  к в а нт о в ы м и я м а м и I n G a As/
G a As в  д и а п аз о н е т е м п е р ат у р от 1 0 д о 3 2 0  K  // Ф и -
з и к а и  т е х н и к а п о л у п р о в о д н и к о в. 2 0 0 9. Т.  4 3. 
№1 0. 
С.  13 6 8 – 13 7 3.
4. Ф р о л о в Д. С., Я ко в ле в Г. Е., З у б ко в В. И.
Те х н и к а э л е к -
т р о х и м и ч е с к ог о в о л ьт- ф а р а д н ог о п р о ф и л и р о в а н и я 
с и л ь н о л ег и р о в а н н ы х ст р у кт у р с  р ез к и м п р о ф и л е м 
р а с п р е д е л е н и я п р и м е с и // Ф из и к а и  т е х н и к а п о л у -
п р о в о д н и к о в. 2 0 1 9. Т.  5 3. 
№ 2. С.  2 81 – 2 8 6.
5. Е н и ше рл о в а К. Л., К о л ко вс к и й  Ю. В., Б о б р о в Е. А., Те м -
пе р Э. М.,  К а п и л и н С. А. В л и я н и е  д е ф е к т о в  с  г л у б о -
к и м и  у р о в н я м и  н а  C – V- х а р а к т е р и с т и к и  м о щ н ы х 
Al G a N/ G a N/ Si C H E M T // М и к р о э л е кт р о н и к а. 2 0 1 9. 
Т.  4 8. 
№ 1. С.  4 7 – 5 5.
6. Х аз а н ов а С. В., Дег т я рев В. Е., Ти х ов С. В., Б а й дусь  Н. В.
М о д е л и р о в а н и е э ф ф е кт и в н ог о п р о ф и л я к о н ц е нт р а -
ц и и в  г ет е р о ст р у кт у р а х I n G a As/ G a As с  d elt a- л ег и р о -
в а н н ы м и с л о я м и // Ф из и к а и  тех н и к а п о л у п р о в о д н и -
к о в. 2 015. Т.  4 9. № 1. С.  5 3 – 5 7.
7. Я ковлев Г. Е., Д о р ох и н  М. В., Зу б ко в В. И., Ду д и н А. Л. и д р.
О с о б е н н о ст и э л е кт р о х и м и ч е с к ог о в о л ьт- ф а р а д н ог о 
п р о ф и л и р о в а н и я а р с е н и д-г а л л и е в ы х с в ет о из л у ч а ю -
щ и х и  p H E M T- ст р у кт у р с  к в а нт о в о- р аз м е р н ы м и о б -
л а ст я м и // Ф из и к а и т е х н и к а п о л у п р о в о д н и к о в. 2 0 18. 
Т.  5 2. 
№ 8. С.  8 7 3 – 8 8 0.
8. С о л т а н о в и ч О. А., Я к и м о в Е. Б. А н а л из т е м п е р ат у р н ы х 
з а в и с и м о ст е й в о л ьт- ф а р а д н ы х х а р а кт е р и ст и к с в ет о -
из л у ч а ю щ и х ст р у кт у р I n G a N/ G a N с  м н о же ст в е н н ы -
м и к в а н т о в ы м и я м а м и // Ф из и к а и  т е х н и к а п о л у -
п р о в о д н и к о в. 2 0 12. Т.  4 6. 
№ 12. С.  15 9 7 – 1 6 0 3.
9. Lei W
., O ffer M., L or ke A. et al. P r o bi n g t h e b a n d str u ct ur e of I n As/ G a As q u a nt u m d ots b y c a p a cit a n c e- v olta g e a n d p h ot ol u mi n es c e n c e s p e ctr os c o p y // A P P LI E D 
P H Y SI C S L E T T E R S. 2 0 0 8. V. 9 2. P .  1 9 3111- 1– 1 9 3111- 3.
1 0. Т а р ас о в а Е. А., О б о ле нс к а я Е. С., Х а н а н о в а А. В., О б о -
л е н с к и й  С. В.  и  д р.   Те о р е т и ч е с к и е  и  э к с п е р и м е нт а л ь н ы е и с с л е д о в а н и я в о л ьт- а м п е р н ы х и  в о л ьт- ф а -
р а д н ы х х а р а к т е р и с т и к H E M T- с т р у к т у р и  п о л е в ы х 
т р а нз и ст о р о в // Ф из и к а и т е х н и к а п о л у п р о в о д н и к о в. 
2 0 1 6. Т.  5 0. 
№ 12. С.  15 9 9 – 1 6 0 4.
11. Br o u n kov P. N., Be ny att o u T., G uill ot b G. Si m ul ati o n of t h e 
c a p a cit a n c e- v olt a g e c h ar a ct eristi cs of a si n gl e‐ q u a nt u m‐
w ell str u ct ur e b as e d o n t h e s elf‐ c o nsist e nt s ol uti o n of 
t h e S c hr ö di n g er a n d P oiss o n e q u ati o ns // J. A p pl. P h ys. 
8 0 ( 2), 15 J ul y 1 9 9 6.
12. О б о л е н с к и й  С. В.,  В о л к о в а Е. В.,  Л ог и н о в А. Б.  и  д р. 
К о м п л е к с н о е и с с л е д о в а н и е к л а с т е р о в р а д и а ц и о н -
н ы х д е ф е кт о в в  G a As- ст р у кт у р а х п о с л е н е йт р о н н ог о 
в оз д е й ст в и я // П и с ь м а в  ж у р н а л т е х н и ч е с к о й ф из и -
к и. 2 0 2 1. Т.  4 7. 
№ 5. С.  3 8 – 41.
13. Ве н т цель Е. С. Те о р и я в е р о ят н о ст е й. М.: Н а у к а, 1 9 6 9. 
5 7 6 с.
1 4. К р ивул и н Д. О., П а ше нь к и н  И. Ю., Го рев Р. В., Ю н и н  П. А., 
С а п о ж н и ко в  M. В.,  Гру н и н А. В.,  З а х а р о в а С. А.,  Ле о н -
тье в В. Н. В л и я н и е  р а д и а ц и о н н ог о  в оз д е й с т в и я  н а 
м аг н и т н ы е  с в о й с т в а  п л е н о к  ф е р р о м аг н е т и к/Ir M n 
с  о б м е н н ы м с д в иг о м // Ф из и к а и  т е х н и к а п о л у п р о -
в о д н и к о в. 2 0 2 3. Т.  9 3. 
№ 7. С.  9 0 7 – 9 12.
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А
т о м 5 3
№ 1
2 0 2 4

А Н А Л И З Н Е О Д Н О Р О Д Н О С Т Е Й D P H E M TС Т Р У К Т У Р Ы
7
A N A L Y SI S O F N O N LI N E A R DI S T O R TI O N S O F D p H E M T S T R U C T U R E S 
B A S E D O N A G a As/I n G a As C O M P O U N D 
WI T H D O U B L E- SI D E D D E L T A- D O PI N G
© 2 0 2 4   O.
L. G oli k ov a, N. E. K o d o c hi g ov a, A. S. P uz a n ov a, S. V. O b ol e ns k y a, 
E. A. Tar as ov a a, *,  S. V. K h az a n ov a a
a L o b ac he vs k y st ate u niversit y of Niz h n y N ovg or o d ( N N S U)
Niz h n y N ovg or o d, R ussi a
*e- m ail: t ar as ov a @rf. u n n.r u
T h e p a p er pr es e nts t h e r es ults of st u di es of C – V c h ar a ct eristi cs of G a As/I n 0. 5 3G a
0. 4 7As H E M T b ef or e 
a n d aft er n e utr o n irr a di ati o n wit h a flu e n c e of ( 6. 3 ± 1. 3) × 1 0 1 4 c m – 2 . B as e d o n t h e e x p eri m e nt all y 
o bt ai n e d c h ar a ct eristi cs, t h e e ffe cti ve el e ctr o n distri b uti o n pr o fil es of t h e str u ct ur e wer e c al c ul at e d b ef or e 
a n d aft er r a di ati o n i m p a ct. T h e e ffe ct of r a di ati o n d ef e cts o n t h e δ -l a y ers of t h e str u ct ur e w as a n al y z e d.
Key w or ds: Al G a As/I n G a As/ G a As D p H E M T, n e utr o n i m p a ct, e ffe cti v e c o n ce ntr ati o n pr o fil e
R E F E R E N C E S
1. A g a k h a n y a n  T. M.,  Ast v ats at ur y a n E. R.,  S k or o b o g a -
t ov P. K . R a di ati o n e ffe cts i n i nt e gr at e d cir c uits. M.: E n -
er g o at o mi z d at, 1 9 8 9. 2 5 6 р.
2. Tar as ov a E. A., O b ole ns k y S. V
., K h az a n ov a S. V
., Grig orie -
v a N. N., G oli k ov  O. L., I v a n ov A. B., P uz a n ov A. S . C o m -
p e ns ati o n  f or  t h e  n o nli n e arit y  of  t h e  dr ai n- g at e  c ur -
r e nt- v olt a g e c h ar a ct eristi c i n fiel d- e ffe ct tr a nsist ors wit h 
a g at e l e n gt h of ~ 1 0 0 n m // S e mi c o n d u ct ors. V. 5 4. N o.  9. 
P .  9 6 8 – 9 7 3.
3. Petr ovs k ay a A. N., Z u b kov V
. I . C a p a cit a n ce- v olt a g e m e as -
ure me nts of heter ostr u ct ures wit h I n G a As/ G a As q u a nt u m 
w ells i n t h e t e m p er at ur e r a n g e fr o m 1 0 t o 3 2 0  K  // S e mi -
c o n d u ct ors. 2 0 0 9. V. 4 3. N o. 1 0. P .  13 6 8 – 13 7 3.
4. Fr ol ov  D. S.,  Y a k ovl ev  G. E.,  Z u b k ov V. I . Te c h ni q u e  f or 
el e ctr o c h e mi c al c a p a cit a n c e- v olt a g e pr o fili n g of h e avil y 
d o p e d str u ct ur es wit h a s h ar p i m p urit y distri b uti o n pr o -
fil e // S e mi c o n d u ct ors. 2 0 1 9. V. 5 3. N o. 2. P .  2 81 – 2 8 6.
5. E nis herl ov a K. L., K ol kovs k y Y u. V
., B o br ov E. A., Te m per E. M., 
K a pili n S. A . E ffe ct of defe cts wit h dee p levels o n t he C – V 
c hara cteristi cs of hig h- p o wer Al Ga N/ Ga N/ Si C H E M T // 
Mi cr oele ctr o ni cs. 2 019. V. 4 8. N o. 1. P .  47 – 5 5.
6. K h a z a n o v a  S. V.,  D e gt y ar e v V. E.,  Ti k h o v S. V.,  B ai -
d us  N. V . M o d eli n g of t h e e ffe cti v e c o n ce ntr ati o n pr o fil e 
i n I n G a As/ G a As h et er ostr u ct ur es wit h d elt a- d o p e d l a yers // S e mi c o n d u ct ors. 2 0 15. V. 4 9. N o. 1. P .  5 3 – 5 7.
7. Y a k ovlev G. E., D or o k hi n  M. V., Z u b k ov V.I., D u di n A. L. 
a n d ot hers.  Fe at ur es of el e ctr o c h e mi c al c a p a cit a n ce- v olta g e  pr ofili n g  of  g alli u m  ars e ni d e  li g ht- e mitti n g  a n d 
p H E M T str u ct ur es wit h q u a nt u m-si z e d r e gi o ns // S e m -
i c o n d u ct ors. 2 0 18. V. 5 2. N o. 8. P .  8 7 3 – 8 8 0.
8. S olt a n o vi c h  O. A.,  Y a ki m o v E. B . A n al ysis  of  t e m p er a -
t ur e d e p e n d e n c es of c a p a cit a n c e- v olt a g e c h ar a ct eristi cs 
of li g ht- e mitti n g I n G a N/ G a N str u ct ur es wit h m ulti pl e 
q u a nt u m w ells // S e mi c o n d u ct ors. 2 0 12. V. 4 6. N o. 12. 
P .  15 9 7 – 1 6 0 3.
9. Lei W
., O ffer M., L or ke A. et al. P r o bi n g t h e b a n d str u ct ur e of I n As/ G a As q u a nt u m d ots b y c a p a cit a n c e- v olta g e a n d p h ot ol u mi n es c e n c e s p e ctr os c o p y // A P P LI E D 
P H Y SI C S L E T T E R S. 2 0 0 8. V. 9 2. P .  1 9 3111- 1 – 1 9 3111- 3.
1 0. T ar as ov a E. A., O b ole ns k ay a E. S., K h a n a n ov a A. V
., O b o -
le ns k y S. V
. et al. T h e or eti c al a n d e x p eri m e nt al st u di es of 
c urr e nt- v olt a g e a n d c a p a cit a n c e- v olt a g e c h ar a ct eristi cs 
of H E M T str u ct ur es a n d fiel d- e ffe ct tr a nsist ors // S e mi -
c o n d u ct ors. 2 0 1 6. V. 5 0. N o. 12. P .  15 9 9 – 1 6 0 4.
11. Br o u n k ov P. N., Be n y att o u T., G uill ot b G. Si m ul ati o n of 
t h e c a p a cit a n c e- v olt a g e c h ar a ct eristi cs of a si n gl e- q u a nt u m- w ell str u ct ur e b as e d o n t h e s elf- c o nsist e nt s ol uti o n 
of  t h e  S c hr ö di n g er  a n d P oiss o n  e q u ati o ns  //  J.  A p pl. 
P h ys. 8 0 ( 2), 15 J ul y 1 9 9 6.
12. O b ol e ns k y  S. V.,  V ol k ov a E. V.,  L ogi n ov A. B.  a n d  ot h ers.
C o m pr e h e nsi v e st u d y of cl ust ers of r a di ati o n d ef e cts i n 
G a As  str u ct ur es  aft er  n e utr o n  e x p os ur e  //  Te c h ni c al 
P h ysi cs L ett ers. 2 0 2 1. V. 4 7. N o. 5. P .  3 8 – 41.
13. Ve ntzel E. S . Pr o b a bilit y t h e or y. M.: N a u k a, 1 9 6 9. 5 7 6 p.
1 4. Kri v uli n D. O., P as he n ki n I. Y u., G orev R. V
., Y u ni n P. A 
. 
, 
S a p oz h ni k ov  M. V.,  Gr u ni n A. V.,  Z a k h ar ov a S. A.,  Le o n -
t yev V
. N . I n flu e n c e of r a di ati o n o n t h e m a g n eti c pr o p erti es of f err o m a g n eti c/Ir M n fil ms wit h e x c h a n g e s hift // 
P h ysi cs a n d t e c h n ol o g y of s e mi c o n d u ct ors. 2 0 2 3. V. 9 3. 
N o. 7. P .  9 0 7 – 9 12.
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А
т о м 5 3
№ 1
2 0 2 4

М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А, 2 0 2 4, т о м 5 3, № 1,  с.  8 – 1 5
 Д И А Г Н О С Т И К А
У Д К 5 3 7. 5 3 3. 2
С Т Р У К Т У Р И Р О В А Н И Е  П О В Е Р Х Н О С Т И  Т О Н К И Х  У Г Л Е Р О Д Н Ы Х 
П Л Е Н О К  В   Х О Д Е  А К Т И В А Ц И И  И М П У Л Ь С А М И  Т О К А 
М И К Р О С Е К У Н Д Н О Й  Д Л И Т Е Л Ь Н О С Т И
© 2 0 2 4
г.   Д. В. Не ф е д о в
a , *, Н. О. Ш а б у н и н
b, Д. Н. Б р а т а ш о в b
a С а р а т о вс к и й ф и л и а л И нс т и т у т а р а д и о т е х н и к и и  э л е к т р о н и к и и м. В. А. К о т е ль н и к о в а Р А Н, С а р а т о в, Р осс и я
bС а р а т о вс к и й н а ц и о н а ль н ы й исс л е д о в а т е ль с к и й г ос у д а рс т ве н н ы й у н и ве рс и т е т 
и м. Н. Г. Че р н ы ш е вс к ог о, С а р а т о в, Р осс и я
* E- m ail: nefe d ov _ d v @r a m bler.r u
П о с т у п и л а в  р е д а к ц и ю 2 5. 1 0. 2 0 2 3
г.
П о с л е д о р а б о т к и 1 0. 1 1. 2 0 2 3
г.
П р и н я т а к  п у б л и к а ц и и 1 0. 1 1. 2 0 2 3
г.
Из у ч е н о в л и я н и е т о к о в о й а кт и в а ц и и э л е кт р и ч е с к и м и м п у л ь с н ы м п р о б о е м н а из м е н е н и я м о р ф о л о -
г и и п о в е р х н о ст и и  э м и с с и о н н ы е х а р а кт е р и ст и к и а вт о э м и с с и о н н ог о к ат о д а, в ы п о л н е н н ог о н а о с н о в е 
уг л е р о д н ы х п л е н о к, п о л у ч е н н ы х о с а ж д е н и е м в  С В Ч- п л аз м е г аз о в ог о р аз р я д а. Б ы л а п р о в е д е н а т о к о в а я 
а кт и в а ц и я д а н н ы х п л е н о к п р и п р и л о же н и и и м п у л ь с о в н а п р я же н и я м и к р о с е к у н д н о й д л ит е л ь н о ст и 
д о в оз н и к н о в е н и я э л е кт р и ч е с к ог о п р о б о я. П о к аз а н о, чт о в  х о д е а кт и в а ц и и п р о и с х о д ит из м е н е н и е 
м о р ф о л ог и и п о в е р х н о ст и п л е н к и в  о б л а ст и п р о б о я с  о б р аз о в а н и е м м и к р о р аз м е р н о й э м ит и р у ю щ е й 
ст р у кт у р ы, к от о р а я з н а ч ит е л ь н о у л у ч ш а ет а вт о э м и с с и о н н ы е х а р а кт е р и ст и к и к ат о д о в н а о с н о в е уг л е -
р о д н ы х п л е н о к.
К л ю че в ые сл о в а: а вт о э л е кт р о н н а я э м и с с и я, т о н к о п л е н о ч н ы е а вт о э м и с с и о н н ы е к ат о д ы, уг л е р о д н ы е 
п л е н к и, а кт и в а ц и я п р о б о е м
D OI:  1 0. 318 5 7/ S 0 5 4 412 6 9 2 4 0 1 0 0 2 6
1. В В Е Д Е Н И Е
А в т о э м и с с и о н н ы е к а т о д ы н а о с н о в е уг л е р о д а 
я в л я ют с я о д н и м из т и п о в и ст о ч н и к о в э л е кт р о н о в, 
п р и м е н я е м ы х в  р аз л и ч н ы х у с т р о й с т в а х, в к л ю ч а я 
э л е к т р о н н у ю  м и к р о с к о п и ю,  и с т о ч н и к и  р е н тг е -
н о в с к ог о из л у ч е н и я и  п л о с к и е д и с п л е и. О д н о й из 
о с н о в н ы х п р о б л е м п р и и с п о л ьз о в а н и и уг л е р о д н ы х 
м ат е р и а л о в в  к а ч е ст в е к ат о д о в я в л я ет с я с л о ж н о ст ь 
в  д о с т и ж е н и и в ы с о к о й п л о т н о с т и т о к а а в т о э м и с -
с и и  п р и  с о х р а н е н и и  д л и т е л ь н ог о  с р о к а  с л у ж б ы. 
К а т о д ы н а о с н о в е уг л е р о д н ы х м а т е р и а л о в и м е ю т 
р я д  п р е и м у щ е с т в  и  м ог у т  ш и р о к о  п р и м е н я т ь с я 
в  в а к у у м н о й  и  т в е р д о т е л ь н о й  э л е к т р о н н о й  п р о -
м ы ш л е н н о с т и [ 1]. П е р с п е к т и в н о с т ь э т и х м а т е р и -
а л о в о б у с л о в л е н а в ы с о к о й с т о й к о с т ь ю к  и о н н о й 
б о м б а р д и р о в к е, к о т о р а я и м е е т м е с т о в  у с л о в и я х 
т е х н и ч е с к ог о в а к у у м а, м е х а н и ч е с к о й п р о ч н о ст ь ю, 
т е х н о л ог и ч н о ст ь ю и  д о ст у п н о ст ь ю п о л у ч е н и я [ 2], 
а  т а к ж е с п о с о б н о с т ь ю к  н из к о в о л ьт н о й э м и с с и и 
э л е кт р о н о в [ 3].
В  р я д е с л у ч а е в д л я ст а рт а а вт о э м и с с и и т р е б у ет с я 
п р о в о д ит ь а кт и в а ц и ю п о в е р х н о ст и уг л е р о д н ог о к а -
т о д а с  п о с л е д у ю щ е й е е т р е н и р о в к о й д л я д о с т и ж е -
н и я м а к с и м а л ь н ы х в е л и ч и н т о к о в [ 4]. В  ч а ст н о ст и, 
д л я  уг л е р о д н ы х  н а н о т р у б о к  п р о ц е с с  а к т и в а ц и и 
м о ж е т  з а к л ю ч а т ь с я  в  ч а с т и ч н о м  м е х а н и ч е с к о м 
у д а л е н и и и л и п о д н ят и и с  п о м о щ ь ю к л е й к о й л е нт ы 
в е р х н ег о с л о я р аз у п о р я д о ч е н о о р и е н т и р о в а н н ы х 
т р у б о к, и х р ез и ст и в н о м н аг р е в е, в ы п р я м л е н и и п о д 
д е й ст в и е м э л е кт р и ч е с к ог о т о к а и л и и о н н о м о б л у -
ч е н и и [ 5 – 8]. С п о с о б а м и а кт и в а ц и и д р уг и х уг л е р о д -
н ы х а вт о э м и с с и о н н ы х м ат е р и а л о в м ог ут я в л ят ь с я 
т е р м и ч е с к и й от ж иг, и о н н а я б о м б а р д и р о в к а, л аз е р -
н о е о б л у ч е н и е и  т. д. [ 9]. Н а п р и м е р, в [ 1 0] б ы л о п о -
к аз а н о, чт о а кт и в а ц и я уг л е р о д н ы х п л е н о к от ж иг о м 
п р и т е м п е р а т у р е д о 8 0 0 о С п р и в о д и т к  с н и ж е н и ю 
п о р ог а н а ч а л а э м и с с и и с  1 5 д о 6  В/ м к м. В  а л м а -
з о п о д о б н ы х п л е н к а х н е о б х о д и м о ст ь п е р в о н а ч а л ь -
н о й а кт и в а ц и и з а в и с ит от к о н ц е нт р а ц и и s p2- с в яз е й. 
Та к, в  п л е н к а х с  н из к и м з н а ч е н и е м s p2 с в яз а н н ог о 
уг л е р о д а а вт о э м и с с и я в оз м о ж н а т о л ь к о п о с л е п р о -
в е д е н и я а кт и в а ц и и, з а к л ю ч а ю щ е й с я в  р ез к о м у в е -
л и ч е н и и т о к а, п р и к от о р о м п р о и с х о д ит в а к у у м н ы й 
д уг о в о й р аз р я д м е ж д у к ат о д о м и  а н о д о м [ 11]. В  р е -
з у л ьт а т е э т о й п р о ц е д у р ы из м е н я е т с я м о р ф о л ог и я 
п л е н к и с  о б р аз о в а н и е м “ б уг о р к о в ” и  п р о в о д я щ и х 
s p2- к а н а л о в.  Д л я  п л е н о к  с  в ы с о к и м  с о д е р ж а н и -
е м s p2- с в яз е й а к т и в а ц и и н е т р е б у е т с я, а  в оз м о ж -
н ы м с п о с о б о м у в е л и ч е н и я а вт о э м и с с и о н н ог о т о к а 
8

С Т Р У К Т У Р И Р О В А Н И Е П О В Е Р Х Н О С Т И Т О Н К И Х У Г Л Е Р О Д Н Ы Х П Л Е Н О К
9
(а )
(б )
0, 1 5
8 0
0, 1 0
6 0
4 0
I, m A
I, mA
0, 0 5
2 0
0, 0 0
0
8 0 0
8 5 0
9 0 0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
1 2 0 0
U , V
U , V
Р ис. 1.  В оз н и к н о в е н и е э к ст р е м а л ь н ог о п е р в о н а ч а л ь н ог о т о к а н а о б р аз ц е с  с о п р от и в л е н и е м 2 9 к О м (а ), н а ч а л о п р от е к а н и я т о к а, т о ч к и — э к с п е р и м е нт а л ь н ы е д а н н ы е, с п л о ш н а я л и н и я — а п п р о к с и м а ц и я э к с п о н е н ц и а л ь н о й з а в и с и -
м о ст ь ю ( б ).
в ы х о д из с т р о я в оз м о ж е н в  р ез у л ьт а т е п о с т е п е н -
н о й у с а д к и, л и б о п о с л е от р ы в а от к ат о д а и л и п р и 
в оз н и к н о в е н и и вз р ы в н о й э л е к т р о н н о й э м и с с и и 
( В Э Э), чт о п р и в о д ит к  о б р аз о в а н и ю и  в к л ю ч е н и ю 
в  р а б от у н о в ы х м и к р о в ы ст у п о в.
Ц е л ь ю  р а б о т ы  я в л я л о с ь  в ы я в л е н и е  в л и я н и я 
т о к о в о й  а к т и в а ц и и  э л е к т р и ч е с к и м  и м п у л ь с н ы м 
п р о б о е м н а из м е н е н и е м о р ф о л ог и и п о в е р х н о с т и 
и  э м и с с и о н н ы е х а р а кт е р и ст и к и т о н к о п л е н о ч н ог о 
уг л е р о д н ог о к ат о д а.
2. М А Т Е Р И А Л Ы И  М Е Т О Д Ы
П р о ц е с с  п о л у ч е н и я  уг л е р о д н ы х  п л е н о ч н ы х 
ст р у кт у р, и с п о л ьз о в а н н ы х в  д а н н о й р а б от е, о с н о -
в а н н а р аз л о же н и и уг л е р о д о с о д е р ж а щ ег о в е щ е ст в а 
( п а р ы C2H
5O H) в  С В Ч- п л аз м е с  э л е к т р о н н о- ц и -
к л о т р о н н ы м  р е з о н а н с о м.  О с а ж д е н и е  о с у щ е с т -
в л я л о с ь н а ст е к л я н н ы е п о д л о ж к и, д а в л е н и е п а р о в 
р а б о ч ег о в е щ е с т в а с о с т а в л я л о 2. 5 × 1 0 – 2  П а.  Н аг р е в  п о д л о ж е к  п р о и з в о д и л с я  д о  т е м п е р а т у р ы 
( 3 0 0 ± 1 0) С. Т о л щ и н а п л е н о к у м е н ь ш а л а с ь в  д и а -
п аз о н е от ( 2 0 0 ± 2 0) д о ( 15 0 ± 1 0) н м п р и с о от в ет -
с т в у ю щ е м р о с т е п о в е р х н о с т н ог о с о п р о т и в л е н и я, 
к от о р о е с о ст а в л я л о 2 9, 7 2 и  2 3 0 к О м. Н а п р я же н и е 
с м е щ е н и я н а п о д л о ж к о д е р ж ат е л е в  п р о ц е с с а х п л аз -
м о х и м и ч е с к ог о о с а ж д е н и я с о ст а в л я л о 3 0 0  В.
Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е  и с с л е д о в а н и я  э м и с с и о н -
н ы х с в о й ст в уг л е р о д н ы х п л е н о ч н ы х ст р у кт у р п р о -
из в о д и л и с ь н а в ы с о к о в а к у у м н о й у ст а н о в ке У С У - 4 
с  н е п р е р ы в н о й  с и с т е м о й  о т к а ч к и.  О б р аз ц ы  р аз -
м е щ а л и с ь  в  д е р ж а т е л е  к а р у с е л ь н ог о  т и п а,  п о м е -
щ е н н ог о в  у с т а н о в к у, к о т о р ы й ч е р ез в а к у у м н ы й 
в в о д в р а щ е н и я п оз и ц и о н и р о в а л с я о т н о с и т е л ь н о 
м о л и б д е н о в ог о а н о д а д и а м ет р о м 3  м м. Л и н е й н ы е 
п е р е м е щ е н и я  а н о д а  п р о и з в о д и л и с ь  ч е р е з  с и л ь -
ф о н н о е с о е д и н е н и е с  п о м о щ ь ю м и к р о м ет р и ч е с к о й 
я в л я е т с я  в о з д е й с т в и е  п о в ы ш е н н ы м  э л е к т р и ч е -
с к и м п о л е м в  т е ч е н и е п р о д о л ж ит е л ь н ог о в р е м е н и 
[ 12]. Та к же в оз м о ж н о п р о в е д е н и е а кт и в а ц и о н н ы х 
п р о ц е д у р,  н а п р а в л е н н ы х  н а  ф о р м и р о в а н и е  п р о -
в о д я щ и х к а н а л о в, п оз в о л я ю щ и х л о к а л ь н о у с и л ит ь 
э л е кт р и ч е с к о е п о л е [ 13, 1 4].
К а к п р а в и л о, а кт и в а ц и я уг л е р о д н ы х п л е н о к д л я 
а вт о э м и с с и о н н ы х п р и м е н е н и й з а к л ю ч а ет с я в  в оз -
д е й с т в и и н а уг л е р о д н ы й м а т е р и а л с и л ь н ы х э л е к -
т р и ч е с к и х п о л е й, ч т о п р и в о д и т к  п е р в о н а ч а л ь н о -
м у э л е кт р и ч е с к о м у п р о б о ю, в  р ез у л ьт ат е к от о р ог о 
п р о и с х о д ит о б р аз о в а н и е д е ф е кт о в и  ф у н к ц и о н а л ь -
н ы х г р у п п н а п о в е р х н о с т и м а т е р и а л а, п о с л е ч ег о 
н а б л ю д а е т с я у м е н ь ш е н и е п о р ог а н а ч а л а э м и с с и и 
и  с у щ е с т в е н н о е  у в е л и ч е н и е  а в т о э м и с с и о н н ог о 
т о к а [ 11]. О б р аз о в а н и е д е ф е к т о в и  ф у н к ц и о н а л ь -
н ы х  г р у п п  п р и в о д и т  к  у л у ч ш е н и ю  а в т о э м и с с и -
о н н ы х с в о й с т в м а т е р и а л а з а с ч е т с н и ж е н и я р а б о -
т ы в ы х о д а и  у в е л и ч е н и я к о э ф ф и ц и е нт а у с и л е н и я 
п о л я, т. е. т о к о в а я а к т и в а ц и я п р и в о д и т к  из м е н е -
н и ю м о р ф о л ог и и и  с т р у к т у р ы э м и т и р у ю щ е й п о -
в е р х н о ст и, д е л а я е е б о л е е р аз в ит о й и  о б л а д а ю щ е й 
п о н и же н н о й р а б от о й в ы х о д а [ 12].
Н а и б о л е е э ф ф е к т и в н ы м я в л я е т с я м е т о д а к т и -
в а ц и и и м п у л ь с н ы м н а п р я ж е н и е м [ 1 5]. В  д а н н о м 
с л у ч а е п р о ц е с с а кт и в а ц и и з а к л ю ч а ет с я в  п р и л о же -
н и и к  м а т е р и а л у к а т о д а к о р о т к и х, п р о д о л ж и т е л ь -
н о ст ь ю от н е с к о л ь к и х м и к р о с е к у н д д о н е с к о л ь к и х 
м и л л и с е к у н д,  и м п у л ь с о в  в ы с о к ог о  н а п р я ж е н и я. 
В  р ез у л ьт а т е  т а к и х  а к т и в а ц и о н н ы х  п р о ц е д у р  о б -
р а з у е т с я  э м и т и р у ю щ а я  м и к р о с т р у к т у р а.  Н е с т а -
б и л ь н о с т ь а в т о э м и с с и о н н ог о т о к а, к а к п р а в и л о, 
с в яз а н а с  р аз р у ш е н и е м э м и т и р у ю щ и х э л е м е н т о в 
п р и в оз д е й с т в и и к р и т и ч е с к и х п о н д е р о м о т о р н ы х 
н аг р уз о к и  и н т е н с и в н о й и о н н о й б о м б а р д и р о в к и, 
у с к о р я ю щ е й р аз р у ш е н и е п о в е р х н о ст и к ат о д а. П о -
с л е в к л ю ч е н и я м и к р о в ы ст у п а в  р а б от у н а ч и н а ет с я 
ег о п о ст е п е н н о е р аз р у ш е н и е и о н а м и и  п о л е м, а  ег о 
М И К Р О Э Л Е К Т Р О Н И К А
т о м 5 3
№ 1
2 0 2 4