Визуализация в жидкокристаллической ячейке распределения заряда, имплантированного в SiO2/Si фокусированным ионным пучком
DOI:
https://doi.org/10.52575/2687-0959-2026-58-2-195-205Ключевые слова:
фокусированные ионные пучки, имплантированный заряд в окисле, эффект ФредериксаАннотация
Экспериментально показано, что в жидкокристаллической ячейке, в которой одна из подложек является структурой SiO2/Si с имплантированным зарядом в пленке SiO2 с помощью фокусированного пучка ионов Ga+ в сканирующем электронно-ионном микроскопе, возможна визуализация распределения этого заряда при использовании эффекта Фредерикса. Визуализация облученных участков SiO2 без дополнительной обработки поверхности, становится возможной благодаря различию в двулучепреломлении жидкого кристалла (ЖК) над участками c разной дозой облучения. Установлено, что облучение SiO2 дозой 1011 ион/см2 вызывает формирование наклонной ориентации молекул ЖК 5СВ на поверхности SiO2. Визуализация облученных участков поверхности SiO2 в ячейке с планарной ориентацией ЖК основывается на различии двулучепреломления ЖК над участками с разной дозой облучения, которое возникает вследствие перераспределения приложенного к ячейке напряжения между ЖК и структурой SiO2/Si, из-за образования обедненного приповерхностного слоя в кремнии. На формирование обеднённого слоя влияют электрическое поле имплантированного заряда в SiO2, и, как предполагается, токи утечек в Si через дефекты плёнки SiO2. Оценка минимальной дозы облучения SiO2, регистрируемой в планарной ЖК-ячейке, даёт величину ∼ 2 ∗ 106 ион/см2.
Скачивания
Библиографические ссылки
Список литературы
Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем. Пер.с англ. М.:Мир; 1989. 433 с.
Huang Y., Bhowmik A., Bos PJ. Characterization of ionic impurities adsorbed onto a 50 SiOx alignment film. Japanese Journal of Applied Physics. 2012;51:031701-031711. DOI: 10.1143/JJAP.51.031701
Choi J., Lee HH., Ahn J., Seo SH., Shin JK. Differential-mode biosensor using dual extended gate metal oxide semiconductor field effect transistors. Japanese Journal of Applied Physics. 2012;51:06FG05-06FG10. DOI: 10.1143/JJAP.51.06FG05
Кучеев С.И. Переключение ориентации нематика обусловленное диффузией фосфолипида в МДП структуре.
Научные ведомости Белгородского государственного университета. Математика. Физика. 2016;27(248)45:115–120.
Захвалинский В.С., Кучеев С.И., Межаков Н.Н., Перервенко Э.О., Пилюк Е.А. Ионная адсорбция и ориентация нематика на карбиде кремния в нематической ячейке. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Математика. Физика. 2014;25(196)37:138-142.
Hajmirzaheydarali M., Sadeghipari M., Akbari M., Shahsafi A., Mohajerzadeh S. Nano-textured high sensitivity ion sensitive field effect transistors. Journal of Applied Physics. 2016;119:054303-054311. DOI:10.1063/1.4940915
Jang HJ., Cho WJ. Fabrication of high performance ion-sensitive field-effect transistors using an engineered sensing membrane for bio-sensor application. Japanese Journal of Applied Physics. 2012;51:02BL05-02BL09. DOI:10.1143/JJAP.51.02BL05
Choudhary A., George TF., Li G. Conjugation of nanomaterials and nematic liquid crystals for futuristic applications and biosensors. Biosensors. 2018;8:69-86. DOI:10.3390/bios8030069
Валетова Е.А., Колесников Д.А., Кучеев С.И. Адсорбция и переориентация нематика на наноразмерной углеродной плёнке, индуцированная парами органических растворителей. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Математика. Физика. 2017;50(1):64–72.
Lyubchenko Yu. Direct AFM visualization of the nanoscale dynamics of biomolecular complexes. Journal of Physics D: Applied Physic. 2018;51:403001-403018. DOI: 10.1088/1361-6463/aad898
Kim J., Choi MH., Jung GE., Ferhan AR., Cho NJ., Cho SJ. Dimensional comparison between amplitude-modulation atomic force microscopy and scanning ion conductance microscopy of biological samples. Japanese Journal of Applied Physics. 2016;55:08NB18-08NB23. DOI:10.7567/JJAP.55.08NB18
Blinov L.M., Chigrinov V.G. Electrooptic Effects in Liquid Crystal Materials. New York: Springer; 1993. 464 p.
Кучеев С.И., Тучина Ю. С. О возможности контролируемой ориентации нематического жидкого кристалла на кремнии, обработанном фокусированным пучком ионов Ga. Журнал технической физики. 2010;80(6):131-134. DOI:10.1134/S1063784210060253
Гончаров И.Ю., Колесников Д.А., Кучеев С.И., Омельченко Е.И., Тучина Ю.С. Обеднение кремния, облученного фокусированным пучком ионов Ga в структуре Si/нематик/электрод. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Математика. Физика. 2012;23(142)29:122-127.
Hoffman A., Andrienko I., Jamieson DN., Prawer S. Electron trapping and detrapping in ion-beam-damaged diamond surfaces. Applied Physics Letters. 2005;86:044103-044106.
Рау Э.И., Татаринцев А.А., Зыкова Е.Ю., Иваненко И.П., Купреенко С.Ю., Миннебаев К.Ф., Хайдаров А.А. Электронно-лучевая зарядка диэлектриков, предварительно облученных ионами и электронами средних энергий. Физика твердого тела. 2017;59(8):1504-1513.
Cornet N., Goeuriot D., Guerret-Piecourt C., Juve D., Treheux D., Touzin M., Fitting HJ. Electron beam charging of insulators with surface layer and leakage currents. Journal of Applied Physics. 2008;103:064110-064123.
Schuegraf KF., Hu C. Metal–oxide–semiconductor field effect transistor substrate current during Fowler Nordheim tunneling stress and silicon dioxide reliability. Journal of Applied Physics. 1994;76:3695–3700. DOI:10.1063/1.357438
References
Muller R., Kamins T. Device electronics for integrated circuits. New York, Wiley; 1986. 433 р.
Huang Y., Bhowmik A., Bos PJ. Characterization of ionic impurities adsorbed onto a 50 SiOx alignment film. Japanese Journal of Applied Physics. 2012;51:031701-031711. DOI: 10.1143/JJAP.51.031701
Choi J., Lee HH., Ahn J., Seo SH., Shin JK. Differential-mode biosensor using dual extended gate metal oxide semiconductor field effect transistors. Japanese Journal of Applied Physics. 2012;51:06FG05-06FG10. DOI: 10.1143/JJAP.51.06FG05
Kucheev SI. Pereklucheniye orientatsiyi nematica obuslovlennoe diffuziyey fosfolipida v MDP strukture [Switching orientation of nematic due to phospholipid diffusion in the MIS structure]. Belgorod State University Scientific bulletin. Mathem. Physics. 2016;27(248)45:115-120. (In Russian)
Zahvalinski VS., Кucheev SI., Меzhakov NN., Perervenko EО., Piluk ЕА. Ionnaya adsorbsiya i orientasiya namatica na karbite kremiya v nematicheskoi yacheike [The ionic adsorption and the orientation of the nematic on the silicon carbide in the nematic cell]. Belgorod State University Scientific Bulletin. Mathem. Physics. 2014;25(196)37:138-142. (In Russian)
Hajmirzaheydarali M., Sadeghipari M., Akbari M., Shahsafi A., Mohajerzadeh S. Nano-textured high sensitivity ion sensitive field effect transistors. Journal of Applied Physics. 2016;119:054303-054311. DOI:10.1063/1.4940915
Jang HJ., Cho WJ. Fabrication of high performance ion-sensitive field-effect transistors using an engineered sensing membrane for bio-sensor application. Japanese Journal of Applied Physics. 2012;51:02BL05-02BL09. DOI:10.1143/JJAP.51.02BL05
Choudhary A., George TF., Li G. Conjugation of nanomaterials and nematic liquid crystals for futuristic applications and biosensors. Biosensors. 2018;8:69-86. DOI:10.3390/bios8030069
Valetova EA., Kolesnikov DA., Kucheev SI. Adsorbtsiya i pereorientatsiya nematika na nanorazmernoy uglerodnoy plyonke, indutsirovannaya parami organicheskih rastvoriteley [Adsorption and reorientation of a nematic on a nanoscale carbon film induced by vapors of organic solvents]. Belgorod State University Scientific bulletin. Mathem. Physics. 2017;50(1):64-72. (In Russian)
Lyubchenko Yu. Direct AFM visualization of the nanoscale dynamics of biomolecular complexes. Journal of Physics D: Applied Physic. 2018;51:403001-403018. DOI: 10.1088/1361-6463/aad898
Kim J., Choi MH., Jung GE., Ferhan AR., Cho NJ., Cho SJ. Dimensional comparison between amplitude-modulation atomic force microscopy and scanning ion conductance microscopy of biological samples. Japanese Journal of Applied Physics. 2016;55:08NB18-08NB23. DOI:10.7567/JJAP.55.08NB18
Blinov LM., Chigrinov VG. Electrooptic Effects in Liquid Crystal Materials. New York: Springer; 1993. 464 p.
Kucheev SI., Tuchina YuS. On the control of the nematic orientation on the silicon surface processed by a focused gallium ion beam. Technical Physics. 2010;55(6):883–886. DOI: 10.1134/S1063784210060253
Goncharov IYu., Kolesnikov DA., Kucheev SI., Omelchenko ЕI., Tuchina YuS. Obednenie kremniya, obluchennogo fokusirovannim puchkom ionov Ga v strukture Si/nematik/electrod[Deplation of silicon treated by Ga focused ion beam in Si/nematic/electrod structure]. Belgorod State University Scientific bulletin. Mathem. Physics. 2012;23(142)29:122-127. (In Russian)
Hoffman A., Andrienko I., Jamieson DN., Prawer S. Electron trapping and detrapping in ion-beam-damaged diamond surfaces. Applied Physics Letters. 2005;86:044103-044106.
Rau EI., Tatarintsev AA., Zykova EYu., Ivanenko IP., Kupreenko SYu., Minnebaev KF., Khaidarov AA. Electron-beam charging of dielectrics preirradiated with moderate-energy ions and electrons. Physics of the Solid State. 2017;59(8):1526–1535. DOI:10.21883/FTT.2017.08.44749.460
Cornet N., Goeuriot D., Guerret-Piecourt C., Juve D., Treheux D., Touzin M., Fitting HJ. Electron beam charging of insulators with surface layer and leakage currents. Journal of Applied Physics. 2008;103:064110-064123.
Schuegraf KF., Hu C. Metal–oxide–semiconductor field effect transistor substrate current during Fowler Nordheim tunneling stress and silicon dioxide reliability. Journal of Applied Physics. 1994;76:3695–3700. DOI:10.1063/1.357438
Просмотров аннотации: 0
Поделиться
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Copyright (c) 2026 Прикладная математика & Физика
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
