Особенности формирования органического полиэлектролитного слоя на освещаемой полупроводниковой подложке

Представлены результаты исследования процессов, происходящих при формировании гибридной структуры Si/SiO$_2$/полиэтиленимин в условиях фотостимуляции полупроводниковой подложки при адсорбции на неё полиэтиленимина. Целью работы являлось определение закономерностей формирования органического полиэлектролитного слоя на освещаемой полупроводниковой подложке и описание электронных процессов в гибридной структуре, ответственных за параметры полученного покрытия. Особенностью применяемого подхода был учет изменения зарядового состояния границ структуры Si/SiO$_2$/полиэтиленимин за счет освещения и учет влияния заряда уже иммобилизованных полиэлектролитных молекул. Таким образом, в разработанной модели фотостимулированной адсорбции полиэлектролитов на полупроводник учтено взаимовлияние подложки и адсорбированного слоя, что нашло отражение в расчете кинетики адсорбции полиэтиленимина на полупроводниковую подложку Si/SiO$_2$/. Для верификации модели при расчетах использовались экспериментально полученные значения поверхностного потенциала на каждом из этапов создания гибридной структуры. Получена зависимость изменения толщины покрытия из полиэлектролитных молекул, осажденного на поверхности подложек p-Si и n-Si от времени фотостимулированного осаждения. Показано, что с увеличением времени освещения во время адсорбции уменьшение толщины слоя полиэтиленимина происходит по экспоненциальному закону. Результат объяснен одновременным протеканием процессов фотогенерации носителей заряда, их дрейфа в слой SiO$_2$ под действием электрического поля катионных молекул, а также характеристическими временами этих процессов. Наблюдаемые экспериментально сглаживание рельефа слоя полиэтиленимина и уменьшение его эффективной толщины при фотостимулированной адсорбции на фоточувствительную полупроводниковую подложку соответствуют модельным представлениям о зависимости толщины полиэлектролитного покрытия от эффективного заряда на поверхности подложки. Результаты исследования полезны для понимания механизмов и закономерностей формирования органического полиэлектролитного слоя на освещаемой полупроводниковой подложке и способствуют совершенствованию технологий создания функциональных слоев гибридных структур «полупроводник – органическое покрытие».