Влияние типа проводимости и уровня легирования кристаллов кремния на размеры каналов пор, формирующихся в них при анодном травлении в растворах плавиковой кислоты

Обсуждены причины разнонаправленного влияния изменений концентраций свободных носителей заряда в кристаллах кремния $p$- и $n$-типа проводимости на поперечные размеры пор, образующихся в них в результате анодного травления в растворах плавиковой кислоты, а также влияния на размер пор плотности анодного тока. Наблюдаемые зависимости объясняются исходя из представлений об электрохимическом порообразовании в кристаллах полупроводников, как о самоорганизующихся кооперативных процессах, сопровождающихся инжекцией электронов из области химической реакции на фронте продвижения пор. Различия в размерах пор, формирующихся при одинаковых плотностях тока в кристаллах, различающихся типом и концентрациями свободных носителей заряда, связываются с эффективной температурой фронта кооперативной химической реакции на дне прорастающих пор. Эта температура, в свою очередь, коррелирует с величиной плотности мощности тепловой энергии, выделяемой в приповерхностной области травящегося кристалла либо вследствие рекомбинационных процессов, для полупроводника $p$-типа проводимости, либо процессов прямой или опосредованной передачи энергии горячих электронов колебаниям решетки в случае полупроводника $n$-типа проводимости. Проведены расчеты характерных времен релаксации инжектируемых неравновесных электронов в зависимости от концентраций основных носителей заряда в кристаллах кремния обоих типов проводимости и соответствующих им толщин областей релаксационного энерговыделения. Выявленные закономерности концентрационных изменений плотности мощности тепловыделения в прифронтальной области травящихся кристаллов кремния $p$- и $n$-типа проводимости хорошо согласуются с наблюдаемыми изменениями размеров прорастающих в них пор.