Научная тема: «РАДИАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В КРЕМНИЕВЫХ НАНОСТРУКТУРАХ»
Специальность: 01.04.07
Год: 2014
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1. Радиационные методы являются эффективным технологическим приемом для создания кремниевых наноструктур, способных проявлять новые либо улучшенные ранее известные потребительские возможности:
  • с помощью ионного синтеза с использованием эффекта самоорганизации возможно создавать высокоэффективные источники люминесценции, способные работать без охлаждения (в частности излучатели на длине волны 1,54 мкм на квантовых точках SiGe);
  • структурные дефекты - стержнеобразные кластеры, состоящие из междоузельных атомов кремния («rod like defects»), проявляют высокую эффективность инфракрасной люминесценции, ранее не известную для кремниевых излучателей.

Таким образом, радиационные методы показывают способность быть эффективным инструментом «дефектной инженерии».

2. Накопление радиационных дефектов приводит (при переходе к наноразмерным объектам) к принципиальному изменению свойств кристаллического кремния и проявлению новых эффектов:

  • проявлению пластичности при облучении фокусированным ионным пучком;
  • возможности перемещения профиля распределения внедренных примесных атомов с выходом их на облучаемую поверхность и формированию на ней упорядоченных структур.

3. Кремниевые наноструктуры проявляют экстремальную радиационную стойкость, которая наступает при уменьшении их размера ниже фиксированного порога. Величина этого порога зависит от состояния поверхности нанообъекта.

4. Физическая модель, объясняющая радиационную стойкость кристаллических нанообъектов, базируется на особенностях поведения ближних и дальних пар Френкеля: в пределах нанообъекта любые пары Френкеля ведут себя как ближние пары, то есть демонстрируют максимальную способность к аннигиляции.

5. Наиболее эффективными методами исследования и измерения параметров наноструктур являются радиационные методы, в частности рентгеновские рефлектометрия, дифрактометрия, малоугловое рассеяние. Эти методы демонстрируют возможность экспрессной реализации, особенно с применением новых компьютерных подходов к обработке результатов измерений. Радиационные методы измерений позволяют исследовать и измерять параметры одиночных нанообъектов.

6. Адекватное и достоверное получение информации о составе, размерах и других параметрах нанообъектов требует применения комплекса методов, базирующихся на использовании взаимодополняющих приборов и устройств.

Список опубликованных работ
1.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Самоорганизованные наноразмерные структуры на поверхности и в объеме полупроводников. – Алматы: Издательство «LEM». – 2002. – 192 с.

2.Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Формирование нитридных слоев в различных материалах с помощью ионного синтеза // Сборник научных трудов «Проблемы науки России и Казахстана на стыке тысячелетия». – Челябинск. – 2002. – С.36-42.

3.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Классификация гетероструктур и механизмы самоорганизации // Вестник Костанайской социальной академии. – 2003. – №4. – С.113-117.

4.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Физические основы радиационной стойкости приборов и интегральных схем на кремнии // Докл. межд. науч.-практ. конф. «Снежинск и наука 2003. Современные проблемы атомной науки и техники». – Снежинск, Россия. – 2003. – С.233.

5.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Самоорганизация в облученных материалах // Докл. IV межд. конф. «Ядерная и радиационная физика». – Алматы, Казахстан. – 2003. – С. 213-214.

6.Апрелов С.А., Гайдуков Т.И., Герасименко Н.Н., Ланцова О.Ю., Павлюченко О.Н., Медетов Н.А. Фрактальный анализ самоорганизованных наноструктур в облученных полупроводниках // Докл. межд. междисципл. симпоз. «Фракталы и прикладная синергетика». – Москва, Россия. – 2003. – С.302-303.

7.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Формирование наноразмерных структур в кремнии путем внедрения ионов германия // Научный журнал Министерства образования и науки Республики Казахстан «Поиск. Серия естественно-техническая». – 2004. – №1. – С.190-195

8.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Образование собственных нанокристаллов в монокристаллическом кремнии // Вестник Казахского национального технического университета. – 2003. – № 3-4. – С.287-289

9.Герасименко Н.Н., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Фрактальный анализ упорядоченности поверхностных микроструктур // Научный журнал Министерства образования и науки Республики Казахстан «Поиск. Серия естественно-техническая». – 2004. – №4. – С. 156-162

10.Апрелов С.А., Гайдуков Г.Н., Герасименко Н.Н., Медетов Н.А. Фрактальный анализ упорядоченности поверхностных микроструктур // Известия вузов. Электроника. – 2005. – №2. – С.25-31.

11.Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Джаманбалин К.К. Наноструктуры, формируемые ионными пучками // I Всероссийская конференция «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». – Нижний Новгород, Россия – 2006.

12.Aprelov S.A., Gerasimenko N.N., Medetov N.A. Fractal analysis of self-organized structures in implanted semiconductors // Abstracts of 15th International Conference on Ion Beam Modification of Materials. – Taormina, Italy. – 2006.

13.Aprelov S.A., Gerasimenko N.N., Medetov N.A.. Why the F+ Ion implantation can stop boron diffusion in Si? // Abstracts of 15th International Conference on Ion Beam Modification of Materials. – Taormina, Italy. – 2006.

14.Aprelov S.A., Gerasimenko N.N., Medetov N.A. Fractal analysis of self-organized structures in implanted semiconductors // Тезисы докл. 6 межд. уральского семинара «Радиационная физика металлов и сплавов». – Снежинск, Россия. – 2005. – C.116.

15.Герасименко Н.Н., Путиев И.Т., Джаманбалин К.К., Медетов Н.А. Физические основы радиационной технологии полупроводников. Учебное пособие. – Костанай, Казахстан, – 2003. – 272 с.

16.Герасименко Н.Н., Медетов Н.А. Ионная имплантация для создания наноразмерных структур // Тезисы докл. межд. совещания «Микро и нанотехнологии с использованием пучков ионов, ускоренных до малых и средних энергий». – Обнинск, Россия. – 2007.

17. Герасименко Н.Н., Медетов Н.А. Ионная имплантация для создания наноразмерных структур // Тезисы докл. 7 межд. уральского семинара «Радиационная физика металлов и сплавов». – Снежинск, Россия – 2007. – С.126-127.

18.Gerasimenko N., Smirnov D., Medetov N. Radiation Hardness of Semiconductor Nanostructures // Abstracts of 16th International Conference on Ion Beam Modification of Materials. – Dresden, Germany. – 2008. – P.202.

19.Смирнов Д.И., Герасименко Н.Н., Медетов Н.А. Радиационная стойкость наноструктур // Межд. науч.-техн. конф. «Микроэлектроника и наноинженерия – 2008» – Зеленоград, Москва, Россия. – 2008.

20.Seleznev D., Kropachev G., Gerasimenko N., Kozlov A., Kuibeda R., Petrenko S., Kulevoy T., Zaporazhan O., Medetov N. ITEP MEVVA Ion Beam for Rhenium Silicide Production // Abstracts 13th International Conference on Ion Sources. – Gatlinburg, Tennessee, USA. – 2009. – P.161

21.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А. Радиационная стойкость наноструктур // Тезисы докл. 8 межд. уральского семинара «Радиационная физика металлов и сплавов». – Снежинск, Россия. – 2009. – C.72-73.

22.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А., Мамайкин А.В. Радиационная стойкость наноструктур // Материалы межд. науч.-техн. конф. «Микро- и нанотехнологии в электронике». – Нальчик, Россия. – 2009. – C.15

23. Kulevoy T., Gerasimenko N., Seleznev D., Kropachev G., Kozlov A., Kuibeda R., Yakushin P., Petrenko S., Medetov N., Zaporozhan O. ITEP MEVVA ion beam for rhenium silicide production // Review of Scientific Instruments. – 2010. – V.81. – 02B905

24. Карташов Д.А., Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Турьянский А.Г., Цехош В.И. Эффективность генетического алгоритма при анализе данных рентгеновской рефлектометрии // Известия вузов. Электроника. – №3(83). – 2010 – C.74-78. Kartashov D.A., Gerasimenko N.N., Medetov N.A., Tur’yansky A.G., Tsekhosh V.I. Performance of the Genetic Algorithm in X-ray Reflectometry Data Analysis // Russian Microelectronics. – 2011. – V. 40. – № 7. – P. 526-528.

25.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А., Мамайкин А.В. Радиационная стойкость наноструктур // Тезисы докл. VII межд. конф. «Кремний – 2010». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С.134.

26.Герасименко Н.Н., Кулевой Т.В., Запорожан О.А., Медетов Н.А., Якушин П.Е. Ионный синтез силицидов рения // Тезисы докл. VII межд. конф. «Кремний – 2010». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С.173.

27.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А., Мамайкин А.В. Рентгеновские методы исследования микро- и наноэлектронных структур на основе кремния // Тезисы докл. VII межд. конф. «Кремний – 2010». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С.221.

28.Герасименко Н.Н., Карташов Д.А., Медетов Н.А., Орлов Р.С. Программа расчета рентгеновских рефлектограмм на видеокартах NVidia с технологией CUDA // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010615187. Российская Федерация. Заявка №2010613431. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 11.08.2010.

29.Герасименко Н.Н., Чамов А.А., Медетов Н.А., Ханин В.А.. Особенности формирования рельефа при травлении кремния фокусированным ионным пучком // Письма в ЖТФ. – 2010 – Т.36. – №21. – С.38-45. Gerasimenko N.N., Chamov A.A., Medetov N.A., and Khanin V.A. Specific Features of Relief Formation on Silicon Etched by a Focused Ion Beam. // Technical Physics Letters. – 2010. – V.36. – №.11. – P. 991–993.

30.Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Мамайкин А.В. Радиационная стойкость наноструктур // Труды межд. науч.-техн. конф. и молодежной школы-семинара «Нанотехнологии-2010». Часть 1. – Дивноморское, Россия. – 2010. – С.253-254

31.Герасименко Н.Н., Карташов Д.А., Медетов Н.А., Орлов Р.С. Компьютерные методы обработки результатов рентгеновских измерений параметров наноструктур // Труды межд. науч.-техн. конф. и молодежной школы-семинара «Нанотехнологии-2010». Часть 2. – Дивноморское, Россия. – 2010. – С.242-244

32.Gerasimenko N., Kulevoy T., Yakushin P., Seleznev D., Medetov N., Zaporozhan O. Silicide formation by pulse high Current Rhenium Ion Beam // Abstracts of 17th International Conference on Ion Beam Modification of Materials. – Montreal, Canada – 2010. – P.59.

33. A.Chamov, N.Gerasimenko, V.Khanin, N.Medetov. Formation of periodical relief during FIB processing of Si // Abstracts of 17th International Conference on Ion Beam Modification of Materials. – Montreal, Canada – 2010. – P.86.

34. Карташов Д.А., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Орлов Р.С., Иващенко О.В. Повышение эффективности вычислений результатов двухволновой рентгеновской рефлектометрии многослойных структур при использовании графических процессоров и технологии CUDA // Электронный журнал «Труды МАИ». – 2010. – № 40 (www.mai.ru/science/trudy/)

35.Gerasimenko N.N., Kartashov D.A., Medetov N.A. Genetic algorithm, bees algorithm and extended bees algorithm efficiency comparison for X-ray reflectogram decoding application // Eurasian Physical Technical Journal. – 2010. – V.7. – №.1(13). – P. 51-55.

36.Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Чамов А.А., Ханин В.А. Особенности формирования рельефа при травлении кремния фокусированным ионным пучком // Материалы 7-й межд. науч. конф. «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент». – Караганда, Казахстан. – 2010. – С.103-107.

37.Карташов Д.А., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Орлов Р.С. Обработка результатов рентгеновской рефлектометрии многослойных структур с реализацией параллельных вычислений на графических процессорах // Материалы 7-й межд. науч. конф. «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент». – Караганда, Казахстан. – 2010. – С.131-136.

38.Герасименко Н.Н., Чамов А.А., Медетов Н.А., Ханин В.А. Образование периодического рельефа при травлении кремния фокусированным ионным пучком // Тезисы докл. III Всеросс. конф. «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С. 98-99

39.Герасименко Н.Н., Кулевой Т.В., Якушин П.Е., Селезнев Д.Н., Медетов Н.А., Запорожан О.А. Формирование силицида рения импульсным ионным пучком высокой плотности // Тезисы докл. III Всеросс. конф. «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С. 100-101

40.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А. Возможности исследования имплантированных структур на многофункциональном рентгеновском комплексе «X-ray MiniLab» // Тезисы докл. III Всеросс. конф. «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С. 144-145

41.Карташов Д.А., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Орлов Р.С. Компьютерные методы обработки результатов рентгеновских измерений параметров наноструктур // Тезисы докл. III Всеросс. конф. «Физические и физико-химические основы ионной имплантации». – Нижний Новгород, Россия. – 2010. – С.145-147

42.Медетов Н.А., Карташов Д.А., Орлов Р.С. Реализация параллельных вычислений по технологии CUDA для обработки результатов относительной двухволновой рентгеновской рефлектометрии многослойных структур // Вестник науки Костанайского социально-технического университета – 2010. – №3. – С.279-287.

43.Карташов Д. А., Медетов Н. А., Смирнов Д. И., Орлов Р. С. Увеличение производительности компьютерных вычислений рентгеновских рефлектограмм // Вестник Карагандинского государственного университета. Серия «Физика». – 2010. – №4(60). – С.72-78

44.Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Смирнов Д.И. Радиационные методы в нанотехнологиях // Сборник трудов I межд. конф. «Инновационные технологии. Реальность и перспективы». – Курчатов, Казахстан. – 2010. – С.12-34.

45.Карташов Д.А., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Орлов Р.С.. Влияние предварительного преобразования экспериментальных данных на точность результатов обработки рентгеновских рефлектограмм // Известия вузов. Электроника. – 2011. – №3(89). – С.82-88. Kartashov D.A., Medetov N.A., Smirnov D.I., Orlov R.S. Effect of the Preliminary Transformation of Experimental Data on the Accuracy of Results of Processing X-Ray Reflectograms // Russian Microelectronics. – 2012. – V. 41. – №7. – P. 437-442.

46.Герасименко Н.Н., Рыгалин Б.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А. Радиационные методы в нанотехнологиях // Труды VIII межд. конф. «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов». – Курск, Россия. – 2011. – С. 88-109

47.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Турьянский А Г., Медетов Н.А. Использование многофункционального рентгеновского рефлектометра для анализа твердотельных структур микро- и наноэлектроники // Известия Вузов. Электроника. – 2011 – № 5(91). – C. 99-106.

48.Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Смирнов Д.И.. Учебное пособие по дисциплине «Перспективные направления наноэлектроники», - М.: МИЭТ. – 2011. – 112 с.

49.Мухамедшина Д.М., Бейсенханов Н.Б., Мить К.А., Дмитриева Е.А. Медетов Н.А. Применение термических и плазменных обработок для модификации свойств тонких пленок SnO2 // Перспективные материалы. – 2012. – №1.– C.35-42

50.Медетов Н. А., Карташов Д. А., Смирнов Д. И., Орлов Р. С. Компьютерные методы обработки результатов рентгеновского анализа наноразмерных структур // Тезисы докл. VII нац. конф. “Рентгеновское, синхротронное излучения, нейтроны и электроны для исследования наносистем и наноматериалов. Нано-Био-Инфо-Когнитивные технологии - 2011”. – Москва, Россия. – 2011. – C.549

51.Смирнов Д.И., Герасименко Н.Н., Турьянский А.Г., Медетов Н.А. Многофункциональный рентгеновский комплекс как универсальный инструмент исследования нано- и микроэлектронных структур // Тезисы докл. VII нац. конф. “Рентгеновское, синхротронное излучения, нейтроны и электроны для исследования наносистем и наноматериалов. Нано-Био-Инфо-Когнитивные технологии - 2011”. – Москва, Россия. – 2011. – C.511

52.Medetov N.A. The study of the composition of the natural nanostructured material - chrysotile asbestos // Eurasian Physical Technical Journal. – 2012. – V.9. – №2(18). – P. 38-42

53.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Медетов Н.А., Запорожан О.А. Влияние размерных эффектов на радиационную стойкость нанокристаллических материалов // Известия Вузов. Электроника. – 2013. – №6. – С. 31-38.

54.Смирнов Д.И., Гиниятуллин Р.М., Зюльков И.Ю., Медетов Н.А., Герасименко Н.Н. Проблемы измерения параметров элементов и структур современной микро- и наноэлектроники на примере диффузионно-барьерных структур TiN/Ti // Письма в ЖТФ. – 2013. – Т.39. - № 14. – С. 34-42. Smirnov D.I., Giniyatyllin R.M., Zyul’kov I.Yu., Medetov N.A., Gerasimenko N.N. Problems in Measurements of Parameters of Elements and Structures in Modern Micro_ and Nanoelectronics Considering TiN/Ti Diffusion Barrier Structures As an Example // Technical Physics Letters. – 2013. – V. 39. – № 7. – P. 640–643

55.Герасименко Н.Н., Михайлов А.Н., Козловский В.В., Запорожан О.А., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Павлов Д.А., Бобров А.И.. Структура и люминесценция кремния, облученного протонами // Перспективные материалы. – 2013. – №8 – С. 18-23.

56.Герасименко Н.Н., Турьянский А.Г., Cherner Y., Медетов Н.А., Смирнов Д.И. Организация удаленного массового доступа к уникальному оборудованию, сопряженному с виртуальной обучающей системой // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. – 2013. – №2. – С.44-51

57.Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И., Турьянский А.Г., Медетов Н.А.. Рентгеновские методы исследования в микро- и наноэлектронной технологии // Труды X межд. науч. конф. «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов». – Алматы, Казахстан. – 2013. – С.285-296.