Динамика поверхностных процессов в условиях молекулярно-пучковой эпитаксии соединений A3 B5

• Автор: Алексеев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I
Исследование поверхности полупроводников А3В5 при выращивании их методом МПЭ
1.1 Свойства (001) - ориентированной поверхности СаАв и других полупроводников А3В5.
1.1.1. Поверхностные фазовые диаграммы.
1.1.2 Результаты исследования структуры реконструированной поверхности.
1.2 Использование дифракции быстрых электронов на отражение для исследования поверхности полупроводников А3В5.
1.2.1 Осцилляции интенсивности ДБЭ.
1.2.2 Анализ структуры растущей поверхности в условиях МПЭ.
1.2.3 Исследования шероховатости поверхности ваАз(001).
1.3 Термодинамические факторы в МПЭ.
1.3.1 Применимость термодинамического подхода в условиях МПЭ.
1.3.2 Термическое травление полупроводников А3В5 в вакууме.
1.3.3 Образование жидкой фазы на поверхности полупроводников А3В5.
1.4 Выводы
Глава II
Постановка экспериментов и экспериментальные методики.
11.1 Конструктивные и функциональные особенности установки МПЭ ЭП1203.
II. 1.1 Структура установки ЭП1203.
II. 1.2 Особенности контроля температуры поверхности подложки полупроводника в установке ЭП1203.
11.2 Методики подготовки, контроля состояния поверхности и калибровки потоков основных компонент, базирующиеся на ДБЭ.
11.2.1 Система регистрации интенсивности рефлексов ДБЭ.
11.2.2 Предварительная подготовка поверхности полупроводника перед загрузкой в установку МПЭ, контроль качества подготовки с помощью ДБЭ.
11.2.3 Удаление окисного слоя с поверхности подложки ваАз(001).
11.2.4 Калибровка потоков Єа и АІ по осцилляциям зеркального рефлекса ДБЭ.
11.2.5 Калибровка потока Ав4.
11.2.6 Калибровка температуры подложки, коррекция температурного сдвига при выращивании буферного слоя.
11.3 Выводы
Глава III
Экспериментальные исследования поверхности полупроводников А3В5 с помощью ДБЭ в условиях МПЭ.
Ш.1 Исследование многоуровневой кристаллизации в процессе эпитаксиального роста А1Ав(001) методом МПЭ.
III. 1.1 Модель многоуровневой кристаллизации в условиях роста методом МПЭ.
III. 1.2 Многоуровневая кристаллизация слоёв А/Ав на поверхности ЭаАз(001).
111.2 Исследование шероховатости поверхности ваАв(001).
III. 2.1 Экспериментальная процедура.
111.2.2 Сравнение зависимости интенсивности дифракции от температуры в статических условиях и в процессе эпитаксиального роста.
111.2.3 Зависимость уровня шероховатости поверхности от начальной реконструкции в процессе эпитаксиального роста.
Ш.З Исследование фазового перехода с(4х4)<>(2х4) на поверхности ЭаАв(001).
111.3.1 Промежуточные стадии структурного перехода с(4х4)<-Ц2х4) на поверхности ЭаАэ(001).
111.3.2 Модель поверхностной структуры с реконструкцией (2x1).
Ш.4 Выводы
количество экспериментов, необходимых для получения наиболее полезных сведений, поскольку они оперируют с минимальным набором параметров.
Хекингботтом [57,58] одним из первых сформулировал основные принципы применения термодинамики для описания процесса
молекулярно-пучковой эпитаксии. Основным его предположением является принцип локального равновесия. Он базируется на том обстоятельстве, что главную роль в процессе роста играет поверхностная диффузия. Действительно, по данным работы [59], в случае ваАв при 600°С атом галлия в течение примерно 1 с диффундирует по поверхности и сменяет около 10е мест, прежде чем встроиться в решетку. С другой стороны, согласно работе [60] самодиффузия Эа в ЭаАэ ничтожно мала (1.9-10'5 А за 1 с при 600°С). Иными словами в процессе роста методом МЛЭ ключевую роль играют явления в адсорбционном слое Однако следует отметить, что не все процессы в этом слое приходят к равновесию. В целом ряде реакций, таких как диссоциация молекулярных реагентов, кинетические аспекты могут играть ключевую роль.
Одной из первых работ, использующих термодинамический подход для описания роста полупроводников А3В5 в условиях МПЭ, была выполнена Секи и Кокиту [61]. В ней рассматривались равновесные давления десорбируемых компонент для получения зависимости скорости роста кристалла от температуры. Однако авторы [61] использовали некорректный баланс масс на поверхности, что приводило к значительной погрешности результатов расчётов для ряда соединений А3В5. Этот недостаток был исправлен в работах Шена и Шаттильона [62,63] где термодинамическая модель роста кристаллов приобрела свою окончательную форму. Как частный случай, авторы [62] рассмотрели