Морфология и структура поверхности на начальных стадиях роста пленок GeSi и GeSiSn на Si(100)

• Автор: Тимофеев, Вячеслав Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Синтез и применение наногетероструктур на основе материалов ве-вьви (обзор литературы)
1.1. Се/81 гетероструктуры с квантовыми точками Се
1.2. Применение ве/в! гетероструктур с квантовыми точками ве в фотоприемных устройствах
1.3. Новый класс фотонных материалов вГСе-вп и перспективы их применения в оптоэлектронике
1.3.1. Электроннные и оптические свойства пленок Се|.у8пу
1.3.2. Независимая регулировка постоянной решетки и ширины запрещенной зоны в пленках Сеьх^хБпу
1.3.3. Применение пленки растянутого ве в гетероструктурах ОеЛЗе^Бпу, Ое/Ое1.х_у81х8пу
1.3.4. Интеграция соединений АШВУ и АИВУ1 с через буферный слой Ое818п
1.3.5. Сплав 818п в телекоммуникациях
1.3.6. Сплавы, обогащенные Се, для квантовых фотонных применений
1.4. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), как метод получения тонких пленок
1.4.1. Кинетика поверхностных процессов при эпитаксиальном росте
1.4.2. Механизмы роста эпитаксиальных плёнок
1.5. Эпитаксия ве на поверхности 81(100)
1.5.1. Структура поверхности 81(100)
1.5.2. Кинетические процессы, возникающие при осаждении ве на Б
1.5.3. Поверхностная сегрегация и объемная диффузия
1.5.4. Релаксация напряжений до начала ЗБ роста
1.5.5. Образование трехмерных островков и фасетирование
1.5.6. Релаксация параметра решетки в процессе гетероэпитаксиального роста
1.5.7. Определение начала перехода от двумерного к трехмерному росту путем записи и обработки картины ДБЭ
1.5.8. Эффекты самоорганизации, размер и плотность островков в системах Ое/81, Се/Оех811.х/81, Ое1.х8пх/
Глава 2. Методика проведения экспериментов
2.1. Дифракция быстрых электронов (ДБЭ)
2.2. Экспериментальная установка молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь»
2.2.1. Электронно-лучевой испаритель
2.2.2. Дифрактометр быстрых электронов
2.2.3. Кварцевый измеритель толщины
2.3. Подготовка образцов
2.4. Сканирующая туннельная микроскопия структур

2.5. Просвечивающая электронная микроскопия
Глава 3. Влияние температуры и скорости роста на критическую толщину переходов 20-30 и йиГйоте, наблюдаемых при росте Се на 81(100)
3.1. Введение
3.2. Установление зависимости критической толщины переходов 20-30 и йиГйоте от температуры и скорости роста
Глава 4. Начальные стадии роста гетерокомпозиций Се/Се81/81, Се/Се81/Се и Се81/81
4.1. Введение
4.2. Исследование роста ве на поверхности слоя СелЗц.*
4.3. Начальные стадии роста пленок Се^ц.* на
Глава 5. Исследование морфологии и структуры пленок Сеьхвпх и Се1.х.у81Л8п}
5.1. Введение
5.2. Начальные стадии роста пленок Се^Бщ на кремнии
5.3. Начальные стадии роста пленок Се^х^^вПу на кремнии
Заключение
Список цитированной литературы
Список работ автора по теме диссертации

Основные использованные сокращения
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
МЛГФЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия из газофазных источников
ДБЭ - дифракция быстрых электронов
КТ - квантовая точка
ИК - инфракрасный
ГФЭ - газофазная эпитаксия
ДН - дислокация несоответствия
МС - монослой
СТМ - сканирующая туннельная микроскопия ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия ДВЛ - димерная вакансионная линия ACM - атомно-силовая микроскопия ЭЛИ - электронно-лучевой испаритель
Основные использованные обозначения
Сш1=Сц, Cu22=Ci2 - компоненты тензора упругих постоянных
е - деформация сжатия в плоскости роста
5 - масштаб взаимодействия пленки с подложкой
Yûe, Ysi - поверхностные энергии пленок Ge и Si
Fêlas - упругая энергия пленки
ДFе1 as - изменение упругой энергии при переходе от псевдоморфной пленки к трехмерному островку
AFSurf- изменение поверхностной энергии при переходе 2D-3D z(0) - коэффициент остаточной упругой энергии островка dc,e. doesi - толщина пленки Ge и слоя твердого раствора GeSi п - плотность трехмерных островков на поверхности R - средний размер островка

инфракрасном диапазоне длин волн и это приводит к практической реализации полупроводниковых лазеров, быстродействующих модуляторов (~ГГц) и чувствительных фотоприемников, основанных в целом на материалах IV группы.
1.4. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), как метод получения тонких пленок
Процесс молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) заявил о себе, как об одном из методов получения квантовых точек. Суть метода молекулярно-лучевой гомоэпитаксии состоит в том, что на атомарно чистую и гладкую пластину кристаллического вещества, ориентированную по какому-нибудь направлению, осаждается поток молекул того же вещества. Метод МЛЭ основан на способности осажденных атомов образовывать твердую фазу на поверхности пластины, повторяющую структуру основного кристалла. В случае осаждения на пластину атомов другого вещества говорят о гетероэпитаксии.
Молекулярно-лучевая эпитаксия представляет собой исключительно гибкую тонкопленочную технологию выращивания монокристаллических слоев с контролем толщины на уровне атомных размеров, позволяющую создавать новые структуры и приборы для решения различных задач. Эпитаксия - это процесс наращивания на подложку монокристаллического слоя эпитаксиальной пленки, повторяющего структуру подложки и ее кристаллографическую ориентацию.
В первые годы развития МЛЭ исследования были направлены на выяснение процесса роста простых полупроводниковых материалов Б і и Се. В частности, в 1941 г. Шокли и Пирсон, пытаясь создать полевые тонкоплёночные усилители, использовали напылённые плёнки ве, Бі и меди. Напыленные пленки халькогенидов свинца и олова исследовались весьма широко уже с 40-х годов, хотя более совершенная эпитаксия была достигнута лишь в 1964 году, когда было продемонстрировано выращивание эпитаксиальных пленок РЬБ на кристалле ИаС1 с помощью молекулярных пучков, создаваемых эффузионными ячейками. Эту работу, по-видимому, и следует считать предвестником современной техники МЛЭ.
МЛЭ — один из совершенных методов получения тонких плёнок, обеспечивающий предельно высокое качество, как самих плёнок, так и границ раздела между ними; тем самым