Процессы роста и свойства эпитаксиальных гетероструктур со слоями дифторидов никеля и кадмия

• Автор: Крупин, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
Введение
Положения, выносимые на защиту
Г лава 1. Обзор литературы
1.1 Основные свойства фторидов металлов второй группы
1.2 Основные свойства фторидов металлов группы железа
1.3 Гетероструктуры на основе фторидов
1.3.1 Особенности роста Са1?2 на 81(111) и на 81(001)
1.3.2 Эпитаксиальные слои Ссй^ и МпР2 на СаР
1.4 Оптические свойства гетероструктур на основе сверхрешеток СаР2:Ке/Сс1р
1.4.1 Нестационарные эффекты в фотолюминесценции
1.4.2 Спектроскопия кубического центра Еи3+ в объемном монокристалле С'аР
1.5 Метастабильные кристаллические фазы и фазовые переходы в дифторидах со структурой рутила
Глава 2. Методика эксперимента
2.1 Установка МЛЭ
2.1.1 Сверхвысоковакуумная система
2.1.2 Дифракция быстрых электронов
2.1.3 Компьютеризованная система управления установкой
2.1.4 Методики измерения толщины слоев
2.2 Физико-химическая подготовка подложек
2.3 Атомно-силовая микроскопия
2.3.1 Основные режимы при измерении топографии
2.3.2 Особенности проведения измерений в атмосферных условиях
2.3.3 Зонды и разрешающая способность микроскопа
2.4 Оптическая спектроскопия
2.5 Рентгеновская дифрактометрия
Глава 3. Процессы гетероэпитаксиального роста и формирование метастабильпой фазы в слоях >№2 на поверхности СаР2(1 11)
3.1 Структура и морфология поверхности слоя Сар2(111)
3.2 Эпитаксиальные соотношения на гетерогранице М1Р2/СаР2(1 11)
3.3 Рентгеновская дифрактометрия и идентификация метастабильной фазы
Глава 4. Особенности процессов эпитаксиального роста №Р2 на гофрированной поверхности СаР2(110)
4.1 Процессы монодоменизации структуры слоя КПР2 при одностадийном росте

4.1.1 Начальные стадии роста и эволюция картин дифракции
4.1.2 Кристаллическая структура и морфология поверхности
4.1.3 Моделирование процессов роста и монодоменизации структуры
4.2 Формирование однодоменной структуры при двухстадийном росте
4.2.1 Эволюция картины ДБЭ при формировании затравочного слоя
4.2.2 Особенности процессов роста >№2 на затравочном слое при различных
температурах
4.2.3 Анализ картин ДБЭ
4.2.4 Зависимость морфологии поверхности от угла падения молекулярного пучка
4.2.5 Рентгенодифракционные исследования
Глава 5. Процессы роста, кинетика и оптические свойства гетероструктур со слоями СаР2 и Сс1Р
5.1 Эпитаксиальные структуры Сс1Р2- СаГ
5.1.1 Начальные стадии роста слоев Сс1Р
5.1.2 Кинетические явления при формировании поверхности С<1Р
5.2 Структурная и морфологическая характеризация свсрхрешеток
5.3 Оптические эффекты в сверхрешетках СаР2:Еи/Сс1Р
5.3.1 Кинетические явления и спектроскопия центров Еи3+
5.3.2 Структура Я — и I— центров в сверхрешетках
Основные результаты и выводы
Список работ, вошедших в диссертацию
Список цитируемой литературы

Введение
В настоящее время трудно представить себе мир без таких распространенных устройств, как компьютеры, системы мобильной связи и прочие устройста, изготовленные с применением современных технологий. В последние годы техника такого плана становится все более дешевой и компактной. Основная причина этого заключается в поэтапном совершенствовании технологии изготовления элементов микроприборов: все меньше становятся размеры элементов, все быстрее скорости передачи данных. Возникают новые идеи в области материаловедения для существующих технологий, позволяющие влиять на свойства используемых материалов.
Одной из важнейших методик получения тонких пленок, необходимых для создания компьютерных элементов, является молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ). Она позволяет получать эпитаксиальные многослойные структуры с высоким кристаллическим качеством и с большой точностью выдерживать толщины слоев в широком диапазоне толщин от единиц монослоев до сотен нанометров.
Такие результаты достигаются путем создания и использования современного оборудования как в промышленных масштабах, так и путем усовершенствования уникальных установок МЛЭ силами самих исследователей и технологов. Разумеется, что ключевая роль в процессе усовершенствования технологии МЛЭ отводится компьютеризации для управления набором устройств и своевременного контроля получаемых результатов.
Использование в ростовых экспериментах высокотехнологичного оборудования и современных методов диагностики, включая источники синхротронного излучения, позволяет всесторонне изучать свойства эпитаксиальных и гетероэпитаксиальных структур, их границ раздела как в процессе роста, так и после завершения ростовых экспериментов. Кристаллическая структура выращенных методом МЛЭ нанообъектов может

[68], сделанной в группе автора, были установлены энергетические положения для терма 1'Р} для всех .1 и были проведены сравнения их с уже измеренными ранее некоторыми положениями, а также с расчетными положениями [69]. В работе использовался перестраиваемый лазер на красителях с Х=515 - 540 нм, измерения проводились при Т=5К. В сводной Таблице 1.3 приведены данные по этим положениям.
Таблица 1.3 Энергии переходов и уровней основного состояния центра Еи3+ с кубическим окружением в объемном кристалле СаРг при Т=5К
Значение J ДЛЯ7РЛ Неприводимые представления центра Oh Энергия оптического перехода в вакууме, cm'1 Положение штарковских подуровней относительно 7Fq, cm'
C'Th c5D0 Настоящая работа Расчет [69] Работа [67]
0 Aig 19030 _ 0 0
1 Tu - 16937 337 352
2 Tig 18217 16464 813/810 797
Es 17688 - 1342 1356 1
3 Tig 17171 15418 1859/1856 1882 1
Tig 17060 15308 1970/1966 2018 1
Ag 16922 15168 2108/2106
4 Aig 16185 14429 2845/2845
Tig - 14395 2879 2899 2
Tig 16006 14255 3024/3019
Ea 15796 - 3234 3
5 Tig 15237 - 3793 3
Tig - 13341 3933 4
Eg - 13246 4028 4
Tig 14592 - 4438 4
6 Aig - 12354 4920 5
Tig - 12328 4946 5
era - 12230 5044 5
A2g 13968 - 5062 5
Tig - 12090 5184 5
Eg 13319 - 5411 5