Особенности формирования наноразмерных кристаллических слоев кремния на сапфире

• Автор: Кривулин, Николай Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Кремний на сапфире и объемный кремний

1.2. Технологии производства слоев кремния на сапфире

1.2.1. Метод газофазной эпитаксии

1.2.2. Молекулярно-лучевая эпитаксия

1.2.3. иТБі-технология

1.3. Структура и свойства эпитаксиальных слоев кремния на

сапфире
1.3.1. Сравнение свойств кремния и сапфира
1.3.2. Модели интерфейса структуры КНС
1.3.2. Механизмы роста слоев КНС
1.3.3. Напряжения и дефекты в эпитаксиальных слоях кремния на
сапфире
Выводы
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Получение эпитаксиальных слоев КНС
2.2. Методы исследования структуры КНС
2.2.1. Атомно-силовая микроскопия
2.2.1.1 Влияние конволюции на АСМ изображение
2.2.1.2. АСМ методика контроля толщины слоев кремния на
сапфире
2.2.1.3. Режим 2-модуляции
2.2.2. Электронография
2.2.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.3.1. Сканирующий режим и метод энерго-дисперсионной
спектроскопии
2.2.3.2 Подготовка образцов для ПЭМ
2.3. Выводы
Глава 3. Молекулярно-лучевая эпитаксия ультратонких
кристаллических и нанокристаллических слоев кремния на
сапфире
3.1 Влияние условий молекулярно-лучевого осаждения на структуру и свойства эпитаксиальных слоев кремния на сапфире
3.1.1 Морфология поверхности слоев кремния на сапфире
3.1.2 Кристаллическая структура эпитаксиальных слоев кремния на
сапфире
3.1.3 Оптимальные условия роста сплошных слоев кремния на сапфире
3.2. Нанокристаллический кремний на сапфире
3.2.1 Начальные стадии молекулярно-лучевой эпитаксии кремния на сапфире
3.2.2 Исследование кристаллической структуры наноостровков кремния на сапфире
3.2.3. Влияние ростовых параметров на геометрические параметры нанокристаллов кремния на сапфире
3.2.4. Исследование нанокристаллического кремния на сапфире методом ПЭМ
3.2.5. Исследование нанокристаллического кремния на сапфире методом ЭДС
3.2.6. Ростовая модель молекулярно-лучевой эпитаксии кремния на сапфире
3.3. Выводы
Глава 4. Упругие свойства слоев кремния на сапфире
4.1. Взаимодействие ACM зонда и поверхности слоя кремния
4.2. Исследование области ступеньки кремний-сапфир в режиме Z-модуляции ACM
4.3. Влияние дефектов на упругие свойства слоев кремния на сапфире
4.4. Исследование нанокристаллов кремния на сапфире в режиме Z-модуляции ACM
4.5. Исследование межзеренных границ на поверхности кремниевых
слоев
4.6. Выводы
Общие выводы
Заключение
Список литературы

Список сокращений
АСМ атомно-силовая микроскопия
ГФО газо-фазное осаждение
ГФЭ газо-фазная эпитаксия
кни кремний на изоляторе
кнс кремний на сапфире
КТ квантовая точка
нэмс наноэлектромеханические системы
мэмс микроэлектромеханические системы
ПЭМ просвечивающая электронная микроскопия
спэм сканирующая просвечивающая электронная микроскопия
хсл химически стойкий лак
эдс энерго-дисперсионная спектроскопия

поглощения крупными островками более мелких, в то время как [110] островки растут за счёт присоединения мигрирующих по поверхности адатомов 81.
Рис. 1.3.8. Зависимость плотности ГФЭ островков кремния на сапфире от времени осаждения [37].
Полная коалесценция островков происходит при толщине сплошного слоя около 80 нм [37, 38]. При сливании островков различной ориентации образуются дефекты двойникования [37], которые являются основным видом дефектов в кремниевом слое вблизи гетерограницы.
В работах [39, 40] приводятся результаты исследований ранних стадий МЛЭ КНС. Толщина сплошного слоя составила 80 нм, как и при ГФЭ, минимальные размеры островков при этом составляли порядка 100 нм, что