Сканирующая зондовая микроскопия наноразмерных гетероструктур для полупроводниковых лазеров

• Автор: Свиридов, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Контактный и полуконтактный режим работы атомно-силового микроскопа

1.2 Визуализация слоев гетероструктур с квантовыми ямами в контактном и полуконтактном режиме работы атомно-силового микроскопа

1.3 Метод сканирующей микроскопии сопротивления растекания

1.4 Визуализация слоев гетероструктур с квантовыми ямами методом сканирующей микроскопии сопротивления растекания
1.5 Влияние подсветки излучением встроенного в атомно-силовой микроскоп лазера на токовые измерения

1.6 Выводы из обзора

Глава 2. Исследование гетероструктур с квантовыми ямами и брэгговскими зеркалами в контактном и полуконтактном режиме сканирования

2.1 Экспериментальная установка и методика исследования

2.2 Визуализация слоев гетероструктур на сколах в контактном и полуконтактном режиме сканирования
2.3 Моделирование рельефа, формирующегося на поверхности скола гетероструктур в результате релаксации внутренних упругих напряжений и оценка
химического состава квантовых ям
Глава 3. Исследование нелегированных гетероструктур с квантовыми ямами в режиме сканирующей микроскопии сопротивления растекания
3.1 Получение изображения квантовых ям на сколах гетероструктур ОаІпР/АЮаІпР и СбЗ^пБЭе
3.2 Влияние подсветки излучением с различным спектральным составом
3.3 Локальные вольтамперные характеристики
3.4 Механизм токопереноса в контактах зонда со слоями гетероструктур

3.5 Оценка концентрации носителей в квантовых ямах ОаІпР/АЮаІпР и СаЗ/гпЗБе
3.6 Механизм визуализации слоев гетероструктур на сколе в режиме сканирующей микроскопии сопротивления растекания
Заключение
Список литературы

Введение
Современное развитие полупроводниковых приборов основывается на использовании наноразмерных гетероструктур, получаемых эпитаксиальными методами роста. Для совершенствования технологии их создания и улучшения рабочих характеристик приборов на их основе необходимо точно, и по возможности быстро определить такие параметры гетероструктур как, шероховатость ростовой поверхности, толщины слоев, их химический состав и концентрацию носителей в них.
В работах [1-3] было показано, что в определенных случаях эти задачи могут быть решены на основе атомно-силовой микроскопии (АСМ) с помощью таких методов как контактная и полуконтакт'ная атомно-силовая микроскопия (КАСМ и ПАСМ), позволяющих измерять рельеф поверхности [4], а также метода сканирующей микроскопии сопротивления растекания (СМСР), измеряющего проводящие свойства поверхности [5].
Тем не менее, некоторые из этих параметров могут быть измерены и другими, более известными методами, такими, например, как сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия. Однако, АСМ является более простым в применении методом, не требующим сложной процедуры приготовления образца и проведения измерений в вакууме.
Другие методы, такие как фотолюминесценция и рентгеноструктурный анализ, в отличие от АСМ, позволяют измерять усредненные по всей структуре свойства, и неспособны предоставить информацию с высоким пространственным разрешением о токах, носителях и потенциалах на нанометровом уровне, присущем современным квантово-размерным гетероструктурам.
Несмотря на огромное число работ по использованию атомно-силовой микроскопии в различных областях науки, относительно малое число работ посвящено исследованию данным методом полупроводниковых лазерных гетероструктур. В работах [2,6] метод СМСР применялся для определения концентрации носителей п и дрейфовой подвижности д в квантовых ямах (КЯ) легированных гетероструктур. Для этого, однако, необходимо было исполь-

1.6 Выводы из обзора
Из представленных в данной главе результатов исследований, проведенных различными авторами видно, что методы КАСМ, ПАСМ и СМСР позволяют получать важную информацию о различных параметрах полупроводниковых гстероструктур с квантовыми ямами таких как: химический состав и толщины слоев, концентрация носителей и величина их дрейфовой подвижности.
Было показано, что визуализация слоев гетероструктур СаАй/АЦСа!. хАб, 1пхОа].хА8/1пР, 1пхОа].хА5/ОаА8 на сколе в режимах КАСМ и ПАСМ происходит в основном за счет релаксации упругих напряжений и различий в скоростях окисления.
С помощью метода СМСР исследовались, в основном, легированные гетероструктуры. Концентрация носителей находилась с помощью калибровочных измерений. Насколько нам известно, до сих пор не проводилось исследований нелегированных гетероструктур, находящих свое применение, например, в поверхностно-излучающих лазерах с вертикальным резонатором с электронным [70] и оптическим [71] возбуждением.
Рассмотрено влияние излучения встроенного в АСМ лазера на результаты токовых измерений в режиме СМСР. Для его исключения в настоящий момент используются два подхода - выключение лазера при “заморозке” системы обратной связи, и использование кантилеверов специальной формы.