Соадсорбция In и Sb на поверхности Si(001) и Si(111)

• Автор: Грузнев, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 165 с. : ил.

1. Поверхностные фазы в системах In/Si, Sb/Si и (In+Sb)/Si

1.1. Поверхностные фазы и двумерная кристаллография

ф 1.2. Поверхностные фазы чистой поверхности кремния

1.2.1. Si(001)2xl

1.2.2. Si(l 11)7x7

1.3. Поверхностные фазы 1п на кремнии

1.3.1. Si(001)4x3-In

1.3.2. Si(lll)V3xV3-R30°-In

1.3.3. Si(lll)4xl-In

1.4. Поверхностные фазы Sb на кремнии

1.4.1. Si(001)2xl-Sb

1.4.2. Si(l 11)2х 1 -Sb
1.4.3. Si(lll)V3xV3-R30°-Sb
1.5. Поверхностные фазы InSb(lll)A,B-2x2
1.6. Эпитаксиальный рост InSb и соадсорбция 1п и Sb на кремнии
Выводы
2. Методы исследования и подготовка экспериментов
# 2.1. Экспериментальная установка
2.2. Методы исследования
2.2.1. Дифракция быстрых электронов
2.2.2. Электронная Оже спектроскопия

2.2.3. Сканирующая туннельная микроскопия
^ 2.3. Подготовка образцов
2.4. Методика изготовления игл для СТМ экспериментов
Выводы
3. Соадсорбция 1п и ЯЬ на кремний ориентации (001)
3.1. Эволюция поверхности во время адсорбции 8Ь на 4хЗ-1п
3.2. Формирование поверхностной фазы 81(001 )8х2-8Ь
3.3. Обсуждение структуры и процесса формирования поверхностной
А’ фазы 81(001)8x2-86
Выводы
4. Соадсорбция 1п и вЬ на кремний ориентации (111)
4.1. Адсорбция БЬ на поверхностную фазу 81(111)4х1-1п
4.2. Формирование сверхтонкой пленки 1п8Ь на 81(111)
4.3. Адсорбция 6Ь на поверхностную фазу л/3хх/3-1п в субмонослойном интервале покрытий 6Ь
* 4.4. Адсорбция 6Ь на поверхностную фазу 3xV3-In в сверхмонослойном
интервале покрытий
Выводы
Заключение
Библиография

Актуальность темы исследования.
Прогресс в области микроэлектроники тесным образом связан с размерами полупроводниковых устройств. В соответствие с известным законом Мура, «количество транзисторов, которое может быть помещено на квадратный дюйм кремниевой поверхности, удваивается каждые 12 месяцев» [1]. Этот закон, впервые высказанный в 1965 году по прежнему актуален. Размеры устройств, входящих в состав интегральных схем неуклонно уменьшаются. Например, толщина оксида кремния, применяющегося в качестве изолятора в технологи МОП (метал - оксид - полупроводник), в настоящий момент составляет 4-5 нм, и уже был продемонстрированы работающие МОП транзисторы с толщиной слоя оксида 1,2 нм и шириной затвора 60 нм [2].
В настоящее время все больше усилий различных исследовательских групп сосредотачиваются на следующем поколении электроники - наноэлектронике, использующей, помимо традиционных тонких пленок и объемных материалов, материалы пониженной размерности, так называемые наноструктуры. Впервые идея использовать квантовые точки для создания транзисторов (SET, одноэлектронный туннельный транзистор) была высказана в 1985 году Авериным и Лихаревым (МГУ). Через два года Фалтон и Долан (Bell Laboratories) создали первый прототип такого устройства [3, 4].
Усиливающаяся тенденция миниатюризации полупроводниковых устройств и развитие наноэлектроники приводят к тому, что изучение процессов на поверхности твердых тел, в частности кремния, принимает все большее значение. Одним из таких процессов является соадсорбция.
Под соадсорбцией понимается процесс, при котором на подложку наносятся два или более адсорбата, при этом в равновесных условиях порядок их нанесения не важен - результат будет одинаков [5]. Также в общем случае не важен способ
сканер, шаговый мотор для грубой подводки иглы к образцу и систему виброизоляции. Последняя является одной из наиболее важных элементов СТМ установки, так как во многом благодаря ей становится возможным получить СТМ изображения атомарного разрешения. В самом деле, в СТМ лабораториях и в их окрестностях обычно присутствуют многочисленные источники вибраций - люди, движущийся транспорт, лифты и системы жизнеобеспечения, и тому подобное. Однако для успешного СТМ наблюдения, изменения в расстоянии игла - образец, вызванные вибрацией, не должны превышать 0,001 нм [134]. Поэтому, виброизоляция типичного СТМ состоит из трех каскадов: пружинной подвески, Витоновой прокладки и магнитного демпфера, который «успокаивает» колебания головки за счет генерации постоянным магнитным полем вихревых токов в медных пластинах.
2.3 Подготовка образцов
Si(lll) и Si(001) подложки вырезались из кремниевых пластин производства компаний Silicon Wafers, Япония и Shin-Etsu, Япония. Большинство экспериментов проводились на подложках низкого удельного сопротивления (0.02 Q-см). Размер образцов составлял 3 х 0.2 х 13 мм.
Для получения атомарно-чистой поверхности кремния использовался следующий процесс очистки. После загрузки в камеру образцы вместе с держателем дегазировались специальным, встроенным в манипулятор W
Heating time (min)
Рис. 2.11. Г рафик процесса очистки кремниевых образцов.