Нанокомпозитные пленки германия и арсенида галлия : Методика получения, локальная атомная структура, электрофизические и фотоэлектрические свойства

• Автор: Валеев, Ришат Галеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 138 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Структура, оптические и электрофизические свойства германия и арсенида галлия. Методы получения полупроводников в различном структурном состоянии

1.1. Кристаллическая и атомная структура германия и арсенида

галлия

1.2. Методы получения германия и арсенида галлия в различном

структурном состоянии

1.2.1. Метод аморфизации монокристалла бомбардировкой

ионами инертных газов (ионная имплантация)

1.2.2. Молекулярно-лучевая эпитаксия

1.2.3. Метод распыления порошков или мишени материала
1.3. Методы анализа атомной структуры германия и арсенида галлия
и изучение их электрофизических и фотоэлектрических свойств
1.3.1. Рассеяние рентгеновских лучей, электронов и нейтронов.
1.3.2. ЕХАГБ-анализ локальной атомной структуры
1.3.3. Локальная атомная структура Ое и ОаАя в кристаллическом и аморфном состояниях по ЕХАГ Б-данным, опубликованным в литературе
1.3.4. Электрофизические и фотоэлектрические свойства германия и арсенида галлия в зависимости от их
структурного состояния и методы их исследования
1.4. Выводы по главе 1, постановка цели и задач
Глава 2. Экспериментальные методики получения и исследования германия и арсенида галлия в различных структурных состояниях
2.1. Получение германия и арсенида галлия в различных структурных
состояниях

2.2. Исследование макро- и микроструктуры полученных пленок и
порошков ве и ваАз
2.2.1. Дифракция рентгеновских лучей
2.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.3. Атомная силовая микроскопия
2.3. Исследование электрофизических и фотоэлектрических свойств
пленок германия и арсенида галлия
2.4. Обобщение результатов и выводы по главе
Глава 3. ЕХАР8 исследования локальной атомной структуры германия и арсенида галлия в различных структурных состояниях
3.1. Методика ЕХАБЗ эксперимента
3.2. Предварительная математическая обработка ЕХАР8-спектров
3.3. Локальная атомная структура поликристаллических, аморфных и нанокомпозитных пленок и порошков германия
3.4. Локальная атомная структура арсенида галлия в кристаллическом состоянии и нанокомпозитных пленок
3.5. Применение метода ЕХАРБ спектроскопии для определения долей кристаллической и аморфной составляющих в негомогенных однокомпонентных полупроводниках на примере германия
3.6. Обобщение результатов и выводы по главе
Глава 4. Обобщение и обсуждение всех результатов исследований
Заключение
Литература

Введение
В настоящее время интерес к структуре и свойствам полупроводников, особенно неупорядоченных, не ослабевает, и они являются объектами интенсивных исследований [1-3]. К тому же быстрое развитие современной электроники связано, наряду с другими причинами, с уменьшением размеров и увеличением быстродействия изделий, что является толчком для дальнейшего развития технологии получения полупроводниковых материалов с заданными электрофизическими и оптическими свойствами, при этом повторяемость результатов имеет наивысшее значение.
Наиболее интересным и перспективным направлением развития полупроводниковых приборов являются нанокристаллические тонкопленочные технологии. Развитие этих технологий невозможно без контроля химической чистоты, атомной и электронной структур, электрофизических и оптических свойств, топографии поверхности получаемых пленок на всех стадиях технологического процесса. Эта задача может быть решена только в рамках комплексного развития технологии получения пленок и методов их аналитического контроля.
Монокристаллические германий и арсенид галлия являются традиционными материалами, давно используемыми для производства полупроводниковых приборов. Они входят в изоэлектронный ряд Ое, имеют в среднем 4 валентных электрона на атом и кристаллизуются в решетки типа алмаза (Се) и цинковой обманки (СаАз), при этом постоянная решетки в этом ряду изменяется менее чем на 1 %. При переходе в изоэлектронном ряду германия от ве к СаАз и далее к 7пЯе меняется тип химической связи от чисто ковалентной для германия до частично ионной [4].
Наряду с традиционным использованием монокристаллов, в течении последних 10 лет, был получен ряд уникальных полупроводниковых устройств на основе нанокристаллических тонкопленочных технологий и технологий получения квантовых точек, квантовых ям [5-7].
где величины а и (3 - параметры регуляризации.
Символически систему уравнений (1.13) можно записать в простой матричной форме [12]
u = Ah. (1.15)
Для решения матричного уравнения (1.15) его необходимо преобразовать, так как матрица А не является квадратной.
1) Умножим уравнение (1.15) слева на сопряженную матрицу, получим уравнение с квадратной матрицей:
A u = A*Ah . (1.16)
2) Так как матрица А*А является положительно полуопредеденной и близка к вырожденной (тем ближе, чем меньше шаг дискретизации), то численными методами получить от нее обратную матрицу практически невозможно. Поэтому матрица должна быть регуляризована, т. е. к ней необходимо добавить положительно определенную матрицу В, незначительно искажающую исходную матрицу. Тогда получаем уравнение
g = (A*A + B)-1(A*u + Bg). (1.17)
Регуляризирутощая добавка В может быть выбрана многими различными способами. Например, можно выбрать следующую процедуру регуляризации по Тихонову:
А*А + В)а=(А*А)„( 1 + а + 2|3) ,
< {A*A + B)ui_x={A*A)ui_,-(А'А);_и_$ , (1.18)
(A'A + B).M=(A'AM-(A'AW •
Остальные матричные элементы остаются неизменными.
В уравнениях (1.14) и (1.18) параметр регуляризации а ответственен за выполнение условия непрерывности искомого решения, Р — за выполнение условия гладкости производной решения. Обычно выбирают (3 = а/2.