Автокаталитический механизм спонтанной композиционной модуляции при эпитаксиальном росте трехкомпонентных соединений A III B V

• Автор: Максимов, Кирилл Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил

Содержание.
Введение.

Глава 1. Диссипативные структуры в эпитаксиальных слоях

полупроводниковых растворов.

§1.1. Композиционная автомодуляция соединений АШВУ.

§ 1.2. Существующие подходы к объяснению композиционной

автомодуляции.

§1.3. Моделирование электронно-микроскопический изображений.

1.3.1. Основы теории формирования электронно-микроскопических

изображений.

1.3.2. Области применения двухлучевого и колонкового 21 приближений.
§ 1.4. Численные методы анализа электронно-микроскопических
изображений.
1.4.1. Численные методы анализа уравнений дифращии в 25 двухлучевом, колонковом приближении.
1.4.2. Способы представления результатов расчётов.
Глава 2. Экспериментальные исследования
автомодулированных структур.
§2.1. Объекты исследований и методики эксперимента.
§ 2.2. Результаты электронно-микроскопических и
электронографических исследований.

§2.3. Неравновесное упорядочение и физические параметры слоев
СтаА]Ая.
§ 2.4. Результаты микрокатодолюминесцентных исследований
эпитаксиальных слоев ОаА1Аз.
Глава 3. Автокаталитическая модель композиционной
автомодуляцни.
§3.1. Модель неравновесного упорядочения в композициях А111ВУ.
§ 3.2. Предварительный анализ полученной системы уравнений.
§3.3. Численный анализ и описание программы.
§3.4. Результаты численного анализа.
Глава 4. Анализ изображений композиционно модулированных
структур.
§ 4.1. Решение задачи об упругих деформациях.
§ 4.2. Переход к кристаллографической системе координат.
§ 4.3. Анализ численных расчётов электронно-микроскопических
изображений.
Глава 5. Результаты и выводы.
Литература.

Введение.
Полупроводниковые соединения АШВУ, их твёрдые растворы и гетероструктуры широко применяются в современных микросхемах [19, 20]. Использование твёрдых растворов позволяет получать области с практически произвольной шириной запрещённой области [99, 160]. Гетероструктуры применяются там, где необходима вариация этой ширины в пределах одного прибора, например, в макроскопических сверхрешётках, используемых в полупроводниковых лазерах [86, 87, 92, 97, 165].
Эффект композиционной автомодуляции состава в тройных соединениях А?1В“СУ и АШВ^С^>,, был впервые описан в работе [53] и подтверждён в [5-8, 13-15,
41, 51, 70, 72, 73, 84, 85, 91, 104, 116-118, 120, 127, 128, 141, 149, 153-156]. Он проявляется в появлении макроскопических композиционных неоднородностях, образовании слоёв и доменов, отличающихся друг от друга по составу. Этот эффект может быть паразитным, то есть приводить к нежелательным изменениям электрофизических параметров приборов, но он также может использоваться для создания макроскопических сверхрешёток с высоким постоянством параметров. Этому применению препятствует отсутствие адекватной теории, описывающей эффект автомодуляции. В частности не ясно, когда автомодуляция сменяется другим явлением самоорганизации - атомным упорядочением [74-77, 84, 91, 115, 139, 141, 143, 147, 152— 155, 162-164].
Распространённое в настоящий момент объяснение композиционной автомодуляции [17, 72, 73, 81, 85, 91, 94, 97, 120, 121, 143, 147, 151, 161, 162], связанное с теорией спинодального распада [59], адекватно описывает только модуляцию в четверных растворах А^'В^С^ Б,'], и не объясняет многие закономерности автомодуляции в тройных соединениях АШВУ.

не наблюдались на электронограммах, соответствовавших областям с развитой блочной структурой.
2-6. Проекция [051]. Переход к этой проекции осуществлялся разворотом образца вокруг направления действующего отражения 400. Для этой проекции на участках микрофотографий, соответствовавших перекрытию изображений кристаллической подложки и эпитаксиального слоя, а также отражениям последовательности 400 (400, 800, 12.0.0, 16.0.0), могла возникать муаровая осцилляция интенсивности. Направление муаровой осцилляции было приблизительно перпендикулярно направлению дифракционного вектора, т. е. наблюдался муар вращения.
направление
упорядочения
0#044 „•
О 023 О
#°022 о#°002 о#°
О°001 О О
•°040 О о о#°000 •°020 О
о°ооТ О
о#°022 „•°°02 о#°°
направление
модуляции

направление роста
Рис. 2.2. (из [44]) Схема, совмещающая электронограммы от атомно упорядоченной и композиционно модулированной областей для ОаА1Аз при х=0,5. # - структурные отражения, о - сверхструктурные отражения, о -сателлиты. Расстояние между сателлитами увеличено в « 10 раз.
Период осцилляции муара уменьшался при увеличении модуля дифракционного вектора. Для областей, примыкавших к гетерогранице СаАБ/ОаАЬ^Б, при действии отражения 16.0.0 он составлял около 1,3 нм и соответствовал взаимному развороту
кристаллических решёток подложки и эпитаксиального слоя в 1,5°. Взаимный разворот