Анализ самоорганизованных наноразмерных структур в имплантированном кремнии

• Автор: Павлюченко, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил

2.5. Основные результаты и выводы
2.6. Литература 81 Глава 3. Образование упорядоченных структур дислицида кобальта при ионном
синтезе
3.1. Особенности ионного синтеза при высоких плотностях тока ионного пучка
3.2. Ионный синтез упорядоченных структур на поверхности кремния
3.3. Фрактальный, вейвлет и Фурье анализы синтезированных упорядоченных
структур Со81г
3.4. Основные результаты и выводы
3.5. Литература •
Заключение
Публикации по теме диссертации

Введение
Актуальность проблемы
В настоящее время в микроэлектронике большое внимание уделяется упорядоченным, в том числе наноразмерным структурам. Это связано с перспективностью использования упорядоченных наноразмерных систем, например, для создания фото детекторов, в том числе ИК-диапазона, при этом приборы с самыми лучшими характеристиками были получены на квантовых точках (КТ). Экспериментальные данные показывают, что величина фотопоглощения КТ в системе 8№е, по крайней мере, на порядок превышает известные значения для локальных центров в кремнии и на три порядка аналогичную величину для КТ в системе йэАз/ОаАз. Реальные успехи в получении пространственно-упорядоченных систем связаны с использованием эффектов самоорганизации наноструктур в гетероэпитаксиальных полупроводниковых системах. Именно на этих структурах были впервые продемонстрированы уникальные физические свойства, ожидавшиеся для идеальных КТ в течение многих лет.
Основными методами получения упорядоченных гетероструктур являются комплексные процессы основанные на молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и химическом осаждении в вакууме из газовой или жидкой фазы. Эти процессы являются дорогими, сложными в эксплуатации, и что самое важное - протекают в течение большого времени даже при реализации одиночных процессов. В массовом производстве эти методы практически мало эффективны. Также, в конечном итоге, образцы, полученные этими методами, являются дорогими и требующими особых условий эксплуатации. В связи с чем возникла необходимость получения квантоворазмерных и упорядоченных структур новыми, дешевыми, пригодными для массового производства методами. Одним из таких методов является ионный синтез.
Данная работа проводилась в рамках большой программы по получению и исследованию самоупорядоченных структур на основе ионно-синтезированных 8ъОе и Был накоплен большой объем информации по упорядоченным объектам на поверхности, при этом возникла проблема обработки и анализа этих результатов, что дало возможность целенаправленной постановки задачи данной работы.
Цель работы
Целью работы был анализ наноразмерных самоорганизованных структур Бьве и Со81г, полученных с помощью ионного синтеза. Основная задача данной работы -анализ поверхностей с упорядоченными и неупорядоченными структурами,
образовавшимися в результате ионного синтеза, новыми методиками, основанными на фрактальном расчете, вейвлет и Фурье преобразованиях. Эти методики позволяют получить не только данные по наличию выделенных направлений и симметрии объектов, но и дать количественную характеристику всей поверхности, при этом фрактальный анализ и вейвлет анализ впервые применены для исследования упорядоченных структур. По результатам анализа ставились новые задачи для получения ионным синтезом новых структур с упорядоченными объектами на поверхности. Также ставились задачи по дополнительным исследованиям новыми методиками, применяемыми на измерительных установках, например, анализ состава методом точечной оже-спектроскопии с диаметром пучка ~ 14 нм на оже-спектрометре или применение фазового и емкостного режимов на атомно-силовом микроскопе.
Научная новизна
Большинство представленных в работе результатов являются совершенно новыми и аналогов в мировой литературе не имеют. Во-первых, это связано с тем, что постановка задачи отвечает наиболее современным требованиям развития
микроэлектроники и серьезно заявившей о себе наноэлектроники, а во-вторых - за счет использования, как наиболее свежих физических подходов и явлений, так и за счет применения новейших методов исследования. К числу пионерских результатов следует отнести:
1. Установлено, что применение фрактального и вейвлет анализов в
сочетании с Фурье-анализом дает возможность детального исследования самоорганизованных наноразмерных структур с возможностью выявления скрытых (недоступных для прямого визуального обнаружения) процессов упорядочения. При этом все три метода анализа дополняют друг друга. Они позволяют получать количественные данные по всей поверхности, такие как фрактальная размерность, направленность и размеры объектов образующих структуру, а также их вариации для каждой конкретной поверхности.
2. Установлено, что сформированные наноразмерные структуры могут
проявлять свойства размерного квантования. Это показано на наноразмерных структурах в системе Бі-Ое.
3. Обнаружено, что при определенных условиях формирования на
поверхности кремния образуются самоупорядоченные структуры. Для изображений
* Сами эксперименты по обнаружению и исследованию эффекта самоорганизации с образованием наноразмерных структур также проводились с участием автора.

Рисунок 1.11. Структурно-фазовая диаграмма поверхности гетеросистемы Ое/8і(001)
[14].