Взаимная диффузия в GexSi1-x/Si гетероструктурах, выращенных методом МЛЭ

• Автор: Кеслер, Валерий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 218 с. : ил.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

Основные обозначения:

ЭОС — электронная Оже-спектроскопия

ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия

СЭМ — сканирующая электронная микроскопия

ACM — атомная силовая микроскопия

СТМ — сканирующая туннельная микроскопия

EPES — elastic peak electron spectroscopy (спектроскопия упруго отражённых электронов) XRD — X-ray diffraction (дифракция рентгеновских лучей)

МЛЭ — молекулярно-лучевая эпитаксия

EXAFS — extended X-ray absoiption fine structure ( протяжённая тонкая структура рентгеновских спектров поглощения)
Ер — кинетическая энергия электронов зондирующего пучка МП — математический принцип Максимума правдоподобия
MRI-модель — mixing-roughness-information depth ( модель функции разрешения по глубине в методе послойного анализа, основанная на учёте вкладов глубины атомного перемешивания, шероховатости поверхности и информационной глубины) w — параметр MRI-модели, характеризующий глубину атомного перемешивания под действием ионной бомбардировки образца а — параметр MRI-модели, характеризующий шероховатость поверхности X — параметр MRI-модели, характеризующий глубину выхода сигнальных электронов HTSi — низкотемпературный кремний (температура роста плёнки 3 50° - 400°С)
ПК — пористый кремний D — коэффициент взаимной диффузии

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§ 1.1. Диффузия в твёрдых растворах, полученных в равновесных
условиях из расплавов
§ 1.2. Диффузия в гетероструктурах ОехБц.х / Б1, выращенных методом МЛЭ
1.2.1. Диффузия примесей
1.2.2. Начальные стадии роста германия на кремнии
1.2.3. Нанокластеры германия на кремнии
1.2.4. Эпитаксиальные слои ОехБй-х и сверхрешётки
1.2.5. Влияние упругих напряжений на процесс диффузии в ОсхБп.х /Б1 гетероструктурах
1.2.6. Аморфные плёнки ОвхБц.х /Б1
§1.3. Сегрегация германия
§ 1.4. Теоретические работы
§ 1.5. Экспериментальные методы исследования диффузии
Заключение по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И РАСЧЁТОВ
§ 2.1. Экспериментальные методы
2.1.1. Электронная Оже-спектроскопия (ЭОС). Эффект Оже
2.1.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС). Фотоэффект
2.1.3. Регистрация электронных спектров
2.1.4. Экспериментальная процедура, использованная в работе
2.1.5. Рассмотрение элементарных процессов, лежащих в основе метода ЭОС
2.1.6. Количественный анализ в методе ЭОС
2.1.7. Особенности количественного анализа в методе послойной ЭОС

2.1.8. Определение функции разрешения по глубине в методе послойной ЭОС
§ 2.2. Методика получения истинного профиля концентрации по глубине с
использованием ММ-модели
2.2.1. Эксперимент
2.2.2. Исследования структуры образцов методом ПЭМ
2.2.3. Построение функции разрешения по глубине
2.2.4. Нахождение истинного профиля концентрации методом моделирования
2.2.5. Проверка результатов независимым методом исследования (ПЭМ)
§ 2.3. Нахождение истинного профиля концентрации с применением
математических методов решения обратных задач
2.3.1. Метод максимума правдоподобия. (МП)
2.3.2. Определение области корректной работы расчётной программы
2.3.3. Определение характеристик экспериментального шума
2.3.4. Получение истинного профиля концентрации методом МП
§ 2.4. Определение параметров диффузии из диффузионных профилей концентрации
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ВЗАИМНАЯ ДИФФУЗИЯ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ 81/<Зе*81|.х/81,
ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ МЛЭ
§ 3.1. Исследование распределения компонентов и взаимной диффузии
в гетероструктурах 81/Оех811-х/81 (х ~ 0.2 - 0.3)
3.1.1. Методика экспериментов, исследуемые образцы
3.1.2. Исследование профилей концентрации йе в приповерхностной
области гетероструктур
3.1.3. Исследование профилей концентрации компонентов в центральной
части гетероструктур 81/Оех8ц.х/НТ81
3.1.4. Особенности взаимной диффузии в гетероструктурах 81/Оех81|.х/81 (х ~ 0.3),

диффузии составляют доли и единицы нанометров). В качестве демонстрации работы разработанного метода будут представлены результаты определения профиля распределения концентрации германия в многослойной структуре Si/Ge/Si/SiGe/Si/Ge/Si с толщинами слоев германия 1.4,4.0,1.4 нм, соответственно, и проведено сравнение полученного результата с результатами денситометрических исследований негативов изображений поперечного среза структуры, полученных методом ПЭМ.
В четвёртой части главы будут рассмотрены вопросы, связанные методами получения коэффициентов взаимной диффузии в гетероструктурах из экспериментальных профилей концентрации. Для определения параметров диффузии, происходящей при отжиге образцов, будет использована математическая модель, основанная на втором законе Фика с полиномиальной зависимостью коэффициента диффузии от концентрации диффундирующего вещества.
2.1. Экспериментальные методы
2.1.1. Электронная Оже-спектроскопия (ЭОС). Эффект Оже
Эффект, на котором основан метод Оже-электронной спектроскопии (ОЭС), был открыт в 1925 году французским физиком Пьером Оже (P. Auger). Физическая сущность метода ОЭС заключается в следующем (127]. При облучении атома ускоренными электронами, энергия которых выше потенциала ионизации глубоких внутренних уровней , существует вероятность ионизации этих уровней, в результате чего на них образуются вакансии. Такое состояние энергетически не выгодно для атома, поэтому через некоторое время эти вакансии могут быть заполнены электронами с более высоких энергетических оболочек с выделением энергии, как с излучением фотона, так и в результате безызлучательного перехода. В последнем случае электрон, заполняющий вакансию, передаёт избыток энергии другому электрону, находящемуся на той же самой или близлежащей оболочке. Если величина избыточной энергии больше энергии связи третьего электрона, то происходит его вырывание