Взаимодействие атомов Ge с поверхностными реконструкциями в системе Me/Si(111)

• Автор: Чубенко, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Субмонослойные реконструкции на кремнии и германии

1.1 Основные представления о поверхностных структурах

1.2 Атомарно чистые поверхности 8і(111) и Ое( 111)

1.2.1 Атомарно чистая поверхность 8і(111)

1.2.2 Атомарно чистая поверхность Се(111)

1.3 Реконструкции в системах Се/8і(111), Ме/8і(111), МеЛЗе(111)

1.3.1 Рост ве на 8х(111). Формирование смачивающего слоя Оех8іі_х( 111)

1.3.2 Фазы в системе Іп/8і(111) и Іп/Се(111)

1.3.3 Фазы в системе А1/8і(111) и А1/Ое(111)
1.3.4 Фазы в системе Си/8і(111) и СиЛЗе(111)
Выводы по главе
Глава 2. Экспериментальная установка и методы исследования
2.1 Экспериментальная установка
2.2 Методы исследования
2.2.1 Сканирующая туннельная микроскопия
2.2.2 Сканирующая туннельная спектроскопия
2.2.3 Дифракция медленных электронов
2.3 Экспериментальные методики
2.3.1 Приготовление атомарно-чистой поверхности 8і(111)
2.3.2 Калибровка температуры образца
2.3.3 Калибровка скорости напыления адсорбата
2.3.4 Приготовление СТМ игл
Выводы по главе
Глава 3. Поведение и взаимодействие атомов Се на поверхности 8і(111)5,55х5,55-Си
3.1 Взаимодействие атомов Се при комнатной температуре с поверхностью 81(111)5,55x5,55-Си
3.2 Формирование кластеров атомов Се на поверхности Бі(111)5,55x5,55-Си
3.3 Влияние адсорбции ве на структуру и свойства реконструкции
81(111)5,55x5,55-Си при повышенных температурах
Выводы по главе

Глава 4. Стабильность реконструкции 81(111)4x1-1п при формировании слоя вехЗ^-х
4.1 Модификация поверхностной реконструкции 81(111)4x1-1п созданием гомогенного сплава Оех811.х
4.2 Структурные особенности реконструкции ОехЗц-хО 11)7хЗ-1п
Выводы по главе
Глава 5. Изменение температурной стабильности реконструкций в системе А1/81(111) при формировании приповерхностного слоя 81хОе(1.Х)
5.1 Повышение температуры перехода массива магических кластеров А1 в реконструкцию 81(111)л/з х у[з -А
5.2 Обратный переход из реконструкции л/з х у/з -АI в массив магических
кластеров
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы

Введение
Актуальность работы. В последние годы в электронной промышленности усилился интерес к гетероструктурам выращенным на подложках кремния. Такие
системы, обладающие новыми физико-химическими свойствами и получившие название «искусственные подложки» [1], позволяют существенно улучшить свойства приборов, которые традиционно изготавливаются на подложках кремния [2, 3]. Появляется возможность использования подобных гетероструктур в качестве искусственных подложек для роста ОаАя, что может в будущем привести к совмещению приборов, создаваемых на основе кремниевой технологии, с оптоэлектронными приборами, основным материалом для которых является СаАз. Уже разработаны полупроводниковые устройства, использующие напряженные слои СеБь Например, в 2006 году фирма 1ВМ сообщила об успешной разработке транзистора, способного работать на частоте 500 ГГц, что примерно в 100 раз превышает максимальные показатели полупроводниковых приборов, применяемых сейчас в массовом производстве микросхем. Таким образом, слои твердого раствора Ое81 приобретают очевидную актуальность и практическую значимость. Тем не менее, свойства поверхности таких слоев пока практически не изучены, несмотря на то, что усиливающаяся тенденция миниатюризации полупроводниковых приборов приводит к все возрастающей роли структуры поверхностей полупроводников при создании на них электронных, оптических и т.п. устройств. На сегодняшний день известно более 300 поверхностных реконструкций на кремнии и около 100 на германии, но реконструкции, формирующиеся на поверхности гетерослоя СеБ! практически неизвестны.
С другой стороны, изучение формирования атомных реконструкций на поверхности Оех8ц.;,/81 позволит лучше понять процессы на поверхности твердых тел. Действительно, вопрос о том, какой специфический параметр подложки и слоя адсорбата контролирует структуру и свойства получаемой реконструкции, всё еще представляет интерес. Нахождение ответа на этот вопрос открывает возможность контролируемой модификации реконструкций в нужном направлении, получение структур с заданными свойствами. В настоящее время принято считать, что образование реконструкций на поверхности твердых тел в основном есть результат взаимодействия двух процессов:
уменьшение числа свободных (ненасыщенных) связей, обусловленное перегруппировкой атомов на поверхности (это приводит к уменьшению поверхностной энергии);

Рис. 1.16. Фазовая диаграмма системы Al/Si(l 11) в координатах покрытие адсорбата и температура подложки [61].
Поверхностная фаза Si(l 11)л/з х л/з -А1 может быть получена путем осаждения примерно 2 МС А1 на поверхность Si(l 11)7x7 с последующим отжигом при температуре 850°С в течение 30 секунд (после отжига количество Л1 равно 1/3 МС) или осаждением примерно 1/3 МС AI на горячую (500-700°С) поверхность кремния Si(l 11)7x7 [33]. Осаждение на горячую поверхность приводит к формированию слоев с более высоким значением дальнего порядка [62]. Для поверхностной фазы л/Зхл/З-А1 была обнаружена возможность обратимого перехода в разупорядоченное состояние при температуре около 800°С [61-63].
В соответствии с исследованиями методом сканирующей туннельной микроскопией [62], при покрытии А1 немного больше чем, 1/3 МС, существуют области в которых структура л/3 х л/3 сосуществует с структурой л/7 х л/7 . Завершенный слой Si(l 11)-л/7^хл/7 —Л19.1°-А1 может быть получен путем нагрева поверхности л/Зхд/З до 600°С и осаждением дополнительно примерно 0,2 МС А1 [64].
При покрытии выше 3/7 МС на поверхности наблюдается новая структура, которая в ранней работе Lander и Morrison [33] названа 7(7x7) фаза. Периодичность этой структуры была исследована методом СТМ Hammers [62] и Nishikata et al. [64] методом ДМЭ. Hammers [62] определил периодичность структуры у(7х7)-А1 близкой к (6,9+0,2) периода Si(l 11)1x1. С другой стороны, Nishikata et al. [64] сообщил, что данная структура несоразмерна и имеет периодичность, близкую к 9x9. Данная «гамма-фаза» может быть сформирована добавлением 1-2 МС А1 с последующим отжигом до 700°С [62] или осаждением 1 МС А1 на горячую (500-800°С) поверхность Si(l 11)7x7. Покрытие А1 в слое у(7х7) находится в пределах 0,5-1 МС.