Изучение низкоразмерных структур металлов (Au, In и Mn) на поверхности кремния

• Автор: Денисов, Никита Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 57 с. : 52 ил.

Содержание
Введение

1 Поверхностные фазы чистого кремния и систем In/Si, Au/Si, Mn/Si .

1.1 Основные представления о структурах на поверхности

1.2 Поверхностные фазы чистого кремния

1.2.1 Атомная структура поверхности Si( 100)2х

1.2.2 Атомная структура поверхности Si(l 11)7x

1.3 Кластеры 4хЗ-1п на поверхности Si(100)

1.4 Поверхностные фазы Au на Si(lll)

1.4.1 Поверхностная фаза Si(l 11)5 x2-Au

1.4.2 Поверхностная фаза Si(l 11)а/3 х /3-Au

1.5 Особенности роста MnSi на поверхности Si(l 11)
Выводы по главе
2 Экспериментальная установка и методы исследования
2.1 Экспериментальная установка
2.2 Методы исследования
2.2.1 Сканирующая туннельная микроскопия
2.3 Методика эксперимента и обработка экспериментальных данных
2.3.1 Методы получения атомарно чистой поверхности
2.3.2 Подготовка игл для СТМ

2.3.3 Моделирование случайного распределения методом Монте-Карло.
Выводы по главе
3 Взаимодействие между атомными кластерами на поверхности 51(100).
3.1 Взаимодействие между кластерами 4хЗ-1п, находящихся на одних и тех же димерных рядах
3.2 Самоупорядочение кластеров при формировании фазы
81(100)4 хЗ-1п
Выводы по главе
4 Влияние Мп на структурные свойства реконструкций Аи/51(111).
4.1 Реконструкция 81(111) 5х2-Аи
4.2 Реконструкция 81(111) а/3 х /3-Аи
Выводы по главе
5 Начальные стадии формирования пленок силицида марганца.
5.1 Структурные особенности верхнего слоя МпБ1 в зависимости
от условий формирования
5.2 Поверхностные свойства слоев МпЭ1 различного состава.
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы

Введение
Актуальность работы. Начиная с момента появления и по сегодняшний день основным направлением развития микроэлектроники являлась миниатюризация элементов микросхем. Согласно закону Мура [1] количество транзисторов в микросхеме удваивается каждые 2 года, соответственно, уменьшается и их размер. В настоящее время размер отдельных элементов микросхемы составляет менее 100 нм, то есть, можно говорить о переходе от микроэлектроники к наноэлектронике. Новыми элементами микросхем будут двумерные, одномерные и нульмерные наноструктуры на поверхности. Эти наноструктуры будут обладать свойствами значительно отличающимися от свойств объемного материала, так как большую роль будут играть кванто-размерные процессы и влияние подложки. Таким образом, изучение свойств новых наноматериалов является одной из основных задач современной науки.
Основной проблемой наноэлектроники на данный момент является получение наноструктур в промышленных масштабах. Используемые в настоящий момент методы, основным из которых является литография, приближаются к своему физическому пределу миниатюризации. Одним из новых, перспективных направлений получения наноструктур является самосборка. Суть этого метода заключается в том, что при создании определенных условий система может сама создать необходимые наноструктуры. При этом на конечный результат будут влиять не только макропараметры, такие как температура и давление, но и взаимодействие частиц с подложкой и взаимодействие частиц между собой. Таким образом, можно выделить два основных направления в современной наноэлектронике - изучение свойств и изучение условий образования наноструктур.

при покрытиях от чуть меньше, чем 1 МС, до немногим больше, чем 4 МС.

Рис. 1.20. СТМ-изображения поверхности Мп/$1(111)7x7 при 1 МС после напыления при КТ (а) (300x300 А2) и после отжига при Т=325-н450°С (б) (1400x830 А2) [74]
На рисунке 1.20(a) представлено СТМ-изображение поверхности системы Mn/Si(l 11)7x7 после напыления ~1 МС марганца при КТ. Хорошо видно, что такое напыление приводит к формированию маленьких кластеров марганца, имеющих размер, сопоставимый с размером половинки ячейки 7x7. Эти кластеры равномерно располагаются по всей поверхности и находятся, в основном, в половинках ячеек 7x7. После отжига при температуре в диапазоне 325-н150°С на поверхности появляются плоские островки со структурой /Зх/3 (рис. 1.20(6) [74,75]), остальная поверхность представляет собой ПФ Si(l 11)7x7 частично покрытую кластерами разного размера.
Эванс и др. [74] предположили, что плоские островки представляют собой объемоподобную структуру силицид марганца. Нагао и др. [75], исходя из объема кремния, отсутствующего в кратере возле островка и покрытия марганца, предположили, что формируется моносилицид марганца (MnSi), что было подтверждено исследованиями с использованием просвечивающей электронной микроскопии [76-78] . В работе [79] показано что пленка моносилицида марганца на поверхности Si(lll) обладает теми же магнитными и электрическими свойствами, что и обьемный MnSi. Кроме того обнаружен ферромагнитный переход при температуре ~300 К.