Процессы испарения и кристаллизации окисных слоёв на германии

• Автор: Горохов, Евгений Борисович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Испарение пленок двуокиси германия

1.1.1. Десорбция кислорода с поверхности Ge и диссощюцчя Ge02

1.1.2. Анализ диффузионных ограничении вреакгщи образования газообразного GeO

1.1.3. Проблема массопереноса в объёме слоя GeO2

1.1.4. Критический анализ лимитирующей стадииреакции испарения GeO

1.2. Анализ кристаллизации в плёнках

1.2.1. Кристаллические модификации Ge02

1.2.2. Получение и свойства слоев гексагональной фазы Ge02

1.3. Заключение по обзору литературы. Основные задачи диссертации

Глава 2. МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОЕВ Ge02

2.1. Синтез слоёв Ge02 на германии и других материалах
2.2. Очистка инертных газов от примесей 02 и Н20 и синтез слоёв GeO
2.2.1. Осаждение слоёв GeO на германии и кремнии
2.2.2. Очистка инертных газов от примесей 02 иН£)
2.3. Основные методы исследования плёнок
2.3.1. Инфракрасная спектроскопия и комбинационное рассеяние
2.3.2. Электронная микроскопия
2.3.3. Эллипсометрия
2.3.4. Изучение структуры диэлектрических плёнок травлением
2.3.5. Оптическая микроскопия Заключение и выводы к главе
Глава 3 ИСПАРЕНИЕ СТЕКЛОВИДНЫХ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЁНОК Ge02
3.1. Исследование испарения плёнок термического оксида германия
3.1.1. Формула протекающей реакции
3.1.2. Роль диффузии молекул GeOezce
3.1.3. Анализ роли пористости Ge02 в процессе его испарения j
3.2. Анализ экспериментальных результатов

3.2.1. Анстиз факторов, влияющих на скорость реакции
3.2.2 Качеспшнная модель процесса испарения оксида с поверхностигермания
ф 3.2.3 Обосновать модели Строение, концентрагря и движение вакансий кислорода в Эе02
Образование кислородных вакансий в БЮ2 и 0е02 и их строение
Механизм перемещения кислородных вакансий в стекле
Энергии активации переключения вакантной связи
3.2.4 Образовать газообразного ОсО и взаимосвязь трёх фазреатции (1)
3.2.5 Особенности испарения на краях плёнки Се02
3.3 Различия в испарении стеклообразных и кристаллических слоев Сс02
3.4 Сравнительный анализ исследуемых процессов в системах Се/Се02 и БГБЮг

3.5 Описание в рамках единой модели процессов роста и испарения термического оксида
3.6 Практические приложения обсуждаемых результатов
Заключение и выводы к главе 3
Глава 4. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПЛЁНОК ТЕРМИЧЕСКОГО ве02
4.1 Кристаллизация плёнок Се02 при комнатной температуре
Ф 4.2 Кинетика роста кристаллов в термическом Се02 при повышенных
температурах
4.3 Эволюция рельефа кристаллизующегося окисла и подложки
4.4 Особенности структуры и строения сферолитов
4.5 Формирование микрорельефа подложки германия в окрестности сферолитов
4.5.1 Азимутальная неоднородность рельефа подложки под сферолитами
4.5.2 Образование кольцевых зон вокруг сферолитов '
4.5.3. Поверхностная миграция германия
.4.5.4 Поверхностный перенос фазы Се02(ам)
4.6. Особенности кристаллизации аморфных плёнок ве02 в вакууме
4.7. Проблема получения качественных слоёв Се02(гекс) на германии
Выводы к главе 4
Основные выводы по диссертации
Благодарность
Литература

Список использованных сокращений
ИК-спектроскопия - инфракрасная спектроскопия
МНПВО - многократное нарушенное полное внутреннее отражение
КР - комбинационное рассеяние
КР-спектроскопия - спектроскопия комбинационного рассеяния
ЭСХА - электронная спектроскопия для химического анализа
ВИМС - масспектроскопия вторичных ионов
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс
ФЛ - фотолюминисценция
СТМ - сканирующий туннельный микроскоп
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
ОЭМ - отражательная электронная микроскопия
ВРЭМ - электронная микроскопия высокого разрешения
ДБЭ - дифракции быстрых электронов
МДП структуры - структуры металл -диэлектрик - полупроводник
ВФХ - вольт- фарадная характеристика
Ge02(aM) - аморфная фаза двуокиси германия
Се02(тетр) - тетрагональная фаза двуокиси германия
Ge02 (гекс) - гексагональная фаза двуокиси германия
поли-Се02(гекс) - поликристаллическая гексагональная фаза Ge02
Ge- QD - квантовые точки германия (Ge- quantum dot)
ВК (а также П0) - вакансия кислорода в решётке Ge02
ПВК (а также ИВК и По/2) - «полувакансия» кислорода - одиночная, не
связь атома Ge в решётке Ge02
П-тетраэдр - бездефектный (полный) тетраэдр типа (GeO4) в решётке Ge02 О-тетраэдр - одновакантный тетраэдр типа [-GeO3]
травитель типа СР-4 - травитель с составом: ПРгНКЮ^СНзСООН - 1,5:1

Ad«>, f}
1. Tj=500 *С
2. Т,р525 *С
3. Т,р550 *С
4. Т^=575 *С
5. Т,р600 *С
6. Т.^625 *С
7. Т^650*С

I (123

SO 60 100 140 to (torn)
Рис.5. Влияние температуры, материала подложки и окружающей среды на испарение плёнок Ge02;
(а) отжиги в Не структуры Ge/Ge02 (зависимость 1), структуры Si/Ge02 (зависимость 2) и структуры Ge/Ge02 в системе «сэндвич» (зависимость 3);
(б) кинетика испарения плёнок Ge02 на Ge в вакууме —5 10'2 тор; в скобках указаны доли испарившейся плёнки в процентах относительно исходной толщины.