Процессы на поверхности кремния при низкоэнергетическом ионном воздействии в условиях молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Зиновьев, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия ДБЭ - дифракция быстрых электронов НИО - низкоэнергетическое ионное облучение СТМ - сканирующая электронная микроскопия МД - молекулярная динамика МК - Монте-Карло А:—постоянная Больцмана Т — температура
В - коэффициент диффузии адатомов Л - плотность молекулярного потока J - плотность ионного потока МС - монослой
Уо - частота тепловых колебаний атомов а - среднее межатомное расстояние Ев - энергия активации поверхностной диффузии щ - коэффициент распыления

Пу - количество вакансий в поверхностном вакансионном кластере

С - концентрация поверхностных вакансионных кластеров

И— концентрация адатомов

в- степень заполнения поверхностного монослоя

Ыеч - равновесная концентрация адатомов на поверхности

по - поверхностная плотность атомов

V — скорость движения моноатомных ступеней

р- кинетический коэффициент встраивания адатомов в ступень
q - кинетический коэффициент отрыва адатомов от ступени тц - плотность изломов на ступени (шероховатость ступени)
Ra4 - скорости генерации адатомов ионным пучком
Rc - скорость генерации вакансионных кластеров ионным пучком
Kad - коэффициент аннигиляции адатомов
Кс - коэффициент аннигиляции поверхностных вакансионных кластеров
ГЛАВА 1. ЭПИТАКСИЯ ИЗ ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПУЧКОВ.
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
§1.1. Физические предпосылки для управления процессом роста плёнок с помощью ионных пучков
1.1.1. Энергия ионного пучка
1.1.2. Плотность ионного потока
1.1.3. Длительность воздействия ионным пучком
§1.2. Физические процессы лежащие в основе ионного воздействия на рост плёнок
1.2.1. Ионно-стимулированое зарождение
1.2.2. Ионно-стимулированная диссоциация островков 1.2.3 Ионно-стимулированная диффузия
1.2.4. Формирование упорядоченных метастабильных фаз
1.2.5. Ионно - стимулированная реконструкция поверхности
§1.3. Феноменологические модели эпитаксии из ионно-молекулярных пучков
1.3.1. Модель Ванкоувенберга
1.3.2. Модель Бойда
1.3.3. Недостатки феноменологических моделей
§1.4 Моделирование методами молекулярной динамики эпитаксии из ионных пучков
1.4.1. Моделирование микроскопических процессов при взаимодействии низкоэнергетических ионов с поверхностью кремния 1.4.2 Моделирование ионно-стимулированного роста плёнок §1.5 Заключение по главе
стимулированной реконструкции поверхности кремния. В опубликованных на эту тему работах [71,81,82,83] исследовалось изменение морфологии и сверхструктуры ростовой поверхности 81(111) при импульсном облучении низкоэнергетическими ионами Кг+. Было обнаружено, что кратковременное ионное воздействие вызывает реконструкцию поверхности от (5x5) к (7x7). Было показано, что на реконструированной ионным пучком поверхности диффузионная подвижность адатомов возрастает. На определённых стадиях роста по степени заполнения поверхностного монослоя это приводит к снижению шероховатости поверхности растущего слоя.
§ 1.3 Феноменологические модели эпитаксии из ионно-молекулярных пучков.
1.3.1 МОДЕЛЬ ВАНКОУВЕНБЕРГА.
Для объяснения экспериментальных результатов по ионно-стимулированному росту полупроводниковых плёнок в ряде работ были предложены феноменологические модели. Группа исследователей Ванкоувенберга и д.р. (Уапсои-игепЬег^е Ш а1) разработала модель роста полупроводниковых плёнок, основанную на представлениях о генерации, аннигиляции и диффузии точечных дефектов при осаждении из ионных пучков [84].
Авторы модели предложили рассматривать ионно-стимулированный рост в трёх временных масштабах. На первом временном масштабе < 10"13с рассматривается процесс взаимодействия ускоренных частиц с твёрдым телом и включает два основных эффекта: нетермическую генерацию точечных дефектов и распыление. На втором временном масштабе, сравнимом с периодом колебания кристаллической решётки — 10'12с, рассматривается процесс рекомбинация вакансий и междоузлий. На третьем временном масштабе > 10'9с рассматривается процесс термоактивируемой диффузии точечных дефектов.