Развитие рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии высокого разрешения для исследования многослойных гетероструктур

• Автор: Ломов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 369 с. : ил.

Вместо предисловия

Глава 1. Основы рентгенодифракционногоэксперимента

низкоразмерных приповерхностных слоев

§ 1.1. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия

1.1.1. Формирование пучков с малой угловой расходимостью для высо. коразрешающей рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии
1.1.2. Техника регистрации с высоким угловым разрешением рентгеновского дифракционного отражения
1.1.3. Картографирование в обратном пространстве приповерхностных слоев и когерентных структур

§ 1.2. Многослойные гетероструктуры

1.2.1. Рентгеновская дифрактометрия многослойных гетероструктур

1.2.2. Параметры многослойных гетероструктур, извлекаемые из рентгенодифракционных данных

§ 1.3. Рентгеновская дифрактометрия низкоразмерных пористых

кристаллических структур
1.3.1. Пористый кремний: получение и области применения
1.3.2. Рентгеновские исследования пористых наноструктур на
Глава 2. Асимптотическая брэгговская дифракция — метод
исследования тонких приповерхностных слоев и границ раздела совершенных монокристаллов
§2.1. Физические основы метода асимптотической брэгговской
дифракции
§ 2.2. Дифракция рентгеновских лучей вдали от точного угла Брэгга
2.2.1. Исследование дифракционного рассеяния от монокристаллов Ое(111) вдали от точного угла Брэгга-первые результаты по методу асимптотической брэгговской дифракции
2.2.2. Модель рассеяния рентгеновских лучей на "хвостах" кривых дифракционного отражения монокристаллов
§ 2.3. Модель нарушенных слоев монокристаллических подложек Б1 по
данным высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии
2.3.1. Величина нарушенного слоя монокристаллов кремния по рентгенодифракционным данным
§ 2.4. Асимптотическая брэгговская дифракция в скользящей
геометрии Брэгга-Лауэ
2.4.1. Особености дифракции в скользящей Брэгг-Лауэ геометрии
2.4.2. Однокристальная реализация метода асимптотической брэгговской дифракции
2.4.3. Параметры приповерхностного слоя монокристалла 81(111) по данным дифракционного рассеяния от (1 1 1) и (0 1 1) семейств кристаллографических плоскостей
§ 2.5. Асимптотическая брэгговская дифракция в исследовании
приповерхностных слоев полупроводниковых подложек после различных технологических воздействий
2.5.1. Приповерхностные слои совершенных монокристаллов
1п8Ь(111) в рамках дискретной модели в методе асимптотической брэгговской дифракции
2.5.2. Обработка результатов в рамках дискретной модели приповерхностного слоя
2.5.3. Структура переходной области Рс1-81(111) при лазерном
напылении палладия 130
§2.6. Обнаружение приповерхностного фазового перехода в
методом асимптотической брэгговской дифракции
2.6.1. Реальная структура приповерхностных слоев чистых сколов монокристаллов С^ОБО.», и СзН2Р04 по данным
высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии
2.6.2. Приповерхностный фазовый переход в монокристаллах дейтересульфата цезия
Глава 3. Двухкристальная рентгеновская дифрактометрия
полупроводниковых гетероструктур
§3.1. Определение параметров субмикронных гетерослоев методом
асимптотической брэгговской дифракции
3.1.1. Гетербэпитаксиальные пленки СаА1Аз/ОаАз(001)
3.1.2. Исследование межслоевой границы в гетероструктуре 1пхОа1.хАз/ОаАз(ЮО)
3.1.3. Задачи высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии по исследованию гетерограниц
§ 3.2. Развитие метода двухкристальной рентгеновской дифрактометрии для прецизионного анализа параметров слоев и границ раздела

3.2.1. Методика проведения эксперимента
3.2.2 Модель рассеяния рентгеновских лучей от многослойной гетероструктуры
3.2.3. Условия приготовления гетероэпитаксиальной системы . 1пСаАз-СаАз(001) с тремя квантовыми
ямами
3.2.4. Применение метода наименьших квадратов к анализу кривых двухкристальной рентгеновской дифрактометрии
§ 3.3. Влияние условий роста на структурные параметры квантовых ям
3.3.1. Чувствительность двухкристальной рентгеновской дифрактометрии к локальным неоднородностям гетероструктур
3.3.2. Влияние температуры подложки на совершенство структуры отдельных слоев и межслойных границ гетеросистемы
1пхСа1.хАз/ОаАз
§3.4. Параметры слоев псевдоморфных гетероструктур с напряженными квантовыми ямами 1пхОа|_хАз по сопоставительным данным рентгеновской дифрактометрии и фотолюминесценции
3.4.1. Параметры одиночных квантовых ям 1пхОа1.хАз/ОаАз в зависимости от условий роста
3.4.2. Псевдоморфная гетероструктура А1уОа|.уАз/1пхОа1.хАзЛЗаАз с напряженными квантовыми ямами разной толщины
§3.5. Структурная характеризация двойных квантовых ям
АЮаАз/ОаАз/АЮаАз с тонкими разделяющими А1Аз-слоями
3.5.1. Особенности образцов и экспериментальные измерения
3.5.2. Параметры границ двойных квантовых ям АЮаАз/ОаАз/АЮаАз в зависимости от толщины разделяющего слоя А1Аз и от легирования внешних половин барьерных слоев
§3.6. Двухкристальная рентгеновская дифрактометрия многослойных гетероструктур с использованием отражений от разных кристаллографических плоскостей

3.6.1. Параметры гетероструктуры СаАв /1пхОа|.хАз/ОаАз (001) по результатам совместного анализа 004, 113 и 115 отражений
Глава 4. Характеризация пористых приповерхностных слоев
полупроводниковых монокристаллов по совокупным данным рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии
§4.1. Аппаратурная реализация и методика проведения экспериментов

(АсИс1) = [(1г2 + к2)х(АаЧа5) + 12х(Аа1/а1)]/{Ь2 +к2 +12), (1.13)
где Да1 =а1 -а^Да11 =а'*-а5,а1,а11-параметры решетки эпитаксиального слоя перпендикулярно и параллельно поверхности, я,- параметр решетки подложки. Из упруго-деформационных соотношений кубического кристалла, полагая ак*~ау и °д=0> получаем следующие уравнения для тензоров напряжений и
деформаций:
°хх = °уу = Ех£ЛХ-'/) (1-14)
^2=-2^/0-^). (Ь15)
где Е - Модуль Юнга, V - коэффициент Пуассона. Деформации е22 и ехх непосредственно выражаются через рассогласования параметров решеток
еа = (Дах - Да,а, = (Дах/<^)-(Да;/<^), (1.16)
ехх =(Да11 -Да,)/«, =(Да||/а5)-(Да//а!), . (1.17)
где Да, = а, - постоянная кристаллической решетки эпитаксиального
слоя в ненапряженном состоянии. Отметим, что а,(х) для твердых растворов вычисляется согласно закону Вегарда при известной композиции х. Из (1.14-1.17) получаем:
(Да(х)/а,) = (Дах/а^|—1-, (1.18)
Значение Аа1(х)/а1 = АЧ(х)/с!0 определяется из (1.12). Коэффициент Пуассона и находится из соотношения и = (Дах-Да,)/(Дах + Да,) при условии, что
[Аа'Ч а$ | = 0.
В формуле (1.12) предполагается, что нормали к дифракционным плоскостям
слоя и подложки совпадают. Измеряемый в эксперименте угол равен Д0Бр=Д0Д(1+ квл<р. Здесь первый член связан с истинным смещением за счет несоответствия параметров решеток, а второй - с разориентацией этих плоскостей друг от друга на угол <р. Методика проведения измерений подробно описана в [63].