Формирование и полупроводниковые свойства тонких слоев на основе Fe и Ca2Si на Si(111)

• Автор: Фомин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Аналитический обзор.

1.1 Поверхностные сверхструктуры и двумерные электронные системы

1.2 Формирование упорядоченных поверхностных фазГе

на 81(111)

1.3 Формирование упорядоченных поверхностных фаз Са

на 81(111)

1.4 Формирование упорядоченных поверхностных фаз 1У^

на 81(111)

Глава 2. Методы исследования, аппаратура и методики расчетов.

2.1 Методы исследования поверхностных процессов.
2.1.1 Электронная оже-спектроскопия
2.1.2 Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами
2.1.3 Метод дифракции медленных электронов
2.1.4 Методы электрофизических измерений
2.1.5 Оптическая спектроскопия полупроводников
2.1.6 Методы сканирующей зондовой микроскопии
2.2 Методики расчетов.
2.2.1 Расчет подвижности и концентрации носителей
заряда с использованием эффекта Холла
2.2.2 Метод дифференциальной отражательной спектроскопии
2.2.2.1 Метод динамического эталона
2.2.22 Метод восстановленного эталона
2.3 Экспериментальная аппаратура.
2.3.1 Экспериментальная аппаратура для роста пленок и
электронной оже-спектроскопии

2.3.2 Аппаратура для роста пленок с установкой для прямого наблюдения картин дифракции медленных электронов и приставкой для измерения эффекта Холла..
2.3.3 Аппаратура для роста пленок и исследований методом дифференциальной отражательной спектроскопии
2.3.4 Спектральные приборы 8РЕС(ЖО 71 Ш., МДР-3 и НйасЫ и-3
Глава 3. Определение механизма роста и исследование свойств тонких пленок железа на поверхностной фазе 81(111)-(2х2)- Ре.
3.1 Формирование поверхностной фазы 81(111)-(2х2)-Ре и
ее морфология
3.2 Транспортные свойства ПФ Э1(111)-(2х2)-Ре
3.3 Морфология и электрические свойства слоев Бе, осажденных при комнатной температуре на ПФ
81(111)-(2 х 2)-Ре
3.4 Оптические свойства образцов со сверхтонкими слоями железа на 81(111)7x7 и 81(111)-(2х2)-Ре
Глава 4. Исследование формирования, электронной структуры, оптических, электрических свойств систем на основе тонких пленок Са281 на кремнии с использованием прекурсора 20 фазы М§281 или тонкой пленки силицида магния на кремнии.
4.1 Определение диапазона температурной стабильности пленки Mg2Si на 81(111)
4.2 Осаждение Са на 81(111)7x
4.3 Осаждение Са на пленку Mg2Si на 81(111)
4.4 Исследование стадии роста пленки Са281 на 20 фазе Мв281 на 81(111)
Основные результаты и выводы
Примечание
Литература

Введение
Важным объектом современной физики полупроводников являются системы пониженной размерности, создаваемые на атомно-чистых полупроводниковых поверхностях. Их исследование проводится в сверхвысоком вакууме методами физики поверхности. Особый интерес представляют ультратонкие пленки и многослойные пленочные структуры наноразмерной толщины. Это обусловлено тем, что указанные объекты обладают рядом уникальных свойств, нехарактерных для материалов в массивном состоянии, что вызывает большой интерес к ним со стороны, как исследователей, так и разработчиков микроэлектронной техники. По мере приближения размеров твердотельных структур к нанометровой области, все больше проявляются квантовые свойства электрона. В его поведении преобладающими становятся волновые закономерности, характерные для квантовых частиц, и это открывает перспективы создания принципиально новых переключающих, запоминающих, усиливающих элементов и других устройств для микроэлектроники.
Данная диссертационная работа посвящена исследованию формирования, параметров электронной структуры, оптических и полупроводниковых свойств систем на основе двумерных упорядоченных пленок железа (Fe) и силицида кальция (Ca2Si) на кремнии.
Особенностью подхода к формированию двумерных (2D) пленок силицидов металлов является использование стабильных поверхностных сверхструктур различных металлов на кремнии в качестве барьерных слоев или прекурсоров для создания сплошных пленок моноатомной толщины в условиях сверхвысокого вакуума.
Применение методов in situ исследования электронной структуры, оптических и полупроводниковых свойств формируемых тонких пленок, позволяет проводить исследования с высокой степенью детализации проходящих ростовых процессов. Выбор материалов для исследований остановлен на использовании экологически чистых и недорогих материалов, таких как железо, кальций и магний.
удален і, і-электрон и Д-электрона при наличии вакансии на уровне Ь2. Точное вычисление слагаемого 1/(Ь],Ь2) затруднено, однако часто используют эмпирическое соотношение, достаточно хорошо согласующееся с экспериментальными результатами.
Приближенное значение энергии ЕАвс оже ~ перехода АВС в атоме с атомным номером Z было получено эмпирически Чангом и Дженкинсом [32]:
Елвс(г)= еа(7) - о.5[Ев(г+і)] - о.5[Ес(г)+ Ес(г+і)] (2.2)
В формуле (1) Е^) - энергия связи і-уровней в элементе с атомным номером Z, Е(Х+) — энергия связи тех же уровней, но для следующего элемента периодической таблицы. Более приемлемым с физической точки зрения выражением для энергии оже - перехода является
внутр внеш
ЕАвс= Ел - Ев-Ес~ Ес(ВС: х) + Я* + Я31 (2.3)
где Б (ВС: х) — энергия взаимодействия между дырками В и С в конечном атомном состоянии и Ях - энергия релаксации [32]. Она возникает вследствие дополнительного экранирования атомного остова, если на нем находится дырка и обусловлена притяжением или релаксацией внешних электронных уровней к
внутр
этому остову. Член Ях есть энергия внутриатомной релаксации (в изолированном атоме). В области ионизированного атома появляется

дополнительный член Ях , он называется энергией вне атомной релаксации. Значения, полученные по формуле (2.3) являются более точными. Значения пиков для дифференциального и интегрального пиков не совпадают и поэтому, когда говорят об энергии пика оже - перехода, то подразумевается дифференциальный спектр.
Для ожэ-исследований наиболее часто используются анализаторы с тормозящим полем на базе оптических анализаторов-электронографов, а также анализаторы типа цилиндрического зеркала (отклоняющие спектрометры). К