Электрическая проводимость наноструктур на реконструированных поверхностях кремния

• Автор: Цуканов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 338 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ РЕКОНСТРУКЦИИ, НАНОСТРУКТУРЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Введение

1.2 Поверхность и поверхностные реконструкции

1.2.1 Поверхность полупроводников и двумерная кристаллография

1.2.2 Элементарные наноструктуры на поверхности кремния

1.2.3 Свойства наноструктур

1.3 Электропроводность поверхности полупроводников

1.3.1 Общие сведения об электропроводности полупроводников

1.3.2 Электропроводность приповерхностной области полупроводников

1.3.3 Влияние поверхностных реконструкций на электропроводность подложки
1.4 Экспериментальное оборудование и методы
1.4.1 Экспериментальная установка
1.4.2 Метод дифракции медленных электронов
1.4.3 Метод сканирующей туннельной микроскопии
1.4.4 Четырёхзондовый метод измерения удельного сопротивления
1.4.5 Подготовка образцов и экспериментальные процедуры
1.5 Измерение поверхностной проводимости
1.5.1 Поверхностная проводимость
1.5.2 Экспериментальное изучение влияния поверхностных структур на свойства полупроводниковой поверхности
1.5.3 Способы измерения поверхностной проводимости
1.5.4 Влияние подложки на результаты измерений
1.5.5 Анизотропия поверхностной проводимости
1.6 Заключение к главе
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ УПОРЯДОЧЕННЫХ СТРУКТУР НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОДЛОЖКИ
2.1 Введение
2.2 Электрическая проводимость поверхностных фаз различных адсорбатов
на кремнии Si(100)
2.2.1 Атомарно-чистая поверхность кремния Si(100)2'*-
2.2.2 Исследование электрической проводимости поверхностных фаз Si(100)-Au.

2.2.3 Исследование электрической проводимости поверхностных фаз 8г(100)-А
2.2.4 Исследование электрической проводимости поверхностной фазы 81(100)2 хЗ-Иа
2.2.5 Исследование электрической проводимости поверхностной фазы
81(100)4 *3-1п
2.2.6 Обобщение результатов исследований электрической проводимости поверхностных фаз на кремнии (100)
2.3 Электрическая проводимость поверхностных фаз различных адсорбатов
на кремнии 81(111)
2.3.1 Атомарно-чистая поверхность кремния 81(111)
2.3.2 Исследование электрической проводимости поверхностной фазы
5/(711)5,55x5,55-Си
2.3.3 Исследование электрической проводимости поверхностных фаз Аи/Б1(111)
2.3.4 Исследование электрической проводимости поверхностной фазы
5/(7/ 1)Жх
2.3.5 Исследование электрической проводимости поверхностных фаз МБфШ)
2.3.6 Обобщение результатов исследований электрической проводимости поверхностных фаз на кремнии (111)
2.4 Заключение к главе
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РЕКОНСТРУИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1 Введение
3.2 Влияние процессов адсорбции на проводимость подложки
3.2.1 Влияние молекулярного кислорода на проводимость поверхностных фаз
3.2.2 Измерение проводимости при экспозиции поверхности 81(100)2 x1 и 81(100)2 хЗ-Иа в атмосфере атомарного водорода
3.2.3 Проводимость поверхностных фаз при адсорбции атомов кремния
3.3 Влияние доменных границ на поверхностную проводимость
3.3.1 Сравнение проводимости одно- и трёхдоменной поверхностной фазы
81(111)5x2-Аи
3.3.2 Влияние доменных границ поверхности Аи/81(111) на электрическую проводимость
3.4 Влияние шероховатости поверхности подложки на проводимость
3.4.1 Исследование электрической проводимости поверхностной фазы 81(100)с(4х12)-А1 при формировании островков индия

3.4.2 Влияние шероховатости поверхности на электрическую проводимость
поверхностной фазы Si(100)2x3-Na
3.5 Заключение к главе
ГЛАВА 4. МОДИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ РЕКОНСТРУИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
4.1 Введение
4.2 Проводимость трехкомпонентных поверхностных фаз
4.2.1 Изучение электрической проводимости трехкомпонентных поверхностных фаз в системе (Au,In)/Si(l 11)
4.2.2 Влияние стехиометрического состава поверхностной фазы
Si(l 11)^21 xV21-(Au,Ag) на электрическую проводимость подложки
4.2.3 Измерение проводимости при напылении натрия на поверхность
Si(l 11)-а-ё* ФЗ-Аи
4.3 Влияние фазовых переходов на поверхностную проводимость
4.3.1 Измерение электрической проводимости при переходе от поверхностной фазы Si(l 11)4х]-1п к поверхностной фазе Si(lll)4x2-(ln,Na)
4.3.2 Фазовые переходы и электрическая проводимость в субмонослойной системе (Au,Ag)/Si(l 11)
4.3.3 Электрическая проводимость при переходе от поверхностной фазы Si(lll)-ß-^xV3-Au к поверхностной фазе Si(l 1 l)6x6-(Au,Ag)
4.4 Заключение к главе
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ НАНОСТРУКТУР НА МОДИФИЦИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ
5.1 Введение
5.2 Влияние начальных стадий роста сверхтонких плёнок адсорбатов на поверхностную проводимость подложки Si(l 00)2x
5.2.1 Измерение проводимости при напылении золота на поверхность Si(100)2*l
5.2.2 Измерение проводимости при напылении алюминия на поверхность Si(100)2><1..
5.2.3 Измерение проводимости при напылении сурьмы на поверхность Si( 100)2 х 1
5.3 Проводимость сверхтонких металлических пленок, осаждённых на реконструированной поверхности кремния Si(l 11)
5.3.1 Электрическая проводимость сверхтонких пленок золота на
реконструированной поверхности In/Si(l 11)
5.3.2 Электрическая проводимость сверхтонких пленок золота на поверхности
Si(l 11)5,55x5,55-Си

проводимости

валентная

проводимости

валентная

Рисунок 1.6 - Формирование слоя объёмного заряда в приповерхностной области подложки, индуцированного поверхностными состояниями в запрещённой зоне: (а) неравновесное состояние, (б) равновесное состояние.
Концентрация избыточных носителей в слое пространственного заряда может быть вычислена с помощью решения уравнения Пуассона [132], если известна величина изгиба зоны. Вычисление осуществляется для направления 2, расположенном нормально к поверхности, причём за положительное направление принимается движение вглубь полупроводника от поверхности, где г = 0, а для области вакуума г < О (Рисунок 1.7). Вертикальная ось на рисунке 1.7 показывает энергию электрона, между зоной проводимости и валентной зоной имеется запрещённая зона. Е,(г) - середина запрещённой зоны и является функцией г, Ер - уровень Ферми - не является функцией и располагается горизонтально.
Разницу потенциалов возле поверхности можно выразить как
уравнение Пуассона:
<72Ф(г)

(1.24)
(1.25)
где е - диэлектрическая постоянная полупроводника.
Плотность заряда р(2) представляется как
р(г) = е(ЛГ0-.Л1, + р(г)-п(г)), (1.26)
где N1з и IVа — плотности ионизированных доноров и акцепторов, р(г) и п(г) — концентрации дырок и электронов проводимости, соответственно. Первые два члена в