Влияние подложки на структуру металлических и полупроводниковых слоев в гетерокомпозициях на основе A3B5 по данным электронной микроскопии

• Автор: Ловыгин, Михаил Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Соединения А3В5, гетероструктуры на их основе и металлические контакты к полупроводникам в современной микро- и наноэлектронике
1.1. Применение соединений А'В5 и тонких металлических слоев
1.2. Методы роста полупроводниковых и металлических слоев.
Молекулярно-лучевая эпитаксия
1.3. Атомные процессы на поверхности подложки во время роста
1.4. Структура эпитаксиальных слоев
1.5. Применение просвечивающей электронной микроскопии для
исследования полупроводниковых структур и тонких слоев
1.6. Выводы по главе
Глава 2. Просвечивающая электронная микроскопия
2.1. Приготовление образцов
2.2. Взаимодействие электронов с веществом
2.2.1. Упругое рассеяние
2.3. Устройство и формирование изображения в просвечивающем
электронном микроскопе
2.3.1. Метод слабого пучка
2.3.2. Муаровый узор
2.4. Высокоразрешающая электронная микроскопия
2.4.1. Моделирование высокоразрешающих изображений
2.4.2. Цифровая обработка высокоразрешающих изображений
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Электронно-микроскопические исследования структуры слоя алюминия на вицинальной поверхности арсенида галлия
3.1. Образцы для исследований
3.2. Электронографические исследования и светлопольная микроскопия .
3.3. Количественный анализ темнопольных микрофотографий
3.4. Высокоразрешающая электронная микроскопия образцов поперечного сечения
3.4.1. Кристаллическая структура зерен алюминия
3.4.2. Влияние атомных ступеней на поверхности подложки на структуру зерен алюминия
3.4.3. Анализ дислокаций несоответствия на границе раздела алюминия и арсенида галлия
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Исследование деформаций и определение состава частично релаксированного слоя арсенида индия-алюминия на подложке арсенида галлия
4.1. Образцы для исследований
4.2. Анализ электронограмм и изображений с дифракционным контрастом образца планарного сечения
4.3. Высокоразрешающая электронная микроскопия приграничных областей структуры ЗпАЬАд/ОаАь
4.3.1. Дислокации несоответствия на границе раздела йпМАз/ОаАя
4.3.2. Экспериментальное определение вариаций параметров кристаллических решеток слоя 1пЛ1Аэ и подложки ОаАэ вблизи границы раздела
4.3.3. Сравнение вариаций параметров решеток в приграничной области с теоретической моделью ван дер Мерве
4.3.4. Определение состава слоя къМАя
4.4. Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Введение
Полупроводниковые гетерокомпозиции на основе соединений А3В5 нашли широкое применение в качестве элементов оптоэлектронных, сверхвысокочастотных и других типов устройств [1-4] и благодаря развитию технологии выращивания гетероструктур и методов исследования продолжают использоваться в новых приборах с улучшенными характеристиками [5].
Формирование металлических слоев на поверхности таких материалов позволяет создавать омические контакты и контакты Шоттки, структура которых в течение продолжительного времени интенсивно изучалась [6-8]. В то же время такие слои продолжают оставаться в центре внимания в связи с возможностью новых приборных применений [9—11].
Свойства и характеристики приборов микро- и наноэлектроники зависят от структуры и совершенства исполнения имеющихся в их составе полупроводниковых гетеропереходов и металлических слоев. Например, неоднородности состава квантовых ям на основе АЮаАя, которые применяются в лазерах, могут привести к изменению ширины запрещенной зоны или коэффициента поглощения в инфракрасных фотодетекторах, искажая, таким образом, оптические характеристики прибора [12]. Структурное несовершенство металлических слоев при длительной эксплуатации прибора может привести к изменению высоты барьера создаваемых на их основе контактов Шоттки или увеличению сопротивления омического контакта [13].
В связи с этим исследование и контроль структурных характеристик и состава полупроводниковых и металлических слоев на масштабах вплоть до атомного являются необходимыми и интересны как с прикладной, так и с фундаментальной точек зрения. Результаты таких исследований помогут оптимизировать процесс роста слоев для улучшения характеристик создаваемых на их основе устройств и приборов.

В традиционном подходе на первом этапе происходит механическое утонение подготовленного образца при использовании абразивных порошков или шлифовальных кругов. При приготовлении образца планарного сечения специальной подготовки не требуется, и в результате утонения удаляется большая часть материала подложки, находящегося под поверхностными слоями. Напротив, для получения образца поперечного сечения необходимо сначала склеить два кусочка полупроводниковой пластины рабочими поверхностями друг к другу, а затем утонить получившийся образец с обеих сторон параллельно склеенным поверхностям (рис. 2.1а). В процессе утонения в образце возникает приповерхностный поврежденный слой, для уменьшения толщины которого последовательно используются абразивы с уменьшающимся размером полирующих частиц от 30 до 0,2 мкм. Конечная толщина образца на этом этапе составляет около 30 мкм, а на его поверхности при наблюдении в оптическом микроскопе должны отсутствовать царапины и другие дефекты. Далее утоненный образец закрепляется на сетке для дальнейшей обработки (рис. 2.16).
поверхность

Рис. 2.1. Схема приготовления образца поперечного сечения: а - вырезанные участки образца, б — образец после склейки, механической шлифовки и
закрепления на сетке