Гетероструктуры с Ge(Si) самоформирующимися наноостровками и квантовыми точками на Si(001) подложках и релаксированных SiGe/Si(001) буферных слоях: особенности роста и фотолюминесценции

• Автор: Шалеев, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.
ГЛАВА 2.
ГЛАВА 3.
ГЛАВА 4.

Рост и оптоэлектронные свойства 8Ое гетероструктур. Литературный обзор

1.1. Введспие.

1.2. Рост ОеБ гетероструктур на 81.

1.3. Оптические свойства структур с Се881

островками.
1.4. Ое8 гетероструктуры на релаксированных вЮе
буферных слоях.
Влияние температуры и скорости осаждения Ое на рост и фотолюминесценцию Се881
самоформирующихся островков.
2.1. Введение.
2.2. Методика эксперимента.
2.3. Анализ морфологии поверхности структур с
Се881 самоформирующимися островками и квантовыми точками, выращенных при температурах роста 2з0 С.
2.4. Фотолюминесценция структур с Ое881
самоформирующимися островками, имеющими
различную форму.
2.5. Влияние скорости осаждения ве на рост и ФЛ Се881 островков, сформированных при 0 С. Формирование высококачественных релаксированных 8Юе81 буферных слоев.
3.1. Технология получения высококачественных релаксированных 8Се81 буферных слоев.
3.2. Отработка методики использования полученных 8Юе81 буферных слоев в качестве искусственных подложек для роста структур методом МПЭ.
Исследования роста и фотолюминесценции Ос8 самоформирующихся островков, выращенных на релаксированных 8Се81 буферных слоях.
4.1 Введение.
4.2 Исследование особенностей роста Ое самоформирующихся островков на релаксированных 8Юе1 буферных слоях с малой шероховатостью поверхности.
4.3 Фотолюминесценция ве островков, заключенных между слоями напряженного .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список цитированной литературы


Особое внимание уделено теоретическим моделям, описывающим изменения морфологии поверхности структур с островками при изменении условий формирования структур. Представлены имеющиеся к началу работ над диссертацией литературные данные по исследованиям оптических свойств Ое() самоформирующихся островков. Показана перспективность формирования структур с Ое() самоформирующимися островками на подложках, отличающихся по параметру решетки от (1) подложек - релаксированных 5Юе/(1) буферных слоях. Кратко представлены современные достижения по форхмированию 8Юе/(1) релаксированных буферных слоев и использованию их в качестве «искусственных подложек» для роста на них вКЗе гетероструктур. Приведено описание методов подготовки подложек и характеризации выращенных структур. Представлены результаты исследований роста Се()/(1) самоформирующихся островков при низких ( ^0С) температурах осаждения ве. Особое внимание уделено изменению морфологии поверхности структур с бе^) островками, происходящему при понижении температуры формирования островков в узком температурном интервале (0 °С - 0 °С) и сопровождающемуся сменой типа островков, доминирующих на поверхности. Обнаружены и объяснены особенности ФЛ Ое()/(1) островков различной формы. Приведены результаты по влиянию скорости осаждения Ое на рост и ФЛ Ое()/(1) островков, сформированных при температуре роста 0 °С. Глава 3 посвящена методике получения высококачественных «искусственных подложек» на основе релаксированпых градиентных 8Юе/(1) буферных слоев, выращенных методом гидридной газофазной эпитаксии (ГФЭ) и подвергнутых химикомеханическому полированию (ХМП). В результате проведенных исследований были получены релаксированные Се/(1) буферные слои с малой шероховатость поверхности и низкой плотность прорастающих дислокаций. Представлены результаты по особенностям предростовой подготовки вЮе буферных слоев для формирования на них ЛЗе гетероструктур методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ). Представлены результаты по росту и характеризации тестовых структур, сформированных на ЭЮе «искусственных подложках». В Главе 4 представлены результаты исследований особенностей роста Ое() самоформирующихся островков на релаксированпых 0е/(1) буферных слоях с предосажденным слоем напряженного малой толщины. Установлено влияние толщины напряженного Э1 слоя и температуры роста па параметры (форму, размер, состав и поверхностную плотность) Оеф) островков. Выполнены исследования фотолюминесценции (ФЛ) структур с Се( самоформирующимися островками, встроенными в напряженный слой, осажденный на релаксированный 8Юе/(1) буферный слой. Впервые обнаруженный сигнал ФЛ от Се() островков, заключенных между слоями напряженного , связывается с непрямым в реальном пространстве оптическим переходом между дырками, находящимися в островках, и электронами, локализованными в напряженных слоях над и под островками. Ое(8і)/8і(1) островков. Показана возможность эффективного управления положением пика ФЛ от подобных структур путем изменения лишь толщин напряженных 8І слоев над и под островками. Как и в случае роста структур на 8і(1) подложках, для структур, сформированных на релаксированных 8Юе буферных слоях, обнаружены особенности ФЛ (Зе(8і) островков, имеющих различную форму'. В Заключении сформулированы основные результаты, полученные в работе. Глава 1. Рост и оптоэлектронные свойства в^/Се гетероструктур. Введение. Для большого класса современных применений полупроводниковых материалов необходимо создание гетероструктур с заданным дизайном зонной диаграммы. Управление зонной структурой можно осуществить, лишь комбинируя материалы с различной шириной запрещенной зоны. Наличие полупроводниковых соединений с различной шириной запрещенной зоны позволяет решить эту задачу. На диаграмме (рис. Из рисунка 1. ИК. Рис. Диаграмма характеристик основных современных полупроводниковых материалов (данные из [9]). Даны зависимости ширины запрещенной зоны (по левой оси) и соответствующей ей длины волны (по правой оси) от постоянной кристаллической решетки. Линиями соединены основные используемые гетеропары.