Исследование полупроводниковых наноструктур с массивами квантовых точек и металлических нанокластеров методами сканирующей зондовой микроскопии

• Автор: Востоков, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Методы сканирующей зондовой микроскопии Обзор литературы

1.1. Физические принципы СЗМ

1.2. Применение СЗМ для исследования полупроводниковых наноструктур

1.3. Применение СЗМ для модификации свойств поверхности

1.4. Выводы

Глава 2. Разработка и применение специальных методик атомносиловой

микроскопии и нанолитографии для исследования и формирования наноструктур

2.1. Введение

2.2. Техническое описание используемого СЗМ

2.3. Исследование сколов полупроводниковых наноструктур методами АСМ
2.4. Развитие совместного применения методик селективного травления и
АСМ для исследования наноструктур
2.5. Разработка методов контактной сканирующей литографии
2.6. Выводы
Глава 3. Исследование гетероструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками
выращенных методом МОГФЭ
3.1. Введение
3.2. Исследование структур со слоями 1пСаАя на ваАя
3.3. Формирование квантовых точек МаАвваАя
3.4. Заращивание квантовых точек 1пСаАБ слоем ОаЛэ
3.5. Выводы
V Глава 4. Металлоорганическая газофазная эпитаксия и свойства
наноструктур АваЛв
4.1. Введение
4.2. Исследование слоев Л, осажденных на поверхность ваАя
4.3. Формирование нанокластсров А1 на поверхности ОаАэ
4.4. Эпитаксиальное заращнвание нанокластсров А1 слоями СаАэ и пОаЛБ
4.5. Теоретические исследования электрических свойств наиоконтакгов металл полупроводник
4.6. Исследования электрических и оптических свойств многослойных структур с нанокластерами А в матрице ОаЛБ
4.7. Выводы
Заключение
V Приложение 1. Свойства функции
Приложение 2. Список сокращений
Список цитированной литературы


Представлен обзор работ, демонстрирующих широкие возможности методов сканирующей зондовой микроскопии в исследовании и модификации различных наноструктур. Во второй главе развиты и апробированы некоторые специальные методики исследования наноструктур и нанолитограф ни с помощью АСМ, дающие новые возможности для контроля и создания нанообъектов. Дано описание конструкции и принципов работы используемого в диссертации сканирующего зондового микроскопа. Предложена методика изучения движения ростового фронта и возникновения дефектов гетероинтерфейсов, возникающих в процессе роста с помощью слоев - меток А1Лз. Развит метод атомно-силовой микроскопии с использованием селективного химического травления. Метод применен для исследования структур АШпОаАь/ОаЛз и позволил, в частности, получить новые данные о свойствах гетерограниц в структурах. Предложен и реализован новый метод контактной сканирующей литографии, позволяющий создавать произвольный рисунок в виде линий и точек с минимальными размерами отдельных элементов ~ нм и переносить его на поверхность различных образцов с помощью операций плазмо-химического травления и напыления. Описаны эксперименты с использованием данного метода для создания напокоигактов металл-полупроводник. В третьей главе изложены результаты исследований, проведенных с использованием ЛСМ, полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками и квантовыми ямами, а также возникающих в гетероструктурах дефектов. Проведены исследования морфологии структур со сдвоенными квантовыми ямами 1пхСа|. А$, выращенных методом метатпоорганической газофазной эпитаксии на подложках ОаАэООО). В главе описывается, как АСМ позволяет определять уровень дефектности таких структур. Опыт по диагностике дефектности в структурах с квантовыми ямами, необходим при косвенной характеризации структур с квантовыми точками 1пСаЛ$/ОаЛ$ и металлическими нанокластерами. Изучены особенности процесса формирования квантовых точек 1пОаА5/СаА5 и их заращивания слоем ваАя в процессе металлоорганической газофазной эпитаксии. В результате, выявлены условия формирования совершенных массивов квантовых точек и квантовых ям, необходимых для создания фотоприемников инфракрасного диапазона. Четвертая глава посвящена изучению закономерностей формирования в процессе МОГФЭ наноструктур А1/СаАз. Приведены результаты исследования закономерностей роста слоя А1 на ОаАэ в едином технологическом процессе с эпитаксиальным ростом полупроводниковых слоев. Такой метод роста А1 на баАБ позволяет обеспечить отсутствие загрязнений, окисления поверхности и промежуточных слоев на границе металл - полупроводник и открывает возможность создания композитных материалов металл - полупроводник с высоким качеством границ между фазами. Демонстрируется возможность самоорганизованного формирования металлических нанокластеров А1 на поверхности СаЛэ и их эпитаксиального заращивания слоем ОаАэ и более сложными гетеро структурам и СаЛзЛпСаАБ. Для прогнозирования свойств полупроводниковой среды с металлическими нановключениями, теоретически исследованы электрические свойства отдельного наноконтакта металл — полупроводник. Описаны результаты экспериментальных исследований электрических и оптических свойств многослойных структур с нанокластерами А1 в матрице ваАБ. Теоретические оценки и экспериментальные исследования демонстрируют малое (порядка пикосекунд) время жизни фотовозбужденных носителей заряда в данной нанокластерной среде, что открывает перспективы ее применения в быстродействующих оптоэлектронных приборах. Заканчивая введение, хочу поблагодарить моего научного руководителя к. Владимира Ивановича Шашкина иод чутким руководством и при непосредственном участии которого были выполнены работы, представленные в диссертации. Автор хотел бы искренне поблагодарить сотрудников ИФМ РАН и соавторов, без совместной работы и общения с которыми данная работа не могла бы состояться. Ю.Н. В.Ф. Дряхлушниа, вед. АЛО. Климова, вед. В.В. М.Н. И.Ю. В.М. Данильцева, u. О.И. A.B. ИПФ РАН А. ИФМ РАН З. Ф. Красильннка и д. В.Я. Е.А. Д.М. С.А. Г.Л.