Морфология и оптические свойства самоформирующихся островков GeSi/Si(001), выращенных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии в среде GeH4

• Автор: Исаков, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Список определений, обозначений и сокращений

ГЛАВА 1. РОСТ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ГЕТЕРОСТРУКТУР

СтеБ С САМОФОРМИРУЮЩИМИСЯ ОСТРОВКАМИ

ОБЗОР ЛИТЕР АТУ РЫ

1.1. Методы эпитаксиального выращивания гетероструктур

на основе и Ое

1.1.1. Молекулярнолучевая эпитаксия

1.1.2. Газофазная эпитаксия

1.1.3. Молекулярнолучевая эпитаксия из газофазных источников

1.1.4. Сублимационная молекулярнолучевая эпитаксия
в среде ОеН4
1.2. Рост гстеросгруктур Ое8ЬБ
с самоформирующимися островками
1.2.1. Зарождение и трансформация островков Ое
в процессе роста
1.2.2. Эффекты упорядочения в массивах островков Ое1
1.3. Зонная структура самоформирующихся островков Ое1
1.4. Фотолюминесценция гетероструктур Се
1.4.1. Фотолюминесценция самоформирующихся островков Сс
1.4.2. Фотолюминесценция дефектов кристаллической решетки
1.4.3. Температурная зависимость фотолюминесценции самоформирующихся островков Се
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Методика выращивания гетероструктур с самоформирующимися островками ii1 методом сублимационной МЛЭ
в среде
2.2. Методика исследований гетероструктур с поверхностными островками ii1
2.3. Методика исследования оп тических свойств гетероструктур с заращенными островками ii1
ГЛАВА 3. ЗАВИСИМОСТЬ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ОСТРОВКОВ ii1, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ СМЛЭ В СРЕДЕ 4, УСЛОВИЙ РОСТА
3.1. Эволюция морфологии поверхностных островков ii1 в процессе роста
3.2. Формирование разрыва смачивающего слоя вокруг островков Выводы к Главе
ГЛАВА 4. ЗАВИСИМОСТЬ СОСТАВА И УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ САМОФОРМИРУЮЩИХСЯ ОСТРОВКОВ ii1 ОТ УСЛОВИЙ РОСТА
4.1. Конфокальная рамановская микроскопия самоформирующихся островков ii1
4.2. Состав материала самоформирующихся островков ii1 Выводы к Главе
ГЛАВА 5. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР С САМОФОРМИРУЮЩИМИСЯ ОСТРОВКАМИ ii1, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ СМЛЭ В СРЕДЕ СеЩ
5.1. Зависимость спектров фотолюминесценции гетероструктур с
самоформирующимися островками Сев ДОКОСИ от условий роста
5.2. Зависимость спектров фотолюминесценции самоформирующих
ся островков Се1 от интенсивности фотовозбуждения
5.3 Температурная зависимость спектров фотолюминесценции
самоформирующихся островков ОеБДОКОО 1
Выводы к Главе 5
Заключение
Список использованных источников


Построение теоретических моделей, связывающих особенности спектров ФЛ структур с самоформирующимися островками Се/(1), выращенных методом СМЛЭ в среде веН*, с особенностями морфологии и состава материала островков. Впервые проведён количественный анализ зависимостей параметров морфологии самоформирующихся островков GeSi/Si(1), выращенных методом СМЛЭ в среде GeH4, от условий роста. Установлено, что морфология массивов островков определяется процессами переконденсации в процессе роста. Впервые для исследования состава и упруго-напряжённого состояния самоформирующихся островков GeSi/Si(1) применён метод конфокальной рамановской микроскопии (КРМ), Показана возможность получения карг распределения доли Ge и относительной деформации в слое GeSi по поверхности образца и визуализации на них островков и поля упругих напряжений в слое GeSi. Впервые показано, что в условиях достаточно сильного фотовозбуждения влияние потенциала избыточных носителей заряда, локализованных в островках GeSi/Si(1), может приводить к тому, что островки становятся гетероструктурами I типа. С указанным эффектом связано доминирование в спектрах фотолюминесценции линий, обусловленных прямыми в реальном пространстве межзонными оптическими переходами в островках. Ge). Полученные в работе результаты могут быть использованы при разработке технологии выращивания методом СМЛЭ в среде Gelb, приборных структур на основе GeSi/Si(1) для кремниевой оптоэлектроники. При выращивании самоформирующихся островков GcSi/Si(1) методом СМЛЭ в среде GeH4 при температурах подложки Ts - 0 ч- 0°С и давлении GeH4 в ростовой камере 5 х ? Topp зарождение островков происходит по механизму Странски-Крастанова, но при дальнейшем росте морфология островков определяется процессами перекондсн-сации. В спектрах фотолюминесценции гетсроструктур с самоформирующимися островками GeSi/Si(1), выращенных методом СМЛЭ в среде GeH4, доминируют линии, связанные с прямыми в реальном пространстве меж-зонными оптическими переходами в островках. Расщепление линий фотолюминесценции в островках, выращенных методом СМЛЭ в среде GeH4, связано с наличием у поверхности островков области, обогащенной Ge. Обработка и анализ данных ACM исследований поверхностных островков GeSi/Si(1), выращенных методом СМЛЭ в среде GeII4; разработка алгоритма и программного обеспечения для анализа данных ACM и определения параметров морфологии островков; количественный анализ зависимостей параметров морфологии островков от условий роста. Обработка и анализ данных КРМ исследований гетсроструктур GeSi/Si(1), выращенных методом СМЛЭ в среде GeH4; разработка методики определения пространственного распределения состава и локальной упругой деформации слоя GeSi из данных КРМ; анализ зависимости состава и упруго-напряжённого состояния островков от условий роста. Анализ зависимостей спектров ФЛ гетероструктур GeSi/Si(1) с само-формирующимися островками, выращенных методом СМЛЭ в среде GeH4, от условий роста, температуры измерения и интенсивности фотовозбуждения; построения теоретических моделей зонной структуры островков, объясняющих экспериментальные зависимости. Планирование экспериментов, проектирование образцов для исследования и анализ экспериментальных результатов осуществлялись совместно с научным руководителем. Основные положения и результаты диссертации докладывались на Российских и международных научных конференциях, в том числе: о V Всероссийской молодежной научной школе, посвященной -летию Мордовского государственного университета им. Н.Г1. Огарева (Саранск, 3-6 октября г. XII и XIII Нижегородских сессиях молодых ученых (Нижний Новгород, и гг. VIII и IX Всероссийских молодежных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектрон икс (Санкт-Петербург, и гг. XIII конференции «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение» (Нижний Новгород, — мая г. XV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, РЭМ- (Черноголовка, 4 — 7 июня г. VIII Российской конференции по физике полупроводников (Екатеринбург, 3 — 7 октября г. XI, XII и XIV Международных симпозиумах «Нанофизика pi наноэлектроника» (Нижний Новгород, , и гг.