Особенности образования наноостровков в многослойных SiGe гетероструктурах и метод селективного легирования SiGe структур сегрегирующими примесями

• Автор: Юрасов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 153 с. : ил.

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

Рост напряженных БЮсЭДОО гетерострукгур

1.1 Введение

1.2 Теоретические модели перехода от двумерного к

трехмерному росту

1.3 Формирование напряженных Се1

гетсроструктур
Особенности перехода от двумерного к трехмерному
росту пленки вс в 8Юе1 гетероструктурах с напряженными планарными подслоями
2.1. Методика эксперимента
2.2. Критическая толщина перехода по Странскому
Крастанову при росте вс на напряженном 8 Юс слое
2.3. Критерий перехода от двумерного к трехмерному росту в
структурах с напряженными БЮс подслоями
Особенности перехода от двумерного к трехмерному
росту в многослойных БЮе гстсроструктурах с наноостровками
3.1. Методика эксперимента
3.2. Особенности формирования смачивающего слоя ве и
нуклеации островков в многослойных структурах с Ое наноостровками
3.3 Модель образования Осф островков в верхних слоях
многослойных структур
3.4 Особенности образования Ое островков в
многослойных структурах при использовании различных температур роста слоев с островками
Метод селективного легирования Б1 и БЮе
гетероструктур сегрегирующими примесями
4.1 Сегрегация донорных примесей в процессе МПЭ и
методы е подавления обзор литературы
4.2 Описание предлагаемого метода селективного
легирования полупроводниковых структур
сегрегирующими примесями
4.3 Методика эксперимента
4.4 Экспериментальная реализация предлагаемого метода 3 селективного легирования Б и вЮе эпитаксиальных структур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список цитированной литературы


Проанализировано влияние напряженных планарных SiGe слоев на образования островков как в случае их роста непосредственно на таком слое, так и в том случае, когда напряженный слой отделен от растущей пленки Ge ненапряженным Si спейсером. Построены экспериментальные зависимости критической толщины двумерного роста ве от параметров БЮе подслоев и толщины Бі спейсера. Представлена теоретическая модель оценки критической толщины перехода от двумерного к трехмерному росту, учитывающая влияние подобных напряженных слоев. Показано, что развитая модель позволяет с хорошей точностью описать экспериментальные результаты. Приведено обсуждение возможных физических причин обнаруженного влияния напряженных планарных слоев на переход к трехмерному режиму роста. В главе 3 представлены результаты исследований особенностей формирования Се(8і) островков в многослойных структурах с трехмерными островками и показаны отличия процессов образования островков в таких структурах по сравнению с однослойными. Проанализировано влияние упругих напряжений от нижележащих островков на образование островков в последующих слоях и предложен новый механизм их зарождения в многослойных структурах. Продемонстрирована возможность управления параметрами островков в верхних слоях многослойной структуры за счет использования различных температур роста слоев островков. В главе 4 описана проблема легирования Бі и Біве гетероструктур донорными примесями, в частности БЬ, из-за эффекта сегрегации. Приведен краткий обзор работ, посвященных исследованию процесса сегрегации 8Ь в 8І, а также способам ее подавления. Представлена новая методика селективного легирования 8І и 8іОс структур, основанная на контролируемом использовании эффекта сегрегации. Приведены результаты экспериментального применения предлагаемой методики по созданию селективно легированных (в т. Бі и 8іСс структур, описаны методы характеризации образцов, проведено сравнение с уже существующими методиками. Показана возможность создания селективно легированных областей в 8І и БіСе нанометровых размеров в широком диапазоне концентраций 8Ь (5-Ю - Ю см*3), что соответствует лучшим мировым достижениям, полученным для метода МПЭ. В заключении сформулированы основные результаты, полученные в работе. Глава 1. Введение. На основе полупроводниковых гетероструктур возможно как создание принципиально новых микро- и наноэлектронных приборов, так и улучшение характеристик уже существующих. В значительной степени это связано с тем, это в подобных структурах появляются способы управления их зонной диаграммой, а, значит, и электрическими и оптическими свойствами. Кроме того, на базе гетероструктур возможно создание объектов с пониженной размерностью, таких как квантовые ямы, квантовые проволоки и квантовые точки. В подобных системах в силу пространственного ограничения движения носителей заряда проявляются совершенно новые физические эффекты и свойства, отсутствующие у объемных образцов. В природе существует достаточно большой набор материалов, на основе которых возможно получение полупроводниковых гстсроструктур. К ним относятся комбинации элементов II и VI групп, такие как СбЭе^пЭе [8, 9], (МТе/^Те [, ], III и V групп, например, 1п(А1)А$/ОаА$ [1,], 1п(А1)Ы/СаК [, ], 1пАз/1пР [], а также элементов IV группы -0е/ [2, 6] и 8Юс8п/ []. Низкоразмерные системы можно получить путем встраивания квантово-размерных объектов одного полупроводника в матрицу другого. Так, например, формирование тонкого слоя одного материала в объеме другого может приводить к образованию т. I типа), так и только для одного типа носителей заряда (гетеропереход II типа). В последние лет активно изучаются гетероструктуры с наноостровками или квантовыми точками (КТ), которые представляют собой объекты, имеющие малые размеры (единицы либо десятки нанометров) во всех трех измерениях, что приводит к появлению у них совершенно новых физических свойств. Наиболее распространенным способом создания КТ является их самоформирование в процессе осаждения одного материала на подложку из другого материала. В зависимости от свойств материалов и соотношения параметров кристаллических решеток осаждаемого слоя и подложки возможны различные сценарии роста.