Рентгенодифракционное исследование приповерхностных слоев кремния и гетероструктур A III B V с градиентом деформации

• Автор: Барашев, Матвей Нестерович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 117 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. Влияние структурных параметров на физические характеристики гетероструетур.

1.1 .Влияние деформаций и напряжений на физические характеристики полупроводниковых гстероструктур. Основные физические характеристики эпитаксиальных сверхрешеток.

1.2 Кубическая и гексагональная модификация в эпитаксиальной системе ОаР.пМ8.

1.3.Цель исследования и постановка задачи.

Глава . Рентгенодифрактометрическое измерение деформаций. Теория рентгеновской дифракции в гетсроструктурах с градиентом деформации.

2.1. Метод двух кристальной рентгеновской дифрактометрии,

2.2. Дифракция в гстсроструктуре с переходным слоем.

2 3 Дифракция в гетерогранице с экспоненциальным градиентом деформации в пленке.

Глава Ш. Теория упругости гстероструктур и измерение тангенциальных компонент тензора деформаций в них.
3.1. Система уравнений теории упругости для гстероструктур. Тензор НР.
3.2. Решение задачи упругонапряженного состояния для двухслойной гетероструктуры. Величина тангенциальной компоненты тензора деформации.
3.3. Рентгенодифракционное определение структурных
параметров эпитаксиальных структур.
Глава IV. Рентгенодифрактометрическое исследование нарушенных приповерхностных слоев гомо и гетероструктур на основе модели постоянного градиента деформации.
4.1. Кинематическая теория рентгеновской дифракции в I етерострукчурс с постоянным градиентом деформации.
4.2. Рентгенодифрактометрическое определение фадиента деформации в пленках неоднородных составов.
4.3. Рентгенодифрактометрическое определение статического фактора в пленках с градиентом деформации. Заключение и основные результаты.
Литература


Использование аналитического решения задачи кинематической дифракции от модели структуры с постоянным градиентом деформации позволяет РД методом определить градиент деформации в тонких приповерхностных слоях неоднородного состава. Использование соотношений коптинуальной теории упругости между величиной несоответствия параметров решеток и величинами нормальной и тангенциальной компонент тензора деформации позволяет путем уменьшения толщины подложки измерять тангенциальную компоненту в ультратонкнх пленках и определять толщину интерфейса на гетерограннцс. Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах. V научно-технической конференция "Аналитические методы исследования материалов и изделий микроэлектроники". М., ЦНИИ "Электроника". Межреспубликанский семинар "Современные методы и аппаратура рентгеновских дифрактометрических исследований материалов в особых условиях". Киев. VI Всесоюзная конференция "Аналитические методы исследования материалов и изделий микроэлектроники”. Кишинев. Всесоюзная конференция "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов". Кишинев. Международный семинар "Современные методы анализа дифракционных данных (рентгенотопография, дифрактометрия, электронная микроскопия)". Великий Новгород. Российская конференция "Приборы и техника ночного видения" Нальчик. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ [5-], в том числе два изобретения, защищенных авторскими свидетельствами. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и основных результатов, изложенных на 7 страницах текста, включающих рисунков, таблиц. В конце диссертации приведен список литературы из 0 наименований. ГЛАВА І. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРІП>ІХ ПАРАМЕТРОВ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕТЕРОСТРУКТУР Возможность профилировать ширину запрещенной зоны гетсрострукгур методами эпитаксиального наращивания является основой для создания различных приборов твердотельной электроники и фотоники. Такими электронными приборами в частности являются: профилированные и сверхрешеточные лазеры и лавинные фогодетекгоры, униполярные профилированные выпрямители и биполярные транзисторы с усилением на іетерогранице. Изменение объемных свойств материала методами "инженерии запрещенной зоны полупроводника" () осуществляется, в первую очередь, посредством изменения составов твердых растворов исходных полупроводниковых материалов, а также легированием и диффузией примеси. Па рис. Рис. Линии, соединяющие точки, характеризуют изменение ширины запрещенной зоны и длины волны излучения трехкомпонентных твердых растворов в зависимости от постоянной решетки данного тройного соединения. Следует, однако, отметить, что долговечность, качество работы и ряд других рабочих (физических) характеристик приборов, изготавливаемых на основе гетероструктур, зависят не только от концентрации твердого раствора, но также и от других структурных характеристик. Следуя обзорной работе (] и нашим работам (-], рассмотрим несколько наиболее характерных примеров. Влияние деформаций и напряжений на физические характеристики полупроводниковых гетероструктур. В ряде случаев одной из основных причин деградации приборов твердотельной микроэлектроники, изготавливаемых на основе полупроводниковых гетероструктур, является процесс релаксации упругих напряжений. Как следствие этого, появляется пластическая деформация (,]. По сравнению с упруго-деформированной готерострукзурой, пластически деформированная гетероструктура имеет значительно меньшую квантовую эффективность (]. Уменьшение квантовой эффективности при возрастании пластической деформации, как показано в [], обусловлено уменьшением диффузионной длины дырок при увеличении плотности дислокаций. Увеличение плотности дислокаций происходит как с увеличением толщины эпитаксиального слоя, гак и при возрастании в нем концентрации твердого раствора, а значит и величины несоответствия параметров решеток (НПР), а в ряде случаев и его градиента. При постоянной толщине пленки с ростом концентрации и величины НПР будет возрастать величина пластической деформации е“, а значит, в целом и полной деформации гстсрос груктуры г*.