Спонтанное формирование полупроводниковых наноструктур

• Автор: Щукин, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 320 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I СТРУКТУРЫ С МОДУЛИРОВАННЫМ СОСТАВОМ В ОБЪЕМНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1.1 Введение
1.2 Свободная энергия неоднородного твердого раствора
1.2.А Упругая энергия неоднородного твердого раствора
1.3 Мягкая мода флуктуаций состава в объемном
твердом растворе
1.4 Конечное состояние распавшегося твердого раствора
1.4.А Равновесные составы фаз двухфазной системы
1.4.В Система концентрационных упругих доменов
1.4.С Модель регулярных твердых растворов
1.5 Спинодальный распад четверных твердых растворов
1.6 Спинодальный распад вблизи критической температуры
1.7 Обсуждение
1.8 Выводы
II СТРУКТУРЫ С МОДУЛИРОВАННЫМ СОСТАВОМ В ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНКАХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ
11.1 Введение

II.2 Полная свободная энергия эпитаксиального слоя
на подложке
И.З Критерий термодинамической неустойчивости твердого раствора в пленке
II.4 Мягкая мода спинодальной неустойчивости в эпитаксиальном слое
11.4.A Длинноволновые флуктуации состава
IT.4.B Флуктуации состава с произвольной длиной волны
11.4.C Коротковолновые флуктуации состава
II. 5 Конечное состояние распавшегося твердого раствора в эпитаксиальной пленке
11.5.A Приближение Гинзбурга-Ландау для свободной энергии твердого раствора в пленке
11.5.B Равновесный профиль состава твердого раствора
11.6 Сравнение доменных структур в объемном твердом растворе и в пленке
11.7 Критические температуры термодинамической неустойчивости твердого раствора относительно спи-нодального распада в эпитаксиальной пленке
11.8 Сравнение с экспериментом
11.9 Выводы
III УПОРЯДОЧЕННЫЕ МАССИВЫ ТРЕХМЕРНЫХ КОГЕРЕНТНО НАПРЯЖЕННЫХ ОСТРОВКОВ
111.1 Введение
111.2 Полная энергия гетероэпитаксиальной рассогласованной системы
111.3 Разреженные массивы островков
111.4 Оптимальный размер островков
111.5 Структура массива взаимодействующих островков
111.6 Фазовая диаграмма массива трехмерных островков

111.7 Массивы островков переменной формы
111.8 Массивы трехмерных островков InAs на GaAs(001)167
111.8.А Критерий существования оптимального размера островка для системы InAs/GaAs(00I)
111.8.B Влияние прерывания роста на морфологию массивов островков
111.8.C Влияние давления мышьяка на морфологию массивов островков, полученных молекулярно-пучковой эпитаксией
111.8.D Влияние давления мышьяка на морфологию массивов островков, полученных МОС-гидридной эпитаксией
111.8.E Обсуждение
III.9 Выводы
IV МНОГОСЛОЙНЫЕ МАССИВЫ ПЛОСКИХ ОСТРОВКОВ
IV.1 Введение
IV.2 Постановка задачи
IV.2. А Упругое взаимодействие в системе макросокпических когерентных включений
IV.2.В Взаимодействие между островками монослойной толщины
IV.3 Одномерный массив полосок
IV.4 Двумерные структуры компактных островков
IV.5 Сравнение с экспериментом
IV.6 Выводы
V КИНЕТИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ
V.1 Введение
V.2 Модельное рассмотрение кинетической неустойчивости
V.3 Постановка задачи о кинетике эпитаксиального
роста твердого раствора

ГЛАВА I
СТРУКТУРЫ с модулированным СОСТАВОМ В ОБЪЕМНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1.1. ВВЕДЕНИЕ
Применение бинарных твердых растворов 8ц_сСес, или тройных (псевдобинар-ных) твердых растворов составных полупроводников АВ°и (формула твер-
дого раствора Ах-ВС) позволяет управлять шириной запрещенной зоны и постоянной решетки путем варьирования состава с. Для четверных твердых растворов Ах-ВСБ и А1_,В,С1_вБ, имеется возможность независимо управлять шириной запрещенной зоны и постоянной решетки путем варьирования двух составов хну.
В 70-е и 80-е годы, когда основной задачей полупроводниковой технологии было получение однородных эпитаксиальных пленок и квантовых ям, возникновение макроскопических неоднородностей состава было нежелательным эффектом, отрицательно влияющим на качество приборно-ориентированных структур.
Однако, в работе Ипатовой и др. [51] в 1979 г. была высказана идея, что, во-первых, теория спинодального распада, развитая Каном (СаЬп [20-22]) и Хачатуряном [2,3] для металлических сплавов, может быть распространена и на твердые растворы полупроводников, во-вторых, в полупроводниковых твердых растворах возможен распад на слоистую доменную структуру, и, в третьих, этот распад может иметь положительный эффект и применяться в технологии получения напряженных полупроводниковых сверхрешеток.
Спонтанное формирование периодических структур в полупроводниках дает возможность прямого получения полупроводниковых квантовых наноструктур, в которых включения узкозонного материала находятся в матрице широкозонного материала. Когда положение дна зоны проводимости в материале включения ниже, чем в матрице, а положение потолка валентной зоны в материале включения