Фазы, стабилизированные подложкой, и процессы формирования границы раздела в гетероструктурах на основе переходного 3d-металла (Cr, Co) и кремния

• Автор: Плюснин, Николай Иннокентьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 376 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Формирование границ раздела в гетероструктурах на основе 3<1-металлов (Сг, Со), их силицидов и кремния
(обзор)
1.1 Традиционные представления о формировании межфазной границы раздела
1.2 Феноменологические модели низкотемпературного перемешивания на границе раздела металл- кремний
1.3 Равновесные поверхностные фазы и формирование границы раздела металл - кремний
1.4 Формирование границы раздела переходного Зс1-металла с кремнием
1.4.1 Формирование границы раздела в различных системах
переходной металл - кремний
1.4.2 Система Сг/ЭЦШ)
1.4.3 Система Со/81(111)
1.5 Эмпирические и полуэмпирические модели формирования границы раздела металл - полупроводник
1.5.1 Современные методы моделирования атомных процессов
1.5.2 Эмпирические модели формирования границы раздела металл - полупроводник

1.6 Осаждение аморфного кремния на монокристаллические подложки силицида Зсі-металла и кремния
1.7 Эволюция границы раздела в системе переходной 3<1-металл
- кремний в процессе отжига
1.8 Формирование эпитаксиальных границ раздела в гетероструктуре кремний - силицид 3(1- металла - кремний
1.8.1 Формирование гетероэпитаксиальной границы раздела
1.8.2 Эпитаксия тонких пленок Сг8і2 на 8і(111)
1.8.3 Рост и эпитаксия 8і на силицидах
1.9 Электрофизические и барьерно- транспортные свойства в тонких пленках и на границе раздела Сг и его силицидов с кремнием
1.9.1 Зонная структура и электрофизические свойства тонких пленок Сгвіг на кремнии
1.10 Транспортные свойства сверхтонких металлических пленок
на кремнии
1.11 Барьер Шоттки на границе раздела металл-полупроводник и
в тонкопленочных структурах металл (силицид) - кремний
1.12 Выводы по главе
2 Аппаратура и методы исследования приповерхностных
слоев в процессе формирования границы раздела
2.1 Сверхвысоковакуумная установка и измерительное оборудование
2.2 Методика получения и исследования образцов
2.3 Методика исследования транспортных свойств
2.4 Анализ методами ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ
2.4.1 Аналитические возможности методов ЭОС, СХПЭЭ и ДМЭ

2.4.2 Количественный оже-анализ поверхностных покрытий
и поперечно- неоднородных структур
2.4.3 Количественный ХПЭЭ-анализ слоисто-неоднородных структур
2.4.4 Дифракция и обратное рассеяние в зависимостях СХПЭЭ Si(lll) и поверхностных фаз хрома при изменении энергии первичных электронов от 0,2 до 3 Кэв
2.5 Выводы по главе
3 Роль локальной термодинамики в формировании реактивной границы раздела при неравновесных условиях
3.1 Типы фаз, образующихся в процессе осаждении Сг на Si(lll)
при комнатной температуре, их структура и механизм формирования
3.2 Типы фаз, образующихся в процессе осаждении Со на Si(lll)
при комнатной температуре, их структура и механизм формирования
3.3 Неупорядоченные фазы, формирующиеся при комнатной температуре на границе раздела Si/CrSi2(0001)/Si(lll)
3.4 Выводы по главе
4 Кинетика формирования реактивной границы раздела в
неравновесных условиях
4.1 Формирование смеси фаз на границе раздела Cr/Si как про-
цесс, контролируемый взаимодиффузией между пленкой и подложкой
4.2 Процесс роста и перемешивания на границе раздела Cr/Si,
как процесс, контролируемый атомарным пучком

1.2 Феноменологические модели низкотемпературного перемешивания на границе раздела металл- кремний
Экспериментальные данные показывали, что при комнатной температуре на границе раздела пленка металла - полупроводник происходило диффузионное перемешивание с образованием промежуточной области соединений [49]. При этом в различных экспериментах механизмы перемешивания были различны даже для одной системы металл - полупроводник.
Например, в системе 31( 111 )-Аи, которая была одной из первых изученных систем металл-кремний, наблюдалось как непрерывное перемешивание в течение формирования всей границы раздела [59], [60], так и скачкообразное - после некоторой пороговой толщины пленки металла. Причем эта пороговая толщина в различных экспериментах составляла 1 [61], 2 [62] и 4 [63], [64] монослоя.
Такие химические реакции при комнатной температуре нельзя было объяснить термически активированной перестройкой атомов подложки и пленки (с формированием, например, эвтектики), поэтому были предложены различные модели этого процесса, основанные на взаимодействии электронов на границе раздела.
Для непрерывного перемешивания Ту предложил двухступенчатый механизм такой перестройки ("междоузельная модель”) [65] состоящий в следующем. На первой стадии атомы металла диффундируют в междоузлия решетки полупроводника, где их присутствие ослабляет связи атомов полупроводника. А на второй стадии происходит освобождение атомов полупроводника из решетки и их химическая реакция с атомами металла. Однако этот механизм не объяснял движущей силы диффузии атомов металла при низких температурах (например, в случае тугоплавкого металла на кремнии).
Впоследствии теоретические расчеты, проделанные в кластерном приближении для атомов переходных ЗФметаллов (Тл, Сг, Ре и N1) на кремнии [66], [67], развили эту модель. Они показали, что атом металла притягивается подложкой, но в различной степени (Тл слабее,чем Сг или Ре), занимает некоторое равновесное хемосорбирован-