Идея использования структур с гетеропереходами в полупроводниковой электронике была выдвинута уже на заре развития электроники, в начале 1950¬х гг. На ранней стадии изучения гетероструктур важный теоретический вклад в исследования внесли академик РАН Ж. И. Алферов и профессор из Г ермании Г. Кремер. За разработку полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокочастотной и оптоэлектронике, они в 2000 г. получили Нобелевскую премию по физике.
Формирование эпитаксиальных слоев для полупроводниковых структур является одним из основных технологических процессов современной микроэлектроники. Полупроводниковые гетероструктуры лежат в основе конструкций современных транзисторов, приборов квантовой электроники, сверхвысокочастотной (СВЧ) техники, электронной техники для систем связи и телекоммуникаций, вычислительных систем, светотехники.
Создание полупроводниковых структур с новыми физическими свойствами является основной задачей нанотехнологии, имеющей целью расширение пределов применимости полупроводниковых материалов. Ключевым направлением является уменьшение создаваемых структур до размеров, при которых эффекты пространственного квантования существенно изменяют их электронные свойства. Особое внимание уделяется структурам на основе кремния и германия, составляющим элементную базу большинства современных электронных устройств [1].
Свойства полученных наноструктур по большей степени зависят от условий выращивания материала, контроля поверхностных реакций, формирования дислокаций и резкости границы раздела. Существует много способов получения наногетероструктур. При молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в условиях сверхвысокого вакуума можно получать тонкие эпитаксиальные слои высокой чистоты и малым количеством дефектов, которые имеют резкое изменение состава на границе.
Целью данной работы является отработка технологии создания наногетероструктур GeSi методом МЛЭ.
Для достижения поставленной цели в ходе работы были выполнены следующие задачи:
1. Обзор литературы по физике работы метода МЛЭ и по созданию структур на основе GeSi.
2. Изучение работы установки и аналитического оборудования.
3. Адаптация метода спектральной пирометрии для измерения температуры подложки в методе МЛЭ.
4. Анализ поверхности подложек методом ДБЭ при напылении Ge и твёрдого раствора GeSi.
В ходе работы:
• Была изучена литература по физике работы метода МЛЭ и последним достижениям в создании структур на основе МЛЭ
• Была изучена работа установки молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь-100» и аналитического оборудования
• Был адаптирован метод спектральной пирометрии для измерения температуры подложки в методе МЛЭ
• Была проведена оценка скорости напыления Si/Si(100), GeSi/Si(100) и Ge/Si(100), а также было найдено процентное содержание Ge при напылении твёрдого раствора GeSi/Si(100). В экспериментах по эпитаксии Ge/Si(100) и GeSi/Si(100) методом дифракции быстрых электронов был определён характер роста структуры по механизму сдвига ступеней
• Был произведён анализ поверхности подложки методом ДБЭ и получены дифракционный картины для разных состояний поверхности
