КАРТИНЫ ДИФРАКЦИИ БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ СИНТЕЗЕ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР Ge И GeSi НА Si ПРИ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ
|
РЕФЕРАТ 3
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Основные свойства полупроводниковых наноструктур и процессы, протекающие
при их создании методом молекулярно-лучевой эпитаксии 10
2 Технология молекулярно-лучевой эпитаксии 18
2.1 Вакуумная камера и устройства поддержания вакуума 19
2.2 Источники осаждаемых материалов 22
2.3 Предэпитаксиальная подготовка подложки 24
2.6 Методы исследования наноструктур и устройства контроля их роста ... 26
2.6.1 Инфракрасный пирометр IS 50-LO plus 26
2.6.2 Масс-спектрометр e-Vision 27
2.6.3 Кварцевый измеритель толщины 29
2.6.4 Метод сканирующей электронной микроскопии 30
2.6.5 Метод дифракции быстрых отражённых электронов 32
3 Технологическая работа на установке МЛЭ «Катунь-100» 38
3.1 Калибровка ИК пирометра IS 50-LO plus 38
3.2 Контроль герметичности камеры эпитаксии с помощью масс-
спектрометра 38
3.3 Определение скорости роста с помощью кварцевого измерителя
толщины 40
4 Особенности дифракции быстрых отраженных электронов при синтезе
материалов Si и Ge на Si(100) 41
4.1 Анализ картин дифракции быстрых отражённых электронов при
гомоэпитаксиальном росте Si на Si(100) 41
4.2 Анализ картин дифракции быстрых отражённых электронов при
гетероэпитаксиальном росте Ge на Si(100) 46
4.3 Анализ картин дифракции быстрых отражённых электронов при росте
твёрдых растворов GexSi1-x на Si(100) 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ 62
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Основные свойства полупроводниковых наноструктур и процессы, протекающие
при их создании методом молекулярно-лучевой эпитаксии 10
2 Технология молекулярно-лучевой эпитаксии 18
2.1 Вакуумная камера и устройства поддержания вакуума 19
2.2 Источники осаждаемых материалов 22
2.3 Предэпитаксиальная подготовка подложки 24
2.6 Методы исследования наноструктур и устройства контроля их роста ... 26
2.6.1 Инфракрасный пирометр IS 50-LO plus 26
2.6.2 Масс-спектрометр e-Vision 27
2.6.3 Кварцевый измеритель толщины 29
2.6.4 Метод сканирующей электронной микроскопии 30
2.6.5 Метод дифракции быстрых отражённых электронов 32
3 Технологическая работа на установке МЛЭ «Катунь-100» 38
3.1 Калибровка ИК пирометра IS 50-LO plus 38
3.2 Контроль герметичности камеры эпитаксии с помощью масс-
спектрометра 38
3.3 Определение скорости роста с помощью кварцевого измерителя
толщины 40
4 Особенности дифракции быстрых отраженных электронов при синтезе
материалов Si и Ge на Si(100) 41
4.1 Анализ картин дифракции быстрых отражённых электронов при
гомоэпитаксиальном росте Si на Si(100) 41
4.2 Анализ картин дифракции быстрых отражённых электронов при
гетероэпитаксиальном росте Ge на Si(100) 46
4.3 Анализ картин дифракции быстрых отражённых электронов при росте
твёрдых растворов GexSi1-x на Si(100) 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ 62
Тенденция к миниатюризации электронных компонентов наблюдалась ещё в прошлом веке [1]. При уменьшении размеров полупроводников до порядка нанометров, квантовые свойства начинают активно проявляться. За счёт ограничения в одном, двух или трёх направлениях получаются квантовые ямы, нити или точки соответственно, спектр плотности состояний которых отличается от объёмного полупроводника [2]. В результате формирования эпитаксиальных слоёв на полупроводнике получаются материалы с новыми для использовавшихся кристаллов свойствами. Трудно представить современный мир без высокочастотных транзисторов, объектов фотоэлектроники, процессоров и других устройств на основе полупроводниковых наноструктур. В настоящее время физика твёрдого тела тесно связана с наноструктурой полупроводников. Поскольку большинство элементов современных устройств состоит из кремния, особое внимание уделяется структурам на его основе. Внедрение германиевых точек в кремниевую матрицу позволяет создавать наноструктуры, приборы на основе которых обладают с лучшими характеристиками по сравнению с микроэлектронными предшественниками. Примерами служат быстродействующие транзисторы, фотодетекторы, твердотельные кубиты и другие устройства используемые в наноэлектронике и нанофотонике.
Прогресс в области полупроводниковой наноэлектроники неизбежно сопровождается ужесточением требований к качеству и точности выращиваемых наноструктур. Свойства полученных наноструктур зависят как от самих материалов, так и отусловий их выращивания, контроля поверхностных процессов, формирования дислокаций и резкости границы раздела [3]. При молекулярнолучевой эпитаксии (МЛЭ) в условиях сверхвысокого вакуума можно получать тонкие эпитаксиальные слои высокой чистоты и с малым количеством дефектов, которые имеют резкие гетерограницы [4]. Кроме того, большим преимуществом является однородность получаемых структур. Несмотря на сложность реализации, молекулярно-лучевая эпитаксия остаётся одним из лучших эпитаксиальных методов по получению наноструктур высокого качества.
Поскольку сейчас к качеству структур ставятся высокие требования, метод дифракции быстрых отражённых электронов (ДБОЭ) особенно востребован, т.к. является универсальным неразрушающим методом контроля в процессе роста. Метод ДБОЭ активно используется исследователями со всего мира и во многих случаях является основным методом для анализа полупроводниковых наноструктур в процессе роста «in situ».
Создание наноструктур методом МЛЭ тесно связано с кинетическими процессами, протекающими при эпитаксиальном росте. Преобладание одного процесса над другим способно изменить параметры наноструктур и их свойства. Важным этапом создания и исследования наногетероструктур является подготовка пластин. После химической очистки и термического отжига кремниевой пластины напыляется буферный слой Si при температуре 700°С для разглаживания поверхности, на которой неизбежно сформировались дефекты [3]. Даже на этом этапе сказывается влияние кинетических эпитаксиальных процессов.
При гомоэпитаксиальном росте Si на Si(100) в диапазоне температуре 200- 800°С оказываются существенными такие кинетические процессы как адсорбция, поверхностная диффузия, встраивание адатомов в изломы ступеней, образование и рост 2D островков. Кроме основных элементарных процессов на морфологию поверхности может оказывает влияние проницаемость ступени типа A [5, 6, 7]. Понимание процессов и морфологии поверхности при гомоэпитаксиальном росте Si на Si(100) позволяет подобрать оптимальные условия роста, такие как температурные и временные параметры, для дальнейшего гетероэпитаксиального синтеза.
Начальной стадией гетероэпитаксиального роста Ge на Si(100) является возникновение сверхструктур 2xN и MxN [8-11]. Длина димерного ряда 2xN говорит о степени упругой напряжённости слоёв Ge, что влияет на критическую толщину смачивающего слоя и параметры получаемых квантовых точек [3]. На длину димерного ряда помимо скорости роста и ширины террасы подложки сильно влияет температура роста. При подборе правильной температуры можно получать тонкие упруго-наряжённые слои, квантовые ямы определённой толщины, квантовые точки высокой плотности на поверхности или другие наноструктуры с заданными свойствами и параметрами. Поэтому анализ длины димерногоя ряда в широком температурном диапазоне является важным исследованием.
При синтезе твёрдых растворов GexSii-x на Si(100) наблюдается изменение картин дифракции аналогичное росту чистого Ge. Возникновение рефлексов 1/N говорит о формировании димерных рядов на поверхности. Применение твёрдого раствора с заданным процентным содержанием Ge расширяет возможности и области применения наноструктур на основе Ge и Si. В зависимости от состава GexSii-x на Si в экспериментах наблюдалось изменение картин дифракции. Интерпретируя дифракционные картины, было исследовано изменение длины димерных рядов в зависимости от количества Ge в твёрдом растворе.
Целью работы является проведение анализа картин дифракции быстрых отражённых электронов при синтезе материалов Si и Ge на Si(100).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
1. Провести анализ научной литературы процессов роста Si, Ge и GexSii-x на Si методом молекулярно-лучевой эпитаксии.
2. Провести литературный обзор по методам анализа поверхности Si и Ge включая метод дифракции быстрых отражённых электронов.
3. Исследовать особенности роста Si на Si(100) методом дифракции быстрых отраженных электронов при разных ростовых параметрах.
4. Исследовать особенности роста Ge на Si(100) в широком температурном диапазоне методом дифракции быстрых отраженных электронов непосредственно во время синтеза, а так же провести анализ полученных наноструктур методом силовой электронной микроскопии.
5. Исследовать особенности роста GexSii-x на Si(100) в зависимости от процентного количества Ge в составе раствора методом дифракции быстрых отраженных электронов во время синтеза.
При выполнении работы была освоена методика проведения синтеза материалов Ge и Si на Si на установке молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь - 100» и анализа роста методом дифракции быстрых отражённых электронов.
В результате выполнения поставленных в работе задач было сформулировано три научных положения, выносимых на защиту.
1. При гомоэпитаксиальном росте кремния со скоростью 5,97 ± 0,01 МС/мин на кремнии с кристаллографической ориентацией (100) отношение периодов осцилляций интенсивности, соответствующих росту террас с типами сверхструктур 2x1 и 1x2 на их поверхности, в температурном диапазоне 200-500°С остаётся постоянным и составляет 1,05 ± 3%; при повышении температуры от 500°С до 550 °С - увеличивается до величины не менее 1,27.
2. При гомоэпитаксиальном росте кремния со скоростью 5,97 ± 0,01 МС/мин на
кремнии с кристаллографической ориентацией (100) отношение величин интенсивностей, соответствующих росту террас с типами сверхструктур 2x1 и 1x2 на их поверхности, в температурном диапазоне 200-500°С остаётся постоянным и равняется 1,25 ± 6%; при повышении температуры от 500°С до 550 °С -
увеличивается до величины не менее 3.
3. При гетероэпитаксиальном росте германия на кремнии с кристаллографической ориентацией (100) в диапазоне температур 200-450 °С с повышением температуры дифракционный параметр 1/N возрастает от величины не более 9% до 12,5% и в диапазоне 450-750 °С снижается от 12,5% до величины не более 7,5%.
Достоверность научных положений подтверждается полученными экспериментальными данными, которые не противоречат уже имеющимся расчетным и экспериментальным результатам других авторов [5, 7, 12-16].
Научная новизна первого и второго научного положения заключается в том, что представленная зависимость отношений периода осцилляций и интенсивности в диапазоне температуре 200-550°С установлена впервые и является важной частью отработки технологии синтеза наногетероструктур для элементной базы наноэлектроники и фотоники.
Научная новизна третьего научного положения заключается в существенном дополнении кривой 1/N от температуры в диапазоне температур 500-750 °С.
Практическая значимость результатов работы состоит в установлении рабочих температурных параметров для создания наногетероструктур заданных размеров и требуемых свойств.
Научная значимость работы обусловлена экспериментальными зависимостями 1/N от температуры и периодов осцилляций и их величины,
установленными впервые для своего температурного диапазона: для зависимости 1/N от температуры - диапазон 450-750 °С, в случае отношения периодов
осцилляций и их величины - диапазон 200-550 °С.
Основные результаты опубликованы в 11 работах, из которых 1 статья в журнале, входящего в базы данных Scopus и 10 публикаций, включённых в РИНЦ.
Результаты исследования были представлены на следующих научных конференциях: Школа молодых ученых «Актуальные проблемы
полупроводниковых наносистем» АППН-2022 (Новосибирск, 2022); ХХ Всероссийская конференция студенческих научно-исследовательских инкубаторов «СНИИ-2023» (Томск, 2023); Ломоносов-2023 (Москва, 2023); 61-ая
Международная научная студенческая конференция «МНСК-2023» (Новосибирск, 2023); 10-ая Школа-конференция «SPbOPEN2023» (Санкт-Петербург, 2023).
В первой главе проводится обзор научной литературы по свойствам полупроводниковых наноструктур и процессам, протекающим при их создании методом молекулярно-лучевой эпитаксии.
Во второй главе описана технология реализации метода молекулярнолучевой эпитаксии и проведён обзор методов контроля эпитаксиального роста.
В третьей главе приведены экспериментальные данные по калибровке пирометра, работы с масс-спектрометром и определения скорости роста с помощью кварцевого измерителя толщины.
В четвёртой главе представлены результаты анализа методом дифракции быстрых отражённых электронов гомоэпитаксиального роста Si на Si(100), гетероэпитаксиального роста Ge на Si(100) и эпитаксиального роста твёрдого раствора GexSi1-x на Si(100).
1 Основные свойства полупроводниковых наноструктур и процессы, протекающие при их
создании методом молекулярно-лучевой эпитаксии
Свойства и структура синтезируемого материала зависит от ростовых параметров, поскольку они определяют процессы, протекающие на поверхности и в объёме полупроводниковых наноструктур. При различных параметрах роста получаются уникальные наноструктуры. Такая вариативность открывает новые возможности для выращивания полупроводниковых гетероструктур и создания более эффективных приборов на их основе.
В процессе напыления образовываются структуры, размеры которых хотя бы в одном направлении соизмеримы с длинной волны де Бройля:
=v§h W
где h= 6.63-10-34 Дж'сек - постоянная Планка;
m* - эффективная масса носителей заряда;
£ - характерная энергия фотона. [17]
Для таких структур имеет место эффект размерного квантования, при котором происходит квантование энергии носителей заряда, т.е. энергия электрона принимает дискретные значения.
Если размеры наноструктуры в одном направлении лежат в нанометровом диапазоне, а в двух других остаются большими, то такая структура называется квантовой ямой. Если образец мал в двух направлениях, а в третьем большой, то этот объект называется квантовой проволокой или квантовой нитью. Квантовые точки (КТ) являются предельным случаем размерного квантования. Они являются 0-мерными объектами. [18]
Схематичное изображение наноструктур показано на рисунке 1.
Прогресс в области полупроводниковой наноэлектроники неизбежно сопровождается ужесточением требований к качеству и точности выращиваемых наноструктур. Свойства полученных наноструктур зависят как от самих материалов, так и отусловий их выращивания, контроля поверхностных процессов, формирования дислокаций и резкости границы раздела [3]. При молекулярнолучевой эпитаксии (МЛЭ) в условиях сверхвысокого вакуума можно получать тонкие эпитаксиальные слои высокой чистоты и с малым количеством дефектов, которые имеют резкие гетерограницы [4]. Кроме того, большим преимуществом является однородность получаемых структур. Несмотря на сложность реализации, молекулярно-лучевая эпитаксия остаётся одним из лучших эпитаксиальных методов по получению наноструктур высокого качества.
Поскольку сейчас к качеству структур ставятся высокие требования, метод дифракции быстрых отражённых электронов (ДБОЭ) особенно востребован, т.к. является универсальным неразрушающим методом контроля в процессе роста. Метод ДБОЭ активно используется исследователями со всего мира и во многих случаях является основным методом для анализа полупроводниковых наноструктур в процессе роста «in situ».
Создание наноструктур методом МЛЭ тесно связано с кинетическими процессами, протекающими при эпитаксиальном росте. Преобладание одного процесса над другим способно изменить параметры наноструктур и их свойства. Важным этапом создания и исследования наногетероструктур является подготовка пластин. После химической очистки и термического отжига кремниевой пластины напыляется буферный слой Si при температуре 700°С для разглаживания поверхности, на которой неизбежно сформировались дефекты [3]. Даже на этом этапе сказывается влияние кинетических эпитаксиальных процессов.
При гомоэпитаксиальном росте Si на Si(100) в диапазоне температуре 200- 800°С оказываются существенными такие кинетические процессы как адсорбция, поверхностная диффузия, встраивание адатомов в изломы ступеней, образование и рост 2D островков. Кроме основных элементарных процессов на морфологию поверхности может оказывает влияние проницаемость ступени типа A [5, 6, 7]. Понимание процессов и морфологии поверхности при гомоэпитаксиальном росте Si на Si(100) позволяет подобрать оптимальные условия роста, такие как температурные и временные параметры, для дальнейшего гетероэпитаксиального синтеза.
Начальной стадией гетероэпитаксиального роста Ge на Si(100) является возникновение сверхструктур 2xN и MxN [8-11]. Длина димерного ряда 2xN говорит о степени упругой напряжённости слоёв Ge, что влияет на критическую толщину смачивающего слоя и параметры получаемых квантовых точек [3]. На длину димерного ряда помимо скорости роста и ширины террасы подложки сильно влияет температура роста. При подборе правильной температуры можно получать тонкие упруго-наряжённые слои, квантовые ямы определённой толщины, квантовые точки высокой плотности на поверхности или другие наноструктуры с заданными свойствами и параметрами. Поэтому анализ длины димерногоя ряда в широком температурном диапазоне является важным исследованием.
При синтезе твёрдых растворов GexSii-x на Si(100) наблюдается изменение картин дифракции аналогичное росту чистого Ge. Возникновение рефлексов 1/N говорит о формировании димерных рядов на поверхности. Применение твёрдого раствора с заданным процентным содержанием Ge расширяет возможности и области применения наноструктур на основе Ge и Si. В зависимости от состава GexSii-x на Si в экспериментах наблюдалось изменение картин дифракции. Интерпретируя дифракционные картины, было исследовано изменение длины димерных рядов в зависимости от количества Ge в твёрдом растворе.
Целью работы является проведение анализа картин дифракции быстрых отражённых электронов при синтезе материалов Si и Ge на Si(100).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
1. Провести анализ научной литературы процессов роста Si, Ge и GexSii-x на Si методом молекулярно-лучевой эпитаксии.
2. Провести литературный обзор по методам анализа поверхности Si и Ge включая метод дифракции быстрых отражённых электронов.
3. Исследовать особенности роста Si на Si(100) методом дифракции быстрых отраженных электронов при разных ростовых параметрах.
4. Исследовать особенности роста Ge на Si(100) в широком температурном диапазоне методом дифракции быстрых отраженных электронов непосредственно во время синтеза, а так же провести анализ полученных наноструктур методом силовой электронной микроскопии.
5. Исследовать особенности роста GexSii-x на Si(100) в зависимости от процентного количества Ge в составе раствора методом дифракции быстрых отраженных электронов во время синтеза.
При выполнении работы была освоена методика проведения синтеза материалов Ge и Si на Si на установке молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь - 100» и анализа роста методом дифракции быстрых отражённых электронов.
В результате выполнения поставленных в работе задач было сформулировано три научных положения, выносимых на защиту.
1. При гомоэпитаксиальном росте кремния со скоростью 5,97 ± 0,01 МС/мин на кремнии с кристаллографической ориентацией (100) отношение периодов осцилляций интенсивности, соответствующих росту террас с типами сверхструктур 2x1 и 1x2 на их поверхности, в температурном диапазоне 200-500°С остаётся постоянным и составляет 1,05 ± 3%; при повышении температуры от 500°С до 550 °С - увеличивается до величины не менее 1,27.
2. При гомоэпитаксиальном росте кремния со скоростью 5,97 ± 0,01 МС/мин на
кремнии с кристаллографической ориентацией (100) отношение величин интенсивностей, соответствующих росту террас с типами сверхструктур 2x1 и 1x2 на их поверхности, в температурном диапазоне 200-500°С остаётся постоянным и равняется 1,25 ± 6%; при повышении температуры от 500°С до 550 °С -
увеличивается до величины не менее 3.
3. При гетероэпитаксиальном росте германия на кремнии с кристаллографической ориентацией (100) в диапазоне температур 200-450 °С с повышением температуры дифракционный параметр 1/N возрастает от величины не более 9% до 12,5% и в диапазоне 450-750 °С снижается от 12,5% до величины не более 7,5%.
Достоверность научных положений подтверждается полученными экспериментальными данными, которые не противоречат уже имеющимся расчетным и экспериментальным результатам других авторов [5, 7, 12-16].
Научная новизна первого и второго научного положения заключается в том, что представленная зависимость отношений периода осцилляций и интенсивности в диапазоне температуре 200-550°С установлена впервые и является важной частью отработки технологии синтеза наногетероструктур для элементной базы наноэлектроники и фотоники.
Научная новизна третьего научного положения заключается в существенном дополнении кривой 1/N от температуры в диапазоне температур 500-750 °С.
Практическая значимость результатов работы состоит в установлении рабочих температурных параметров для создания наногетероструктур заданных размеров и требуемых свойств.
Научная значимость работы обусловлена экспериментальными зависимостями 1/N от температуры и периодов осцилляций и их величины,
установленными впервые для своего температурного диапазона: для зависимости 1/N от температуры - диапазон 450-750 °С, в случае отношения периодов
осцилляций и их величины - диапазон 200-550 °С.
Основные результаты опубликованы в 11 работах, из которых 1 статья в журнале, входящего в базы данных Scopus и 10 публикаций, включённых в РИНЦ.
Результаты исследования были представлены на следующих научных конференциях: Школа молодых ученых «Актуальные проблемы
полупроводниковых наносистем» АППН-2022 (Новосибирск, 2022); ХХ Всероссийская конференция студенческих научно-исследовательских инкубаторов «СНИИ-2023» (Томск, 2023); Ломоносов-2023 (Москва, 2023); 61-ая
Международная научная студенческая конференция «МНСК-2023» (Новосибирск, 2023); 10-ая Школа-конференция «SPbOPEN2023» (Санкт-Петербург, 2023).
В первой главе проводится обзор научной литературы по свойствам полупроводниковых наноструктур и процессам, протекающим при их создании методом молекулярно-лучевой эпитаксии.
Во второй главе описана технология реализации метода молекулярнолучевой эпитаксии и проведён обзор методов контроля эпитаксиального роста.
В третьей главе приведены экспериментальные данные по калибровке пирометра, работы с масс-спектрометром и определения скорости роста с помощью кварцевого измерителя толщины.
В четвёртой главе представлены результаты анализа методом дифракции быстрых отражённых электронов гомоэпитаксиального роста Si на Si(100), гетероэпитаксиального роста Ge на Si(100) и эпитаксиального роста твёрдого раствора GexSi1-x на Si(100).
1 Основные свойства полупроводниковых наноструктур и процессы, протекающие при их
создании методом молекулярно-лучевой эпитаксии
Свойства и структура синтезируемого материала зависит от ростовых параметров, поскольку они определяют процессы, протекающие на поверхности и в объёме полупроводниковых наноструктур. При различных параметрах роста получаются уникальные наноструктуры. Такая вариативность открывает новые возможности для выращивания полупроводниковых гетероструктур и создания более эффективных приборов на их основе.
В процессе напыления образовываются структуры, размеры которых хотя бы в одном направлении соизмеримы с длинной волны де Бройля:
=v§h W
где h= 6.63-10-34 Дж'сек - постоянная Планка;
m* - эффективная масса носителей заряда;
£ - характерная энергия фотона. [17]
Для таких структур имеет место эффект размерного квантования, при котором происходит квантование энергии носителей заряда, т.е. энергия электрона принимает дискретные значения.
Если размеры наноструктуры в одном направлении лежат в нанометровом диапазоне, а в двух других остаются большими, то такая структура называется квантовой ямой. Если образец мал в двух направлениях, а в третьем большой, то этот объект называется квантовой проволокой или квантовой нитью. Квантовые точки (КТ) являются предельным случаем размерного квантования. Они являются 0-мерными объектами. [18]
Схематичное изображение наноструктур показано на рисунке 1.
В работе был проведён обзор научной литературы по анализу поверхности при молекулярно-лучевой эпитаксии Ge и Si на Si в том числе методом дифракции быстрых электронов; проведены исследования особенностей роста материалов Ge и Si методом дифракции быстрых электронов при разных параметрах роста.
С помощью метода дифракции быстрых отражённых электронов получены следующие результаты.
1. При анализе гомоэпитаксиального роста Si на Si(100) в направлении [100] на отношение интенсивностей рефлексов 2x1 и 1x2 не влияют коэффициенты отражения, поскольку все димеры расположены под равным углом относительно пучка электронов. Однако, на интенсивность могут влиять различные особенности дифракционных картин (например, фоновая засветка, дифракционные линии от объема вещества и др.), что усложняет анализ ростовых процессов.
2. Анализ данных, полученных методом ДБОЭ в направлении [110] из экспериментов синтеза Si на Si(100) методом МЛЭ, показал, что отношение интенсивностей осцилляций, соответствующих формированию разных типов террас, зависит не только от их ширины, но и от разных коэффициентов отражения. При синтезе Si на Si(100) и его анализе методом ДБОЭ в направлении [110], отношение периодов осцилляций определяется временем полного заполнения атомных слоев, на которое не влияют особенности дифракционных картин и разница коэффициентов отражения.
3. При гетероэпитаксиальном росте Ge на Si(100) построена температурная зависимость дифракционного параметра 1/N в широком диапазоне 200 - 750 °C. Для полного объяснения поведения графика требуются дополнительные исследования.
4. При анализе роста GexSi1-x на Si(100) определена величина длины димерного ряда при разных процентных содержаниях германия существенно дополняющих данные других авторов.
В дальнейшем планируется использовать полученные результаты данной работы в отработке технологии получения структур для практического применения в приборах наноэлектроники и фотоники.
С помощью метода дифракции быстрых отражённых электронов получены следующие результаты.
1. При анализе гомоэпитаксиального роста Si на Si(100) в направлении [100] на отношение интенсивностей рефлексов 2x1 и 1x2 не влияют коэффициенты отражения, поскольку все димеры расположены под равным углом относительно пучка электронов. Однако, на интенсивность могут влиять различные особенности дифракционных картин (например, фоновая засветка, дифракционные линии от объема вещества и др.), что усложняет анализ ростовых процессов.
2. Анализ данных, полученных методом ДБОЭ в направлении [110] из экспериментов синтеза Si на Si(100) методом МЛЭ, показал, что отношение интенсивностей осцилляций, соответствующих формированию разных типов террас, зависит не только от их ширины, но и от разных коэффициентов отражения. При синтезе Si на Si(100) и его анализе методом ДБОЭ в направлении [110], отношение периодов осцилляций определяется временем полного заполнения атомных слоев, на которое не влияют особенности дифракционных картин и разница коэффициентов отражения.
3. При гетероэпитаксиальном росте Ge на Si(100) построена температурная зависимость дифракционного параметра 1/N в широком диапазоне 200 - 750 °C. Для полного объяснения поведения графика требуются дополнительные исследования.
4. При анализе роста GexSi1-x на Si(100) определена величина длины димерного ряда при разных процентных содержаниях германия существенно дополняющих данные других авторов.
В дальнейшем планируется использовать полученные результаты данной работы в отработке технологии получения структур для практического применения в приборах наноэлектроники и фотоники.
Подобные работы
- Дифракция быстрых электронов при эпитаксиальном росте Ge, GeSi на подложках
Si(100), Si(lll)
Бакалаврская работа, физика. Язык работы: Русский. Цена: 46540 р. Год сдачи: 2020 - МЕТОД ДИФРАКЦИИ БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ СИНТЕЗЕ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР GeSi НА Si(100) И Si(lll) ПРИ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ
Бакалаврская работа, электротехника. Язык работы: Русский. Цена: 4255 р. Год сдачи: 2021 - ПОЛУЧЕНИЕ НАНОГЕГЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ GeM МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ
Бакалаврская работа, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2022 - СИНТЕЗ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР Si - Ge МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО - ЛУЧЕВОЙ
ЭПИТАКСИИ
Бакалаврская работа, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4560 р. Год сдачи: 2019