авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ им. А.В. РЖАНОВА, ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКИХ и ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ (RIKEN) и ...»

-- [ Страница 2 ] --

Для электронной микроскопии использовался скользящий угол падения пучка электронов, составляющий обычно несколько угловых градусов с поверхностью образца. Если область сканирования пучка в плоскости перпендикулярной направлению пучка представляет собой квадрат, то проекция этого квадрата на поверхность образца является вытянутым прямоугольником. Тогда, при отображении области сканирования в виде квадрата, изображение поверхности является сжатым в плоскости падения пучка. Для устранения такого искажения размеров, область сканирования в плоскости перпендикулярной направлению пучка бралась нами в форме прямоугольника с соотношением сторон один к десяти. Для угла падения 5°, такая область сканирования приблизительно соответствует изображению поверхности без искажения размеров [59].

Конструкция ростовой камеры позволяла наблюдать поверхность одновременно с помощью ОЭМ и СОЭМ во время нанесения материалов на поверхности из ячеек Кнудсена. Это также означает, что мы могли регистрировать интенсивность дифракционных рефлексов во времени. Такая возможность была использована для калибровки скорости нанесения материалов на поверхность образца по периоду осцилляции интенсивности дифракционных рефлексов, наблюдаемой при послойном эпитаксиальном росте слоёв [60,61].

Оптическая система регистрации интенсивности рефлекса на флуоресцирующем экране была смонтирована на подвижной платформе для удобства её настройки на максимальную интенсивность сигнала. При этом она могла быть сдвинута в сторону на расстояние достаточное, чтобы не закрывать дифракционную картину как целое для регистрации её с помощью фотокамеры.

Схематическое изображение вакуумной части устройства СТМ, использованное в нашей установке, показано на Рис. 1.6. Размеры этой части были около 60 мм в длину, 80 мм в ширину и 45 мм в высоту. Главными составляющими здесь были пьезоэлектрическая трубка для прецизионного x yz сканирования зонда СТМ в направления и устройство для механического приближения зонда СТМ к образцу. Пьезоэлектрическая трубка имела размеры около 10 мм в диаметре и 15 мм в длину и позволяла производить сканирование в плоскости поверхности образца, то есть по x и y в интервале до 3 мкм и по z до 50 нм. Напряжение смещения прикладывалось к острию СТМ. Предусилитель, преобразующий туннельный ток в напряжение, размещался с внешней стороны вакуумной камеры.

Рис. 1.6. Схематичный вид вакуумной части СТМ (а) и общий вид механизма приближения зонда к образцу, названного “устройство для больших смещений” (б). Подвижный брусок обозначен как “скользящая направляющая”.

Механическое приближение зонда к образцу осуществлялось с помощью специально разработанного механизма “устройство для больших смещений”, на котором монтировалась пьезоэлектрическая трубка. Этот механизм мог быть использован как для прецизионного окончательного приближения, так и для начального приближения с высокой скоростью.

Общий вид этого механизма показан на Рис. 1.6(б). Он состоит из скользящего бруска и четырёх парных движущих головок. Каждая головка движется за счёт пары пьезоэлектрических элементов: А1-В1 и А2-В2 у верхних движущих головок и С1-D1 и С2-D2 у нижних головок. Скользящий брусок располагался на гладком основании для уменьшения сопротивления скольжения.

Для прецизионного движения сдвиг бруска осуществлялся только нижними головками на расстояние около 3 мкм при каждом шаге. Верхние головки работали только для зажима бруска во время обратного движения нижних головок. Для быстрого начального движения верхние и нижние головки придавали движение бруску попеременно. Действие головок было полностью автоматизированным и контролировалось компьютером. Скорость движения бруска могла варьироваться от 3 мкм/сек в случае окончательного прецизионного приближения до 40 мкм/сек при начальном приближении. Для получения туннельного тока, остриё СТМ первоначально быстро приближалось к образцу на расстояние около 10 мкм, которое контролировалось одновременным наблюдением с помощью ОЭМ и СОЭМ.

После этого использовалось медленное прецизионное приближение с автоматической остановкой процесса приближения при появлении туннельного тока.

Ростовая камера была снабжена тремя испарителями с ячейками Кнудсена для МЛЭ. Тигель одной из ячеек был изготовлен из графита и выдерживал температуру нагрева до 1800 °С. Эта ячейка использовалась для испарения кремния. Тигли двух других ячеек были сделаны из нитрида бора.

Одна из них обычно была заполнена германием. Каждый из этих испарителей был смонтирован на отдельном фланце и мог быть заменён электроннолучевым испарителем.

1.3.4. Оптическая генерация вторичных гармоник В результате нелинейных эффектов взаимодействия света с твёрдым телом существует вероятность генерации фотонов с энергией в два раза большей, чем энергия падающих фотонов [62]. Соответствующий метод исследования, основанный на регистрации излучения на частоте вторичных гармоник (ОГВГ), в последнее время находит широкое применение для исследования поверхности твёрдых тел [63]. Это связано с тем, что наличие большого градиента электрического поля у поверхностей и границ раздела приводит к значительному усилению интенсивности ОГВГ, делая сигнал от поверхности сравнимым по величине с сигналом ОГВГ, генерируемым объёмом твёрдого тела [64,65].

Рассмотрим оптическую волну с частотой, падающую на среду с инверсионной симметрией. Волна индуцирует дипольную осцилляцию каждой молекулы в этой среде. Поскольку молекула не является гармоническим осциллятором с собственной частотой, то генерируется суперпозиция осцилляций на частотах 2, 3 и так далее, включая и фундаментальную, на частоте. Осциллирующие диполи испускают электромагнитное излучение на частотах, 2, 3 и так далее. Для случая ОГВГ, то есть для излучения с частотой 2, индуцированный дипольный P(2 ) (который момент, является источником излучения вторичных гармоник), является пропорциональным произведению E ( ) E ( ), где E ( ) - напряжение электрического поля падающего излучения осциллирующего с частотой. Индуцированный дипольный момент ВГ единицы объёма, может быть записан как P ( 2) (2 ) = ( 2) E ( ) E ( ), (1.6) ( 2) где - константа называемая нелинейной восприимчивостью и являющейся характеристикой среды. Если среда обладает симметрией по отношению к преобразованию инверсии, то падающие поля E ( ) и E ( ) должны индуцировать P(2 ) и P(2 ), соответственно. Это означает, что ( 2 ) = 0. Согласно (1.6), это возможно, когда ( 2) = 0, показывая, (2) P что генерация вторичных гармоник запрещена [66]. На поверхности среды симметрия по отношению к инверсии нарушается, и излучение на частоте не является запрещённым. Таким образом, если исследуемый кристалл обладает инверсионной симметрией, ОГВГ является в значительной мере характеристикой поверхности.

Отметим, что процесс ОГВГ обладает определёнными удобствами в экспериментальном использовании. ОГВГ, вызванная лазерным пучком, является когерентным оптическим процессом. Это выражается в том, что излучения ВГ является строго направленным и в случае рассеяния от гладкой поверхности совпадает с направлением зеркального отражения падающего пучка. Строгая направленность излучения ВГ позволяет располагать систему детектирования сигнала на значительном расстоянии от исследуемого образца;

обычно она располагается с внешней стороны ростовой камеры и тем самым позволяет зондировать исследуемый поверхностный процесс in situ.

Кристалл кремния обладает инверсионной симметрией и поэтому является подходящим объектом для исследования его поверхностных свойств методом ОГВГ [67]. Из поверхностей кремния наиболее удобной для исследования является грань (111). Это обусловлено с тем, что в отличие от других граней кремния, сигнал ВГ от (111) более, чем на два порядка по величине превышает сигнал ВГ от объёма кристалла. По мере оксидирования поверхности Si(111) или адсорбции кислорода сигнал ВГ постепенно уменьшается на два порядка. Причём наибольшее уменьшение сигнала приходится на начальную стадию адсорбции. Так покрытие поверхности кислородом в количестве всего 0.1 монослоя вызывает уменьшение сигнала ВГ приблизительно в два раза при использовании фундаментальной длины волны 1.06 мкм [66,67].

Блок схема оборудования для ОГВГ, использованного в наших экспериментах, представлена на Рис. 1.7. Для возбуждения вторичных гармоник использовался импульсный Nd:YAG (иттрий-алюминиевый гранат активированный ионами неодима) лазер, работающий на длине волны 1. мкм и производящий 8-ми наносекундные импульсы с скоростью повторения 10 Гц. Излучение лазера направлялось на поверхность под углом близким к нормальному к поверхности образца, отклонение от нормального падения обычно составляла величину около 3°. Пучок лазера был слегка сфокусирован так, чтобы его диаметр на поверхности образца составлял величину около мм. Энергия падающего лазерного пучка была не больше 15 мДж. При таких параметрах, падающий пучок не вызывал какой либо модификации на поверхности образца. После выделения сигнала ВГ с помощью оптических фильтров и монохроматора, его интенсивность измерялась с помощью фотоумножителя и вентильной электроники. Обычно использовалось импульсов для получения усреднённой интенсивности сигнала ВГ.

Рис. 1.7. Блок схема экспериментальной установки использованной для измерения ОГВГ от поверхности Si(111) при её взаимодействии с кислородом.

Связь между количеством адсорбированных молекул на поверхности и эффективностью ОГВГ является сложной. Хейнц с коллегами [68] предположил, что уменьшение эффективности ОГВГ может быть результатом влияния двух факторов: потерей дальнего порядка на поверхности и сдвиг поверхностных состояний вовлечённых в ОГВГ вверх по энергии по мере того, как связи атомов кремния на поверхности вступают во взаимодействие с атомами кислорода. При этом, однако, в различных адсорбционных исследованиях наблюдалась простая линейная пропорциональность s 2 ), где s 2 ) - константа (тензор в общем случае) нелинейной ( ( восприимчивости поверхности и - величина адсорбционного покрытия [66,67,69,70]. Брату с соавторами предположили, что в случае диссоциативной адсорбции кислорода на кремнии, линейная пропорциональность выполняется с ошибкой менее, чем 20% [71].

Наши исследования базировались на использовании основного преимущества метода ОГВГ, проявляющегося при изучении взаимодействия кислорода с поверхностью Si(111) и состоящего в высокой чувствительности метода в диапазоне малых покрытий. Мы исследовали начальную стадию взаимодействия кислорода и кремния посредством измерения начального коэффициента прилипания кислорода, начальных скоростей роста и разложения оксида. Для этого, как правило, использовались величины покрытий поверхности кремния кислородом до 0.1 монослоя. Поскольку связь между измеряемой интенсивностью ОГВГ и покрытием ox не является хорошо определённой функцией, мы не анализировали детально форму измеряемых кинетических кривых интенсивности ОГВГ, I s 2 ), в зависимости ( от времени экспозиции в кислороде при постоянном давлении. При определении связи между I s 2 ) и ox, мы исходили из того, что при малых ( изменениях аргумента любую гладкую функцию можно с хорошей точностью аппроксимировать линейной зависимостью от аргумента путём выбора соответствующего коэффициента пропорциональности. Коэффициент пропорциональности между I s 2 ) и ox определялся на основе литературных ( данных. Мы использовали тот факт, что уменьшение интенсивности ВГ на 60% происходит когда величина покрытия поверхности Si(111) кислородом достигает величины ox =0.1 монослоя [66,71], где 1 монослоя = 8 атом/см2. Такая калибровка могла бы быть использована для определения абсолютных величин скоростей роста и разложения кремния, а также начального коэффициента прилипания кислорода к поверхности кремния.

Однако в наших исследованиях абсолютным значениям этих величин не предавалось особого значения. Мы анализировали только относительные величины, для которых точность калибровки не играла роли.

1.3.5. Эллипсометрия Несмотря на относительную сложность интерпретации экспериментальных данных, получаемых посредством эллипсометрии, этот метод утвердился как один из основных в исследованиях поверхностей твёрдых тел [72,73]. Эллипсометрия является высокочувствительным, бесконтактным и неразрушающим методом зондирования состояния поверхностей и границ раздела. Размещение оборудования для эллипсометрических измерений снаружи экспериментальных камер не накладывает своих ограничений на допустимые параметры проводимых технологических процессов.

Хотя эллипсометрия предоставляет широкие возможности для исследования различных свойств поверхности [74], область наших интересов по использованию этого метода ограничивалась исследованием кинетики поверхностных процессов. Мы изучали кинетику начальной стадии взаимодействия кремния и кислорода, а также начальную стадию роста кремния на оксидированной поверхности кремния. Эти исследования включали изучение адсорбции кислорода и закиси азота на чистой и оксидированной поверхностях кремния [75-77], процессов в области перехода от роста плёнки оксида к травлению поверхности кремния кислородом с образованием летучего продукта реакции, молекул SiO [77,78], а также процессов адсорбции и разложения моносилана на поверхности оксида кремния, происходивший через стадию образования зародышей [79-81]. В диссертационную работу включена только небольшая часть этих исследований, имеющая отношение к двум главным вопросам диссертации:

это механизм формирование оксида кремния через промежуточные адсорбционные состояния и механизм начальной стадии роста кремния на оксидированной поверхности кремния. Эти исследования проводились в высоковакуумной камере с помощью быстродействующего автоматического эллипсометра, использующего отражение фотонов с фиксированной энергией.

В качестве источника света использовался HeNe лазер, генерирующий свет с длиной волны 633 нм. Устройство эллипсометра было аналогично тому, которое было разработано, изготовлено и описано ранее Алгазиным с коллегами [82].

Рассмотрим применение эллипсометрии на примере анализа структурных превращений, происходящих в нескольких поверхностных атомных слоях и обусловленных двумерными фазовыми переходами типа порядок-порядок [83,84]. Методом дифракции медленных электронов было показано, что на грани Si(320) в интервале температур приблизительно от 800 до 900 °С устойчива поверхность, огранённая фасеточными плоскостями. Вне этого интервала происходит перестройка, приводящая к образованию гладкой поверхности со структурой Si(320)-(1 2) [85]. Позднее было установлено, что какой тип структурных превращений вызван наличием примесей никеля [86].

В методе эллипсометрия измеряются поляризационные углы и, которые используются для вычисления эффективных величин действительной и мнимой частей комплексного коэффициента преломления. Вычисления проводили по уравнению, полученному для отражения поляризованного света от однородной полубесконечной среды с гладкой границей [87]:

r01 p i tan e =, (1.7) r01s где r01 p и r01s - коэффициенты Френеля, описывающие изменение комп лексной амплитуды электромагнитной волны при отражении от границы раздела подложка - среда, для параллельной (р) и перпендикулярной (s )составляющих электрического вектора световой волны.

Типичные зависимости поляризационных углов и от температуры образца приведены на Рис. 1.8. В точках фазового перехода происходит резкое изменение значений поляризационных углов. “Замораживание” перестроенной поверхности быстрым охлаждением образца показывает, что отличие фасеточной поверхности от гладкой как при комнатной температуре, ~ так и в области фазового перехода характеризуется величинами = ~ ~~ =5±1' и = =21±2', где, и, -значения поляризационных углов для гладкой и фасеточной поверхностей соответственно. Решая уравнение (1.7), получаем, что соответствующие изменения эффективного показателя преломления n и эффективного коэффициента поглощения k ~ ~ составляют: n = n n =(1.2 ± 0.2) 10-2 и k = k k =(-8.8±0,9) 10-3;

при этом n / n 3 10-3 и k / k 3 10-1. При решении уравнения (1.7) мы не учитывали изменения поляризационных углов, обусловленные появлением микрорельефа при образовании фасеток на гладкой поверхности. По данным дифракции медленных электронов на поверхности образуются фасеточные плоскости (23 15 3) и (23 15 3 ), составляющие угол 6.26° с плоскостью (320) и имеющие размер 10 нм.

Рис. 1.8. Температурная зависимость эллипсометрических параметров, полученная для угла падения пучка света =70°. Пунктиром показан характерный вид зависимости при отсутствии фазовых переходов.

Температура фазовых переходов зависела от точности ориентации поверхности и концетрации примесей никеля.

Учет микрорельефа, как и в работе [88], был проведен на основе статисти ческих подходов, систематизированных в работе [89]. В используемой теории шероховатость поверхности характеризуется параметром 2 /(l ), где - среднеквадратичное отклонение высот неровностей относительно средней плоскости и l - радиус корреляции неровностей в плоскости поверхности.

Для оценки величины считаем, что = l tan 6.26o и l =10 нм. Это дает 6 10-4.

Исходя из коэффициентов отражения поляризованного света для опти чески плотного диэлектрика с n 1 [89], можно получить уравнение ~ cos + i cos 2 ~ tan exp(i ) =, (1.8) cos + i cos 2 1 + 2 cos ( i ) где = 1 / n и - угол падения пучка света. Для малых возмущений по верхности, когда / 1, имеет малую величину. В пределе уравнение (1.2xx) переходит в основное уравнение эллипсометрии для случая однородной полубесконечной среды, в котором пренебрегается членами 2 sin 2 по сравнению с 2 cos и = 1 / 2, где - диэлектрическая проницаемость среды. После замены в уравнении (1.8) на 2 (n ik ) найдем приращение величин и, обусловленное изменением n и k, а также появлением микрорельефа. Для малых приращений разложим получен ное уравнение по степеням n, k и и используем в качестве малого параметра. Оставляя члены первого порядка, запишем действительную и мнимую части разложения в виде sin 2 tan / 2 = A 2n + O( 2 ), (1.9) tan + sin 2 / 2 = A( 2k ), (1.10) где A = sin 2 cos sin 2 /(cos 2 2 ). Анализ уравнения (1.9) показывает, что определяется n и практически не зависит от. Это означает, что изменение n на величину ~0,3% при перестройке тонкого поверхностного слоя в результате фазового перехода не связано с появлением микрорельефа.

Для чистой поверхности это может быть результатом изменения как плотности собственных поверхностных состояний, так и зонной структуры.

Из уравнения (1.10) находим, что наблюдаемая в эксперименте величина в значительной степени связана с появлением шероховатости. Действительно, опуская в уравнении (1.10) член, пропорциональный k, получим 6 10, что совпадает с оценкой по данным дифракции медленных электронов.

Этот анализ показывает высокую чувствительность эллипсометрии как к изменению электронных состояний поверхности, так и к появлению на поверхности геометрического рельефа с размером порядка одного нанометра.

Заключение к главе 1. Создание наноструктур германия и кремния проводилось с помощью сверхвысоковакуумного оборудования. Методы исследования давали возможность проведения экспериментов с измерениями in situ. Для контроля и исследования морфологии поверхностей использованы два наиболее информативных и прямых метода, а именно отражательная электронная микроскопия и сканирующая туннельная микроскопия.

2. Создание наноструктур с высокой пространственной плотностью включало в себя рост сверхтонкой плёнки оксида кремния. Изучение кинетики процесса оксидирования проводилось с помощью методов оптической генерации вторичных гармоник и эллипсометрии. Эти методы по сравнению с другими являются наиболее чувствительными к начальной стадии взаимодействия кремния и кислорода.

Глава 2. Особенности образования трёхмерных островков германия на поверхности Si(111)7 7 по механизму Странского-Крастанова 2.1. Введение Рост сильно напряжённых полупроводниковых слоёв часто происходит по механизму Странского-Крастанова, в котором послойный двумерный рост на начальной стадии сменяется ростом трёхмерных островков [90-95].

Образование трёхмерных островков на ранней стадии гетероэпитаксии обеспечивает релаксацию напряжения решетки без образования дислокаций [92,96,97]. Этот переход от двумерного к трёхмерному росту был предложен как уникальный механизм для получения слоёв самоорганизованных квантовых точек [97-98]. В случае германия на кремнии, рост по механизму Странского-Крастанова приводит к образованию довольно больших островков германия с размером основания между 30 и 100 нм на поверхности Si(111) [94,100] или между 30 и 600 нм на поверхности Si(100) [93,101]. Однако эффекты пространственного квантования носителей в полупроводниковых структурах на основе кремния становятся значительными, когда размер квантовых точек около 10 нм и меньше [102,103]. Было определено, что размер трёхмерных островков зависит от температуры роста [93,97,104,105].

Эта зависимость показывает наличие конкуренции между кинетикой роста и термодинамикой равновесной морфологии поверхности. Понимание роли поверхностной нестабильности в формировании самообразующихся островков является необходимым для нахождения способов уменьшения их размера.

Другой важной проблемой при использования квантовых точек в определённом классе приборов является сложность управления местом их образования в создаваемой структуре. Обычно пространственное распределение островков германия на поверхности Si носит случайный характер при спонтанном зарождении по механизму Странского-Крастанова.

К настоящему времени в литературе предложено крайне мало способов стимулированного зарождения островков германия в заданных точках на подложке. Один из способов основан на контролируемом введении деффектов типа кластеров или полосок оксида в приповерхностный слой подложки кремния с помощью методов литографии [106]. Эти деффекты вносят напряжение в решётку кристалла, которое проецируется в определённые точки на поверхности подложки. Эти точки служат затем центрами зарождения трёхмерного островка германия при эпитаксии. Другой перспективный метод основан на использовании кремниевых мезоструктур [107,108]. При эпитаксии островки германия предпочтительно образуются на острых краях этих мезоструктур, то есть в местах с бльшим числом атомных ступеней. В данной главе описаны найденные нами другие методы контроля мест зарождения отдельных островков. Мы показали, что обнаруженная нами нестабильность двумерных слоёв германия на поверхности Si(111) может быть использована для этих целей. Мы использовали облучение термически нестабильного слоя германия сфокусированным электронным пучком. Точки облучения служили местом образования островков при отжиге образца.

Другая возможность связана с наблюдением селективного зарождения трёхмерных островков германия в местах положения окон чистого кремния, изготовленных в сверхтонкой плёнке оксида кремния. После нанесения германия и термического разложения остатков плёнки оксида, отдельные островки германия образовывались только в местах положения окон. Кроме этого селективный рост германия на поверхности кремния наблюдался нами на эшелонах ступеней.

В основу данной главы положены результаты, опубликованные автором в статьях [109-115].

2.2. Образование трёхмерных островков германия на поверхности Si(111)7 Псевдоморфный двумерный слой германия на поверхности Si(111)7 формируется при покрытиях толщиной до двух бислоёв (БС) и имеет реконструкцию 5 5. Переход от двумерного к трёхмерному росту происходит при покрытиях германия, превышающих два бислоя [91,94,100].

Этот переход характеризуется резким появлением трёхмерных островков [94,100], которые приобретают форму скошенных четырёхгранных пирамид с гранями {113} на боковых сторонах [94]. Такая форма островков наблюдалась при температурах между 350 и 450 С [100]. По мере дальнейшего нанесения германия, островки увеличивались в размере, при этом вершина островков становилась плоской с ориентацией (111) и сверхструктурой 7 7, что наблюдалось при 500 С [94]. Можно ещё отметить, что в более ранних исследованиях были обнаружены другие фасетки, такие как {133}, {112} и {122}, которые образовывались на больших плоских островках после осаждения 25 БС германия [91]. В данном разделе диссертации приводятся результаты исследования процессов зарождения и роста трёхмерных островков германия на поверхности Si(111) при покрытиях вблизи перехода от двумерного к трёхмерному росту, полученные с помощью ОЭМ. Для анализа процесса зарождения трёхмерных островков мы получили зависимости плотности островков от потока атомов германия на поверхность, температуры подложки и количества осаждённого германия. При анализе полученных зависимостей были использованы известные теоретические соотношения между параметрами процесса роста.

2.2.1. Зависимость плотности островков германия от температуры В наших экспериментальных условиях трёхмерные островки германия появлялись на поверхности Si(111) при покрытиях германия толщиной между двуми и тремя бислоями в зависимости от температуры подложки.

Полученные зависимости толщины этого покрытия от температуры и величины потока атомов германия свидетельствовали о преобладающем влиянии кинетических факторов роста на формирование морфологии поверхности. Рис. 2.1 показывает изображения поверхности в СОЭМ после нанесения 3.5 БС германия при трёх температурах. Трёхмерные островки появлялись на изображениях СОЭМ как маленькие чёрные объекты на светлом фоне от псевдоморфного слоя германия. Две особенности образования трёхмерных островков видны на этих изображениях.

Рис. 2.2 показывает, что плотность островков изменяется приблизительно на два порядка при изменении температуры от 380 до 690 С.

Рис. 2.1. Изображения СОЭМ от подложки Si(111) покрытой трёхмерными островками германия, полученными после осаждения 3. БС германия со скоростью 0.004 БС/сек при трёх температурах: (а) °С, (б) 500 С и (в) 580 С.

Отметим, что наклон температурной зависимости немного различается на участках высоких и низких температур. Вторая особенность заключается в наличии зависимости формы островков от температуры. Ранее описанные в литературе пирамидальные островки с фасетками {113} на боковых гранях [100] мы будем в дальнейшем называть высокими островками для отличия их от других островков, названных нами плоскими, которые образуются в области более высоких температур. Высокие островки имеют форму юлы на изображениях СОЭМ как видно на Рис. 2.1б. Высота островков на изображениях СОЭМ увеличена в три раза в направлении падения пучка электронов (в направлении Y на Рис. 2.1). Нижняя часть изображения высокого островка является зеркальным отражением его реальной верхней части, потому что отражение электронов от участка поверхности ниже островка в методе СОЭМ экранируется островком.

Высокие островки образовывались на поверхности при температурах между 380 и 450 С (Рис. 2.1а). Смесь высоких и плоских островков наблюдалась в среднем интервале температур приблизительно от 450 до С (Рис. 2.1б). Появление плоских островков с большим размером основания преобладало при температурах выше 580 С (Рис. 2.1в).

Рис. 2.2. Температурная зависимость плотности трёхмерных островков германия, полученных при фиксированной скорости осаждения около 0.004 БС/сек. Величина осаждённого покрытия 3.5 БС.

Сплошная линия представляет аппроксимацию экспериментальных данных во всём температурном диапазоне одной экспоненциальной функцией. Пунктирные линии показывают аппроксимации отдельно для областей высоких и низких температур.

Ориентация плоскости на вершине островка была (111) с реконструкцией решетки 7 7 согласно данным ДБЭ. Такая же сверхструктура наблюдалась ранее на вершине островков, полученных в результате нанесения больших покрытий германия [94]. На поверхности между островками мы наблюдали двумерную структуру 5 5. Эта структура является типичной для псевдоморфных слоёв германия на поверхности Si(111) [94]. По данным Кёхлера с коллегами [94], использовавшим ОЭМ, промежуточные структуры германия на грани Si(111) не наблюдаются. В этом состоит существенное отличие поверхности Si(111) от Si(100), где с помощью СТМ наблюдается промежуточная фаза трёхмерных островков германия, так называемых «хат»

кластеров [93].

2.2.2. Зависимость плотности островков от потока атомов германия Согласно теории роста кристаллов, размер критических островков, то есть размер островков, которые стали достаточно большими, чтобы продолжить рост, а не распасться, может быть определён из зависимости плотности островков от величины падающего потока атомов на поверхность.

Рис. 2.3 показывает, что плотность островков значительно выше при большем потоке атомов германия, тогда как соотношение между числом высоких и плоских островков от величины потока не зависит. Рис. 2.4 показывает, что небольшое различие в наклоне зависимости плотности островков от потока наблюдается для двух исследованных температур роста. Аппроксимация этих зависимостей с помощью степенной функции дала величины показателей около 0.77 и 0.79±0.01 для 480 и 580 С, соответственно. Различие в показателях степени означает наличие различия в размере критических зародышей островков таким образом, что критический размер больше при большей температуре роста. Этот результат находится в согласии с наклонами формы температурной зависимости плотности островков, показанной на Рис.

2.2, где больший наклон при большей температуре соответствует критическим островкам большего размера.

Рис. 2.3. Изображения СОЭМ от поверхности с трёхмерными островками германия, выращенными при 480 °С на подложке Si(111) при двух величинах потока германия: (а) 0.001 и (б) 0.01 БС/сек.

Рис. 2.4. Зависимость плотности островков от величины потока атомов германия. Осаждение германия проводилось до величин покрытия 3.5 БС при температурах 480 и 580 °С.

Поскольку плоские островки и высокие островки образуются одновременно в широком интервале температур, мы исследовали их трансформацию из одной формы в другую при отжигах. На Рис. 2.5а показана поверхность, покрытая смесью островков обеих форм, полученная в результате выключения нагрева образца сразу после окончания осаждения трёх бислоёв германия при 510С.

Рис. 2.5. Изображения СОЭМ от поверхности с трехмерными островками германия, появившимися на поверхности Si(111) после (а) осаждения около трёх бислоёв германия при 510 °С и (b) последующего отжига при 510 °С в течение 10 мин. Изображения показывают один и тот же участок поверхности.

Рис. 2.5б показывает, что после последующего отжига этой поверхности при 510 С в течение 10 минут, островки германия увеличились в размере (в отсутствие внешнего потока атомов германия), однако плотность островков, а также соотношение между количеством островков разной формы практически не изменялось. Что касается увеличения размера островков при отжиге, то, как будет показано ниже в этой главе, это происходит за счёт атомов германия, поступающих к островкам от распада двумерного слоя германия.

Следует также отметить, что мы не обнаружили влияние атомных ступеней на исходной поверхности кремния на форму островков германия.

Фоигтландер и Зиннер с помощью СТМ наблюдали, что рост высоких островков германия под действием внешнего потока атомов германия сопровождался изменением геометрического фактора (отношение высоты к длине основания) островков. Когда высота островка достигала некоторого насыщения, дальнейший рост происходил только в радиальном направлении, что приводило к уменьшению геометрического фактора [100]. Некоторое уменьшение геометрического фактора наблюдается также у островков после отжига, как можно видеть на Рис. 2.5. Все приведённые выше данные показывают, что нет различия в процессе зарождения высоких островков и плоских островков, и что различие в форме островков появляется на последующей стадии роста. Как будет обсуждаться ниже, островки приобретают плоскую форму, когда в них возникают дислокации.

2.2.3. Зависимость плотности островков от количества осажденного германия Наблюдение процесса образования островков с помощью ОЭМ при непрерывном увеличении покрытия германия показало, что плотность островков достигает насыщения в короткий промежуток времени после появления первых островков. Рис. 2.6 показывает, что плотность островков увеличилась до насыщения в интервале покрытий между 3.0 и 3.1 БС при величине потока атомов германия около 0.004 бислоя/сек, то есть в течение сек. Этот результат согласуется с другими исследованиями, в которых появление трёхмерных островков было охарактеризовано как резкое [94,100].

Зависимости от температуры и от потока, приведённые на Рис. 2.2 и 2.4, соответственно, были, таким образом, получены для плотности островков германия, находившейся в насыщении. Это обстоятельство учитывалось при выборе подходящей теоретической модели для описания процесса роста.

Рис. 2.6. Зависимость плотности островков от величины покрытия германия. Островки выращивали на подложке Si(111) при величине потока 0.004 БС/сек и температуре 480 °С. Каждое покрытие получали за один процесс осаждения. Плотность островков измерялась на двух, удалённых друг от друга участках поверхности.

2.2.4. Определение критического размера трёхмерного островка германия Теория зарождения и роста островков на поверхности кристаллов нашла успешное применение для случаев, когда критические островки являются маленькими, включающими в себя только несколько атомов [116,117].

Основным результатом теории, который обычно используется при анализе экспериментальных данных, является вывод простых соотношений между плотностью стабильных островков и физическими параметрами, такими как падающий поток атомов, критический размер островка, коэффициент поверхностной диффузии и энергия отрыва атома от островка критического размера. Эти соотношения были выведены для нескольких возможных случаев ранних стадий роста до начала процесса коалесценции островков.

Критический размер островка является ключевым параметром теории и характеризует процесс роста следующем образом. Так, например, возможно зарождение островков только на начальной стадии роста, и плотность островков достигает насыщения быстро. В этом случае происходит резкое уменьшение плотности адатомов на поверхности между островками из-за их присоединения к зародившимся островкам. В результате, плотность адатомов становится слишком малой для зарождения новых критических островков.

Такой сценарий развивается тогда, когда критический островок является большим. В других случаях зарождение островков происходит непрерывно в течение роста. Это возможно, когда длина диффузии адатомов на поверхности много больше расстояния между островками, и критический островок является маленьким, не требующим высокой плотности адатомов для своего зарождения. Тогда вероятность зарождения маленьких островков остаётся значительной, даже если плотность адатомов уменьшается. Рост германия на поверхности Si(111) характеризуется резким появлением островков [94,100] с плотностью вблизи насыщения (Рис. 2.6). Это свидетельствует о том, что критические островки имеют большой размер.

Для определения критического размера островков из экспериментальных данных, можно использовать соотношение между плотностью островков N и потоком атомов на поверхность F [116-118]:

N ~ F p, (2.1) где показатель степени p зависит от параметров процесса роста, таких как размерность островка и число атомов i в островке критического размера. Как было показано выше, зависимость N от потока атомов (Рис. 2.4) была получена для N в насыщении и на стадии роста вдали от начала коалесценции островков. Это соответствует квазистационарному режиму, который происходит, когда плотность адатомов находится также в насыщении, и показатель степени p может быть получен для случая полной конденсации в виде [118]:

p = i /(i + 2.5). (2.2) Для данных, приведённых на Рис. 2.4, формула (2.2) даёт усреднённые размеры критических островков величиной 8.4 и 9.4±0.5 для 480 и 580 С, соответственно. Этот результат показывает наличие очень маленького увеличения i с увеличением температуры у критических трёхмерных островков германия на поверхности Si(111). Такое температурное поведение i является обычным и наблюдалось раннее в нескольких случаях [119-121].

Островки большего размера являются более стабильными и поэтому критические островки большего размера требуются для стабильного роста при более высоких температурах. Хотя применимость размерного соотношения для случая критических островков большого размера недавно была подвергнута критическому анализу [122], в нашем случае существование большого поддерживается на качественном уровне следующими i особенностями процесса роста: (I) для начала зарождения островков является необходимым формирование пересыщенного двумерного слоя германия толщиной около трёх бислоёв ([94] и Рис. 2.6), этот двумерный слой частично распадается после зарождения трёхмерных островков;

и (II) островки появляются резко [94,100] и их плотность достигает насыщения быстро (Рис.

2.6). Такой большой размер критических островков свидетельствует о наличие большого кинетического барьера для их зарождения. Это может быть результатом сложных структурных превращений при переходе от двумерного к трёхмерному росту.

2.2.5. Анализ энергетических параметров процесса зарождения островков германия Величины энергетических параметров поверхностных процессов, действующих при зарождении островков германия, могут быть оценены по температурной зависимости плотности островков. В нашем случае действует соотношение [116,122] N ~ exp[( Ei + iEd ) /(i + 2.5)kT ], (2.3) где Ei - работа, требуемая для диссоциации островка критического размера на отдельные адатомы и Ed - энергия активации диффузии адатомов германия. Хотя небольшие различия наклона формы температурной зависимости плотности островков, как показано на Рис. 2.2, коррелирует с наблюдением небольшого увеличения размера i критического островка, определённого для 480 и 580 С, это различие слишком мало и близко к ошибке измерения. Поэтому в последующих оценках мы взяли усреднённый i= размер для критического островка во всём исследованном температурном интервале, а также параметр Eeff = 1.3 эВ в соотношении N ~ exp( Eeff / kT ) для описания температурной зависимости плотности островков, как показано на Рис. 2.2. Если величина Ei = Ei Ei 1 является работой, необходимой для отрыва одного атома от островка размером i, то для больших островков мы можем предположить, что Ei является независимой от i и Ei = iE. С учётом этого из уравнений (2.2) и (2.3) мы получаем (E + E d ) p = E eff. (2.4) Энергия активации для диффузии адатомов германия на поверхности Ge(111)c(2 8) была рассчитана Селлони с коллегами [123]. Они нашли, что наиболее предпочтительный маршрут диффузии проходит через два состояния, различающихся потенциальной энергией около 0.6 эВ. Кроме этого, при движении по этому маршруту, адатому надо преодолеть энергетический барьер величиной 0.2 эВ. В сумме это даёт энергию активации диффузии около 0.8 эВ [123]. Используя эту величину для Ed и p 0.78, по уравнению (2.4) мы определили E 0.9 эВ для нашего случая.

Соответствующая энергия активации отсоединения атома германия от островка получилась равной Edet ~ 1.1 эВ с учётом вероятной необходимости преодоления энергетического барьера величиной также около 0.2 эВ.

Отметим, что эти энергии активации находятся вблизи 1 эВ, то есть величины, экспериментально полученной с помощью полевого ионного микроскопа [124,125] и дифракции электронов низких энергий [109] для поверхности Ge(111) в процессе её релаксации путём отрыва и диффузии адатомов.

Образование трёхмерных островков ослабляет напряжение решетки, возникающее в результате 4%-го несоответствия размеров решеток германия и кремния. Форма островков может характеризовать механизм релаксации напряжения решетки. Для случая когерентно напряженных островков, то есть островков, чьё появление уменьшает напряжение решетки без введения дислокаций, недавно развитая теоретическая модель [126] предсказывает, что энергия напряжения уменьшается, когда форма когерентных островков по мере увеличения покрытия приближается к форме шарика сидящего поверх двумерного слоя. Такое поведение формы островков создаёт маленькую контактную область между островком и подложкой. В нашем случае появление высоких островков с относительно маленькой контактной областью вероятно происходит без образования дислокаций [127], тогда как образование плоских островков с большим размером основания при высоких температурах может сопровождаться появлением сетки дислокаций [96,128] на размерах контактной области островка. Для описания процесса зарождения и роста островков мы использовали теорию, которая не учитывает напряжение решетки. Действие этого напряжения направлено на уменьшение работы E на величину, которая соответствует уменьшению энергии напряжения за счёт отсоединения атома германия от напряжённого островка.

2.3. Нестабильность двумерного слоя германия на поверхности Si(111) при росте по механизму Странского-Крастанова В данном разделе диссертации мы приведём прямые свидетельства нестабильности двумерных слоёв германия, нанесённых на поверхность Si(111).

2.3.1. Свидетельства распада двумерного слоя германия после зарождения трёхмерных островков по данным ОЭМ.

Рис. 2.7а показывает изображения СОЭМ от поверхности Si(111), покрытой трёхмерными островками германия, когда нагрев образца был прекращён спустя нескольких секунд после окончания нанесения германия. В этом эксперименте было осаждено около 3.1 бислоя германия со скоростью 0.004 БС/сек при 480 С. Кривая (а) на Рис. 2.8 показывает, что трёхмерные островки появляются на поверхности, когда величина покрытия германия превышает два бислоя. Это согласуется с хорошо известными литературными данными для германия на поверхности Si(111) [91,94,100]. Рис. 2.7б показывает, что последующий отжиг структуры, показанной на Рис. 2.7а, при 480 С в течение 10 минут приводит к значительному увеличению размера островков, тогда как их число остаётся неизменным. При таком отжиге размер основания островков увеличился более чем в два раза. Дополнительный отжиг вызывает дальнейший рост островков, как видно на Рис. 2.7в.

Рис. 2.7. Изображения СОЭМ от поверхностей с трёхмерными островками германия, полученными на подложке Si(111) после (а) осаждения 3.1 БС германия при 480 °С и последующих отжигов при 480°С в течение (б) 10 мин и (в) 25 мин. На всех изображениях показан один и тот же участок поверхности, на котором большой островок в правой части изображения, являющийся частицей SiC, использовался как метка.

Рис. 2.8. Зависимость плотности массива островков от величины покрытия. (а) Трёхмерные островки, образованные в результате осаждения германия при 480 С (теже данные, что показаны на Рис. 2.6) и (б) большие плоские островки, появившиеся после осаждения двумерного слоя германия при 480 С и последующего отжига при 700 С. Указанная на рисунке ошибка измерений отражает различие плотности островков на разных участках поверхности.

Увеличение размера островков при отжигах могло происходить только за счёт германия, диффундирующего к островкам с окружающих участков поверхности. Это означает, что толщина двумерного слоя германия вокруг островков должна уменьшаться при отжигах. Это также означает, что в присутствии зародившихся трёхмерных островков двумерный слой германия является термически нестабильным. Отметим, что увеличение размера трёхмерных островков при отжигах наблюдалось нами и при более низких температурах, таких как 380С.

Термическая стабильность двумерных слоёв зависела от их толщины.

При покрытиях между 2.0 и 2.6 БС двумерные слои были термически стабильными до температур 550 С, и образование небольшого количества больших плоских островков наблюдалось после отжига при более высоких температурах [кривая «б» на Рис. 2.8]. Температура, при которой начиналось образование трёхмерных островков, уменьшалась с ростом величины покрытия германия. Рис. 2.9а показывает островки на поверхности, покрытой германием толщиной 2.7 БС, полученной после отжига при 550 С в течение 15 минут. Поскольку участки поверхности, покрытые более толстым слоем германия, дают более тёмное поле на изображениях ОЭМ, светлые участки вокруг островков на Рис. 2.9а показывают уменьшение толщины германия в результате его диффузии к островкам.

Рис. 2.9. Изображения СОЭМ от поверхностей с большими плоскими островками германия, появившимися (а) после осаждения приблизительно 2.7 БС германия при 510 С и последующего отжига в течение 15 мин при этой же температуре, и (б) после дополнительного отжига в течение 10 мин при 650 С.

Дальнейший отжиг при более высокой температуре вызывал рост плоских островков до размера в 3 мкм в основании и образование светлых и тёмных полос вдоль ступеней, как видно на Рис. 2.9б. Светлые полоски более тонкого германия располагались вдоль верхнего края атомной ступени. Такая структура двумерного слоя германия была термически стабильной.

Трёхмерные островки, как высокие, так и большие плоские, тоже являлись термически стабильными и не трансформировались один в другой при отжигах до 700 С.

2.3.2. Изменение толщины двумерного слоя германия при отжигах Уменьшение толщины германия на участках поверхности между трёхмерными островками в результате отжигов было измерено с помощью метода рентгеновской флюоресценции. Для исследования использовались структуры, полученные осаждением германия со скоростью 0.004 бислоя/сек до толщины 3.1 бислоя при разных температурах. На поверхностях, полученных выключением нагрева образца сразу после такого осаждения, наблюдались трёхмерные островки. Толщина слоя германия между островками взята как начальная точка в момент времени t = 0 на Рис. 2.10.

Этот рисунок показывает, что уменьшение толщины двумерного слоя германия между островками было быстрее при более высоких температурах отжига. Как видно из приведённых зависимостей, равновесные слои германия, полученные после отжигов, имели толщину около двух бислоёв.

Рис. 2.10. Зависимость толщины двумерного слоя германия между островками от времени отжига, измеренная для нескольких температур.

Кривые (а), (b) и (с) были получены для поверхностей с трёхмерными островками германия образованными во время осаждения около 3.1 БС германия, то есть ещё до начала отжигов, при температурах (а) 445 С, и (б) и (в) 480 С. Кривая (г) получена для больших плоских островков, образованных в результате осаждения 2.5 БС германия при 480 С (время отсчёта t = 0 ) и последующего отжига в течение 3 мин при 670 С.

Уменьшение толщины слоя германия под действием высокотемпературных отжигов в случае образования больших плоских островков показано кривой (г) на Рис. 2.10. В этих экспериментах после осаждения около 2.5 БС германия при 480 С, трёхмерные островки на поверхности сразу не появлялись. Отжиг при 670 С в течение 3 мин приводил к образованию больших плоских островков и уменьшению толщины германия между островками до 2.0-2.1 БС. Эта толщина оставалась без изменения при последующих отжигах.

Эти результаты показывают, что термически стабильная морфология поверхности содержит трёхмерные островки германия и двумерный слой германия толщиной приблизительно 1.9 БС между ними. Поскольку первоначально островки начинают образовываться на поверхности после осаждения слоя германия толщиной около 3.0 бислоёв, то полученный результат означает, что около одного бислоя германия уходит из двумерного слоя при отжиге после образования трёхмерных островков. Таким образом, ускоренный рост трёхмерных островков, непропорциональный величине внешнего потока атомов германия, происходит за счёт распада части двумерного слоя. Такой самоиндуцированный рост, инициированный зарождением трёхмерных островков, производит впечатление их очень резкого появления на поверхности, которое было отмечено в литературе [94,100].

2.3.3. Нестабильность двумерных слоёв германия на кремнии с разной ориентацией поверхности Морфология поверхности, определённая кинетикой роста в потоке атомов германия, трансформируется в равновесную форму при последующих отжигах. Эта трансформация происходит через генерацию адатомов.

Частичный распад двумерного слоя после зарождения трёхмерных островков является процессом аналогичным «релаксации по Оствальду», при которой различие в плотности адатомов на участках между маленькими островками и большими островками приводит к росту больших островков, в то время как маленькие островки уменьшаются в размере и исчезают [129].

Промежуточное образование термически нестабильного двумерного слоя германия, вероятно, возникает из-за большого размера трёхмерных критических островков, то есть островков, начинающих стабильный рост после присоединения ещё хотя бы одного адатома германия. Как показано выше, путём измерения зависимости плотности трёхмерных островков от величины падающего потока атомов, мы определили размер критических островков, который оказался действительно большим, около девяти атомов [112]. Образование таких больших зародышей островков требует высокой плотности адатомов на поверхности. Кроме этого, этот процесс зародышеобразования может характеризоваться высоким кинетическим барьером (очень маленьким значением предэкспоненциального множителя константы реакции зародышеобразования).


В отсутствие внешнего потока атомов германия, плотность адатомов на поверхности, термически генерируемая нестабильным двумерным слоем, является недостаточной для зарождения трёхмерных островков в случае толщин германия до трёх бислоёв и температур до 500С. Как следствие этого морфология поверхности при отжиге развивается по другому пути, то есть не через зарождение высоких трёхмерных островков. Как известно из литературы, при высоких температурах под действием упругого напряжения между решетками германия и кремния дислокации несоответствия могут образоваться довольно легко [130]. Образование дислокаций сопровождается ростом больших плоских островков, которые характеризуются низким значением геометрического фактора [100,126,131]. Этот процесс не требует высокой плотности адатомов и поэтому может происходить в отсутствие внешнего потока атомов германия.

Наши результаты показывают, что наиболее стабильной структурой германия на поверхности Si(111) является двумерный слой толщиной до двух бислоёв. Этот слой стабилизирован реконструкцией 5 5. При больших покрытиях количество германия, превышающее два бислоя, расходуется на рост трёхмерных островков после их зарождения. При температурах ниже С и покрытиях выше трёх бислоёв происходит преимущественное зарождение когерентных островков. Их плотность и, соответственно, размер имеют сильную зависимость от температуры подложки и от потока атомов германия [112]. Это показывает, что результирующая морфология поверхности определяется кинетическими параметрами процессов зародышеобразования и роста. При температурах выше 500 С и покрытиях ниже трёх бислоёв образование плоских островков может происходить во время отжига при отсутствии внешнего потока атомов германия и связано с образованием дислокаций несоответствия на границе между германием и кремнием. В этом случае морфология поверхности практически не зависит ни от температуры отжига, ни от величины потока атомов, использованного при нанесении германия.

При эпитаксии напряжённых слоёв рост трёхмерных островков сразу после их зарождения происходит за счёт присоединения атомов из пересыщенного поверхностного слоя адатомов, обычно созданного внешним потоком [6,129]. Этот рост происходит быстро, даже если внешний поток атомов перекрывается. Это свойство процесса зарождения делает практически невозможным контролируемое создание очень маленьких островков с размерами не много больше критического зародыша. В нашем случае нестабильность и распад части двумерного слоя является дополнительным источником атомов для неконтролируемого роста островков. На Рис. 2. представлена схема эволюции поверхности при росте германия на поверхности Si(111) по механизму Странского-Крастанова.

Для расчёта минимального размера трёхмерного островка, который мог бы быть создан на поверхности со стабильной морфологией, мы предположили, что островки росли в основном посредством присоединения атомов германия, получаемых от распада около одного бислоя двумерного слоя между островками. Такое количество германия обеспечивает образования скошенных пирамид с размером около 60 нм в основании при пространственной плотности островков 6 109 см-2, которая получается при величине падающего потока 0.004 бислоя/сек и температуре 420 С, как показано на Рис. 2.2. Такие трёхмерные островки, если их использовать как квантовые точки, являются слишком большими, чтобы эффект пространственного квантования был наблюдаем в характеристиках электронных устройств, изготовленных на их основе.

Рис. 2.11 Схематичное изображение зарождения островков Ge и их самоиндуцированного роста за счёт поглощения части двумерного слоя Ge на поверхности Si(111).

Для сравнения рассмотрим рост германия на других поверхностях кремния. На поверхности Si(100) вместо нестабильного двумерного слоя германия, как в нашем случае поверхности Si(111), наблюдается промежуточная фаза «хат» кластеров, которая предшествует формированию равновесных «макроскопических» кластеров. Было предположено, что существование этой промежуточной фазы есть результат конкуренции между кинетикой и термодинамикой процесса роста, при которой «хат» кластеры образуются легче и, следовательно, появляются на поверхности раньше энергетически более предпочтительных, но медленно растущих «макроскопических» кластеров [93]. Очень лёгкое образование «хат»

кластеров объясняет, почему нестабильный двумерный слой германия не наблюдался на поверхности Si(100) во многих исследованиях [90-92,131-133].

При эпитаксии германия на других гранях кремния, таких как Si(113) [104] и Si(015) [105], толщина двумерного слоя германия, при котором под действием внешнего потока появляются трёхмерные островки, уменьшается при увеличении температуры роста. Такую же зависимость ранее наблюдал Мари с коллегами [91] при построении фазовой диаграммы германия на Si(111) и которая была связана нами с существованием нестабильного двумерного слоя.

Поскольку толщина равновесного двумерного слоя германия между трёхмерными островками, вероятно, не зависит от температуры, наблюдение этой зависимости указывает на существование нестабильных двумерных слоёв германия при низких температурах осаждения также в случаях поверхностей Si(113) и Si(015). Полученные данные позволяют сделать вывод: установлено, что созданию трёхмерных островков размером до нм при росте германия на поверхности кремния по механизму Странского Крастанова препятствует необходимость осаждения избыточного количества германия, требуемое для начала зарождения островков. Этот избыточный германий в виде слоя адатомов и части смачивающего слоя поглощается островками после их зарождения.

2.4. Диаграмма образования структур германия на поверхности Si(111) для покрытий вблизи перехода от двумерного к трёхмерному росту Рис. 2.12 показывает изображения СОЭМ поверхностей, полученных при разных экспериментальных условиях. Участки поверхности, где двумерный слой германия толще, выглядят на этих изображениях темнее.

Изображение двумерного слоя германия на Рис. 2.12а содержит линии, соответствующие атомным ступеням, и маленькие более тёмные участки на террасах ступеней. Эти тёмные участки показывают формирование двумерных островков на ранней стадии осаждения германия [94,100].

Температурная стабильность двухмерных слоёв германия, осаждённых при температуре между приблизительно 380 и 550 С, зависела от их толщины.

Покрытия германия толщиной до 1.9 БС оставались в виде двумерного слоя после отжига при таких высоких температурах как 700 С. Область таких покрытий обозначена римской цифрой I на диаграмме на Рис. 2.13.

Двумерный слой германия при покрытиях между двумя и тремя бислоями не был термически стабильным при высоких температурах. Область условий, где осаждённый германий оставался как двумерный слой при последующем отжиге в течение 10 мин, обозначена цифрой II на Рис. 2.13.

Отжиг при более высоких температурах вызывал появление больших плоских островков германия и двумерных полос германия вдоль атомных ступеней, как видно на Рис. 2.12б и 2.12в.

ю Рис. 2.12. СОЭМ изображения покрытий германия на поверхности Si(111), полученных после осаждения: (а) двух бислоёв при 510 С, (б) двух бислоёв при 510 С и последующего отжига при 705°С в течение мин, (в) 2.6 БС при 510 °С и последующего отжига при 690 °С в течение 10 мин, (г) 3.5 БС при 420 °С, (д) 3.7 БС при 510 °С и (е) 3.5 БС при °С.

Кривая А на Рис. 2.13 в координатах температуры отжига и величины покрытия описывает границу между термически стабильными структурами и структурами, изменяющимися при отжиге. Другими словами, кривая А показывает величину минимальной температуры, при которой большие плоские островки появляются на поверхности после отжига в течение 10 мин.

Морфология поверхности, такая же, как на Рис. 2.12б и 2.12в, появлялась на поверхности, когда осаждение германия проводилось сразу при условиях, соответствующих области III на Рис. 2.13. Кривая А показывает, что минимальная температура уменьшается по мере того, как величина покрытия германия возрастает. Эта зависимость согласуется с данными, полученными Мари с коллегами, использовавшими ДБЭ [91].

Рис. 2.13. Диаграмма образования поверхностных структур германия на подложке Si(111) в координатах величины покрытия и температуры.

Поверхности изображённые на Рис. 2.12 соответствуют следующим областям на диаграмме: Рис. 2.11а соответствует области II, Рис. 2.11б и 2.11в – области III, Рис. 2.11г – области IV, Рис. 2.11д – области V, и Рис.

2.11е – области VI. Линии А и В показывают границы между областями.

Оценка толщины германия с помощью метода рентгеновской флюоресценции показала, что области поверхности со светлыми и тёмными полосами (Рис. 2.12б и 2.12в) имели толщины 1.6 и 2.1 бислоя, соответственно. При этом полосы с более тонким двумерным слоем германия располагались на верхнем краю ступени. Мы также измерили толщину больших плоских островков германия. Она оказалась в пределах от 10 до бислоёв. Рис. 2.12б и 2.12в показывают, что плотность массива больших плоских островков увеличивается с увеличением величины покрытия германия, при этом светлые и тёмные полосы остаются между островками.

Усреднённая величина покрытия германия на участках, включающих светлые и тёмные полосы между островками, была около двух бислоёв. Эта величина показывает, что количество германия, которое превышало два бислоя, тратилось на образование плоских островков. Картины ДБЭ показали, что светлые и тёмные полосы имеют одинаковую реконструкцию поверхности 5. Эта сверхструктура является типичной для двумерных слоёв германия на поверхности Si(111) [91,134,135]. Однако поверхность больших плоских островков имела реконструкцию 7 7. Этот результат согласуется с литературными данными, согласно которым сверхструктура 7 7 появляется на плоских вершинах больших островков, образующихся после нанесения большого количества германия на поверхность Si(111) [94].


При температурах ниже 550 C, трёхмерные островки германия появлялись на поверхности Si(111), когда покрытие превышало три бислоя.

Эта величина покрытия показана как граница В на Рис. 2.13. Как описано выше, зарождение трёхмерных островков зависело от температуры подложи и величины потока атомов германия на поверхность, однако мы не исследовали зависимость границы В от этих параметров процесса роста. Рис. 2.12г – 2.12е показывает изображения СОЭМ, полученные от поверхности после осаждения 3.5 бислоя германия при различных температурах. На изображениях хорошо видно, что форма островков зависит от температуры. Область условий, при которых на поверхности образовывались только так называемые высокие островки, обозначена цифрой IV на Рис. 2.13. Сосуществование высоких островков и плоских островков наблюдалось в области V. Появление больших плоских островков было преобладающим при температурах роста выше С (область VI на Рис. 2.13). Толщины двумерных слоёв германия между островками были измерены с помощью метода рентгеновской флюоресценции и составляли около 1.9 бислоя после отжига структур в течение 10 мин при 670 С. Реконструкция 5 5 наблюдалась на поверхности между островками по данным ДБЭ. Отметим, что поверхности, показанные на Рис. 2.12в и 2.12е, имеют одинаковую морфологию. По этой причине мы не стали разделять области III и VI на Рис. 2.13 путём продолжения границы В в область высоких температур.

Что касается различий структуры высоких островков и плоских островков, можно отметить следующее. При гетероэпитаксии уменьшение напряжения между решетками германия и кремния достигается путём образования трёхмерных островков, которые могут быть когерентными, то есть без дислокаций, или покрытыми сетью дислокаций [92]. Форма островков [96,131] и условия их получения указывают на то, что высокие островки являются когерентными, так как имеют сравнительно маленькую контактную область с подложкой, тогда как большие плоские островки покрыты сетью дислокаций.

2.5. Контролирование мест образования трёхмерных островков германия на поверхностях кремния 2.5.1. Влияние атомных ступеней на зарождение островков Мы не обнаружили влияние отдельных атомных ступеней на процесс зарождения и роста трёхмерных островков германия на поверхности Si(111).

Однако влияние эшелонов ступеней было существенным. Для создания эшелонов ступеней мы использовали процесс поверхностной электростимулированной миграции, происходящий при высоких температурах образца при пропускании по нему постоянного электрического тока [26]. В этих исследованиях использовались образцы, плоскость поверхности которых была отклонена от (111) на 2. Рис. 2.14 показывает изображение поверхности в СОЭМ после осаждения около 4.3 бислоя германия при 400 С. В результате осаждения, высокие островки германия появились как на террасах ступеней, так и на поверхностях эшелонов ступеней. На участках вдоль границы между плоскими террасами и эшелонами ступеней наблюдались зоны обеднения, на которых трёхмерные островки не образовывались.

Рис. 2.14. СОЭМ изображение поверхности кремния, имеющей отклонение от плоскости (111) на угол 2 в направлении [ 1 1 2], после осаждения 4.3 БС германия при 400 °С. Угол отклонения участков поверхности с эшелонами ступеней составлял приблизительно 6.

Рис. 2.15 показывает, что с увеличением температуры, размер зоны обеднения увеличивается настолько, что при 500 С распространяется на всю террасу. В результате трёхмерные островки образовывались только на поверхности эшелонов ступеней, несмотря на то, что толщина осаждённого германия превышала три бислоя, то есть толщину необходимую для зарождения трёхмерных островков на поверхности Si(111) без эшелонов ступеней.

Рис. 2.15. СОЭМ изображение поверхности кремния, имеющей отклонение от плоскости (111) на угол 2 в направлении [ 1 1 2], после осаждения 3.6 БС германия при 500 °С.

Такое образование островков можно назвать селективным. Полученный результат в частности показывает, что длина диффузии адатомов германия на поверхности Si(111) при 500 С превышает половину ширины террасы, то есть 1 мкм. Плоскости (111) с реконструкцией 7 7 наблюдались на вершинах островков с помощью ДБЭ.

Эшелоны ступеней на поверхности Si(111) могут быть образованы двумя сортами атомных ступеней, имеющих разное направление фронта по [ 1 1 2] или по [1 1 2 ], и отличающихся конфигурацией связей у атомов на ребре ступеней. Рис. 2.16 показывает, что в обоих случаях происходит селективное образование островков только на эшелонах ступеней. Общим свойством островков было наличие фасетки с ориентацией (111) и реконструкцией 7 7 на их вершине. Однако только в случае ступеней по [1 2 ], островки имели форму, вытянутую вдоль направления ребра ступеней.

Преимущественный рост ступеней в этом направлении приводил к коалесценции островков вдоль эшелона ступеней, как показано на Рис. 2.16б.

Рис. 2.16. Изображения СОЭМ от поверхностей кремния, имеющих отклонение от плоскости (111) на угол 2 в направлениях (а) [ 1 1 2] и (б) [1 1 2 ], после осаждения 13 БС германия при 650 °С.

Это различие в форме островков германия особенно хорошо проявилось на поверхности кремния, отклонённой от плоскости (111) на угол 2. В результате длительного отжига на этой поверхности случайно образовались эшелоны ступеней сразу в двух направениях с фронтом по [ 1 1 2] и [1 1 2 ], аналогично тому, как это было описано Латышевым с коллегами [136]. Рис.

2.17 показывает, что вдоль эшелона ступеней с фронтом по [1 1 2 ] образовалась сплошная полоса германия, тогда как отдельные островки германия появились на поверхности эшелона ступеней с фронтом по [ 1 1 2].

Такие особенности роста германия могут найти применение на практике, когда будут найдены методы контролируемого управления расположения эшелонов ступеней на поверхности кремния.

Ююююююююю юю ю Рис. 2.17. СОЭМ изображение поверхности кремния, имеющей отклонение от плоскости (111) на угол 2 в направлении [ 1 1 2], после осаждения 13 БС германия при 650 °С. Селективный рост германия происходил на эшелонах ступеней (правая сторона) и антиэшелонах ступеней (левая сторона).

2.5.2. Зарождение трёхмерных островков в нестабильном двумерном слое германия, вызванное облучением электронным пучком В области экспериментальных условий II, показанных на Рис. 2.13, двумерный слой германия при отжиге сохраняется на поверхности, по крайней мере, в течение 10 мин. Во время отжига каждая поверхностная структура находится в равновесии с определённой плотностью адатомов [6,129]. При наличии трёхмерных островков, их рост за счёт разложения двумерного слоя во время отжига показывает, что равновесная плотность адатомов генерируемых двумерным слоем является выше, чем плотность адатом, генерируемая трёхмерными островками. Это означает, что плотность адатомов, которая находится в равновесии с нестабильным двумерным слоем, является пересыщенной по отношению к трёхмерным островкам. Такая структура является благоприятной для стимулированного зарождения трёхмерных островков в нестабильном двумерном слое.

Стимулированное зарождение трёхмерных островков проводилось нами путём облучения двумерного слоя германия сфокусированным электронным пучком. Для этого использовался слой германия, выращенный в условиях, соответствующих области II на Рис. 2.13. Облучение проводилось при комнатной температуре образца пучком с величиной электрического тока 0. нА и напряжением 30 кВ в течение 50 сек в каждой точке. Места облучения появлялись на изображении поверхности в СОЭМ в виде едва заметных тёмных точек. Эти точки показаны на Рис. 2.18а после отжига образца, когда они становились темнее и больше по размеру.

Как и ожидалось, отжиг приводил также к появлению больших плоских островков, три из которых видны на Рис. 2.18а. На Рис. 2.18б показана область поверхности с точками при большем увеличении ОЭМ, где точки видны как трёхмерные островки с размером основания около 20 нм. Эти стимулировано зарождённые островки по своей форме существенно отличаются от больших плоских островков с дислокациями. Это свидетельствует о разных механизмах их образования. Для фазовых переходов в объеме хорошо известно, что дефекты и примеси в пересыщенной фазе служат центрами образования новой фазы. Можно предположить, что аналогичный механизм имеет место и в нашем случае. Облучение электронным пучком может создавать точечные дефекты, а также вносить примеси в виде атомов углерода в термически нестабильный двумерный слой германия. Эти дефекты нарушают однородность двумерной плёнки и поэтому могут служить центрами роста трёхмерных островков.

Рис. 2.18. (а) СОЭМ и (б) ОЭМ изображения поверхности с плоскими островками германия (только на (а)) и островками, созданными с использованием облучения электронным пучком. Наблюдаемые структуры были получены в результате осаждения 2.6 БС германия при 450 С. Затем, после облучения в 12 точках при комнатной температуре, образец отжигался при 570 С в течение 10 мин. Контур на (а) показывает область изображения (б).

При гетероэпитаксии германия на поверхности Si(100), двумерный рост до шести монослоёв наблюдался методом измерения осцилляций зеркально отражённого рефлекса ДБЭ [61], тогда как толщина равновесного двумерного слоя германия была три монослоя [90,132]. Такая толщина была получена в экспериментах по наблюдению поверхности после окончания осаждения германия даже при таких низких температурах как 375 С [137]. Такое различие в наблюдаемых толщинах двумерного слоя германия, вероятно, происходит потому, что стабильная морфология поверхности, состоящая из «макроскопических» трёхмерных островков на поверхности Si(100) образуется через промежуточную фазу «микроскопических», так называемых, «хат» кластеров, чьё образование было охарактеризовано кинетически как лёгкая стадия [93]. Эти данные характеризуют промежуточную поверхностную компоненту двумерного слоя германия на поверхности Si(100) как значительно менее стабильную по сравнению с двумерной структурой германия на поверхности Si(111). Это сравнение показывает, что случай поверхности Si(111) является более предпочтительным для контролируемого образования трёхмерных островков германия на поверхности кремния.

2.5.3. Рост островков германия на участках поверхности Si(111) в окнах сверхтонкой плёнки SiO 2.5.3.1. Приготовление окон Создание островков германия с пространственным распределением в заданных точках на поверхности кремния включало в себя такие стадии, как выращивание сверхтонкой плёнки оксида на поверхности кремния, создание окон кремния шириной около 10 нм в этой плёнке, осаждение определённого количества германия и отжиг образца для разложения остатков плёнки оксида и для получения равновесной структуры [110]. Приготовление чистой исходной поверхности кремния проводилось путём кратковременных нагревов образца до температуры 1200 С посредством пропускания через образец электрического тока. Изготовления окон кремния в плёнке оксида кремния проводилось непосредственно в вакуумной камере по методу, развитому Ичикава с коллегами [138-141]. Сначала выращивалась плёнка оксида кремния путём нагрева образца до 720 С для экспозиции в течение около 2-х минут в кислороде после того, как он был напущен в вакуумную камеру до давления приблизительно 1 10-2 Па. Химический состав оксида, выращенного таким же способом, но в другой вакуумной установке, изучался методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и состоял из атомов кремния в разной степени оксидирования [142]. Учитывая, что при оксидировании кремния толщина слоя увеличивается более чем в два раза, такой способ даёт плёнку оксида кремния толщиной около 0.5 – 0.7 нм. Это соответствует оценке толщины, получена из данных рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии [143]. Для создания окон, плёнка оксида облучалась при комнатной температуре сфокусированным электронным пучком. Последующий отжиг образца при 720-750 С вызывал разложению оксида и образованию участков чистого кремния только в точках, подвергшихся облучению. Это происходило потому, что разложение необлучённого оксида кремния начинается при более высоких температурах [138-139].

2.5.3.2. Селективный рост германия на кремнии в окнах плёнки SiO Окна чистого кремния в плёнке оксида на изображениях СОЭМ были видны как светлые точки на тёмном фоне, так как интенсивность зеркально отражённого пучка электронов была значительно выше от участков чистого кремния, чем от оксида. После осаждения германия при повышенных температурах подложки, различие в контрасте на изображениях СОЭМ от участков Ge/Si и Ge/SiO2/Si становилось ещё больше. Рис. 2.19а показывает изображения поверхности в СОЭМ, полученные после осаждения 3.3 бислоя германия на подложку при 550 С. Участки Ge/Si в окнах имели структуру 1 согласно картинам ДБЭ.

Было найдено, что температура разложения оксида кремния покрытого германием была ниже, чем этого же слоя без германия [139]. Температура разложения структуры Ge/SiO2 была ниже за счёт образования и десорбции молекул GeO по следующей реакции:

SiO2(пов.) + Ge(пов.) SiO(газ) + GeO(газ). (2.5) Определённое количество германия согласно этой реакции удаляется с поверхности при термическом разложении SiO2. Рисунок 2.19б показывает изображение СОЭМ содержащее чёрные точки, соответствующие трёхмерным островкам германия, возникшим в местах расположения окон кремния после разложения плёнки оксида при 690 С в течение 5 минут. Эта температура приблизительно на 80 С ниже, чем температура начала разложения SiO2 при отсутствии германия [139]. Типичная для слоёв германия на поверхности Si(111) структура 5 5 наблюдалась на картинах ДБЭ как от светлых, так и от тёмных участков, видимых на изображениях поверхности в СОЭМ вокруг островков. Появление структуры 5 5 свидетельствует о полном разложении плёнки оксида кремния.

Рис. 2.19. СОЭМ изображение поверхности на различных стадиях формирования трёхмерных островков: (а) плёнка оксида кремния с окнами чистой поверхности Si(111) после осаждения 3.3 БС германия при 550 °С (окна видны как светлые точки), (б) после разложения оксида кремния путём отжига при 690 °С в течение 5 минут и (в) после дополнительного отжига при 690 °С в течение 5 минут. При получении (в) было использовано меньшее увеличение, чтобы показать, что на поверхности нет других островков германия кроме тех, что образовались на месте положения окон. Большая чёрная структура на верхней части изображения – это тень от частицы SiC, использованной в качестве метки на поверхности.

Изображения СОЭМ (Рис. 2.19б) показывают, что участки поверхности вблизи островков выглядят светлее, чем участки поверхности вдали от островков. Отметим, что изображения ярких участков является вытянутым по оси Y приблизительно в 8 раз по сравнению с направлением Х из-за скользящего угла падения первичного пучка электронов.

Различие в яркости характеризует различие в толщине слоёв германия на поверхности Si(111). Для определения связи между яркостью изображения и толщиной слоёв германия, мы осаждали германий на чистую поверхность Si(111). Эти эксперименты показали, что яркость изображения поверхности плавно уменьшается по мере увеличения толщины псевдоморфного слоя германия. Разная яркость на Рис. 2.19б показывает, что двумерный слой германия вокруг островков является тоньше, чем на удалённых участках поверхности. Участки более тонкого слоя германия могли образоваться за счёт диффузии германия к трёхмерным островкам. Рис. 2.19в показывает, что дополнительный отжиг при 690 С в течение 5 минут привёл к увеличению размера трёхмерных островков и образованию однородного по толщине двумерного слоя германия по всей поверхности вокруг островков. Эти изменения произошли за счёт дальнейшей диффузии германия по поверхности.

2.5.3.3. Зависимость морфологии поверхности от величины покрытия германия Рис. 2.20а показывает размер трёхмерных островков, сформированных на месте расположения окон после осаждения германия и последующего полного разложения оксида кремния, в зависимости от количества осаждённого германия. При достаточно больших покрытиях германия, кроме островков, появляющихся в окнах, образовывалась зона обеднения вокруг них, содержащая только двумерный слой германия и спонтанно зародившиеся трёхмерные островки на всей оставшейся поверхности образца. Зависимость ширины зоны обеднения от величины покрытия германия показана на Рис.

2.20б. При покрытиях германия меньше, чем 2.2 БС, псевдоморфный двумерный слой образовывался на всей поверхности после разложения оксида кремния. При покрытиях приблизительно между 2.2 и 3.3 БС, отмеченных затемнённой областью на Рис. 2.20б, трёхмерные островки германия образовывались только в точках расположения окон, при этом псевдоморфный двумерный слой покрывал оставшуюся поверхность, и трёхмерные островки в произвольных местах поверхности не появлялись.

………… Рис. 2.20. (а) Размер островков, образованных на месте расположения окон кремния в плёнке оксида кремния, а также (б) ширина зоны обеднения вокруг островков в зависимости от количества осаждённого германия. Температуры осаждения германия были 550 °С и 480 °С для величин покрытия меньше и больше 4.2 БС, соответственно. При больших покрытиях от 10 до 15 бислоёв использовались окна в форме линий [139]. Механизм образования островков был одинаков для обеих форм окон. После осаждения германия, проводился отжиг при 690 °С в течение 10 минут. Область покрытий, при которых островки образовывались только в окнах, показана в виде затемнённой области на (б).

Отметим, что в случае осаждения германия на чистую поверхность Si(111), большие плоские островки появлялись после отжига, когда толщина покрытия германия превышала два бислоя. Различие в покрытиях германия для появления островков в случая чистой поверхности кремния и поверхности покрытой оксидом показывает, что около одного бислоя германия тратилось для полного разложения плёнки оксида кремния с образованием летучих молекул GeO и на перемешивание атомов германия и кремния в поверхностном слое.

Рис. 2.20а показывает, что размер островков плавно уменьшается с уменьшением покрытия германия. Трёхмерные островки размером меньше чем 30 нм в основании были образованы, когда величина покрытия германия составляла величину около 2.5 БС, как видно на Рис. 2.21. Разный размер островков на Рис. 2.21 являлся результатом несколько отличавшихся условий облучения плёнки оксида электронным пучком для получения каждого окна, так как позиционирование пучка проводилось в режиме ручного управления.

Для одинаковых условий облучения при получении каждого окна можно ожидать образование одинаковых островков, размер которых определяется только величиной покрытия осаждённого германия.

Рис. 2.21. СОЭМ изображение островков германия с размером основания около 20 нм. Островки образовались на месте окон после осаждения 2.5 БС германия при 550 °С и последующего отжига при °С в течение 10 мин. Место расположения каждого окна задавалось ручным позиционированием электронного пучка в заданную точку.

2.5.3.4. Вероятный механизм селективного роста германия На основе экспериментальных данных, описанных в данной главе, можно предположить следующий механизм образования островков германия в окнах кремния в сверхтонкой плёнке SiO2. Появление трёхмерных островков происходит, когда покрытие германия превышает величину необходимую для зарождения островков по механизму Странского-Крастанова на поверхности Si(111), то есть три бислоя. Количество германия, необходимое для зарождения островков, может возникать в окнах и при меньших покрытиях за счёт диффузии германия к ним с окружающих участков оксида при нагреве.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.