«Переходы поверхностных фаз на начальной стадии эпитаксиального роста Ge на Si(111), обусловленные изменением уровня механических напряжений»
| Вид материала | Реферат |
- Лекция Введение в общую теорию поверхностных явлений, 401.03kb.
- Рассматривается напряженно-деформированное состояние в кварцекристаллическом чувствительном, 9.28kb.
- В. И. Емельянов Введение. Задачи и методы физико-химического анализа. Диаграммы систем, 634.39kb.
- Изменения функциональной подготовленности детей 9-12 лет систематически занимающихся, 115.97kb.
- Бакалавр по направлению 150400,62 ”Металлургия”, 64.83kb.
- Темы рефератов по курсу Конструкционная прочность и ее физические основы, 79.13kb.
- Спользование материалов один из важнейших факторов роста производства и снижения себестоимости, 94.27kb.
- Агрегатное состояние веществ, 72.2kb.
- ВлияниЕ механических напряжений на магнитные характеристики конструкционной стали 15ХН4Д, 68.72kb.
- С закономерным изменением качества поверхностных слоев, 180.12kb.
реферат
на цикл исследований «Переходы поверхностных фаз на начальной стадии эпитаксиального роста Ge на Si(111), обусловленные изменением уровня механических напряжений», выполненный авторским коллективом Тийс С.А., Труханов Е.М., Ильин А.С., Гутаковский А.К., Колесников А.В.
Результаты исследований содержатся в статье «Начальные стадии эпитаксии Ge на Si(111) в квазиравновесных условиях роста», авторы Тийс С.А., Труханов Е.М., Ильин А.С., Гутаковский А.К., Колесников А.В., опубликована в 2010г в «Письма в ЖЭТФ», а также в статье «Фазовые сверхструктурные переходы на начальной стадии эпитаксиального роста Ge на Si(111)», (авторы Тийс С.А., Труханов Е.М., Ильин А.С., Колесников А.В.), которая принята для опубликования в журнале «Известия РАН. Серия физическая», т.75(8), 2011 год.
В цикле исследований приведены результаты структурных и морфологических исследований роста Gе на поверхности Si(111) на начальных стадиях эпитаксии. Экспериментальными методами являлись сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). Структурное состояние эпитаксиальной пленки проанализировано во взаимной связи с изменением уровня механических напряжений.
Рост проводился на сверхвысоковакуумной СТМ установке фирмы OMICRON при температурах подложки 300о - 550оС. В силу специфики кристаллической решетки алмазоподобных полупроводников, эпитаксиальный рост Ge на Si (111) осуществляется биатомными слоями (БС), толщина одного слоя Ge составляет hБС = 0.33 нм. Рост проводился в квазиравновесных условиях, что обеспечивалось низкой скоростью осаждения Ge: 10-3 – 10-2 БС/мин. Эта скорость на несколько порядков меньше величины, используемой в технологии молекулярно-лучевой эпитаксии германия. В результате оказалось возможным зарегистрировать целый ряд структурно-деформационных состояний псевдоморфной пленки, последовательно сменяющих одно другое. Анализ методом ПЭМ проводился на электронном микроскопе JEM-4000EX (JEOL) при ускоряющем напряжении 300кВ. Использовались режимы дифракционного контраста в условиях двухволнового приближения: «светлое» и «темное поле» и «слабый пучок».
Для начальной стадии осаждения Ge на Si(111) установлены следующие шесть этапов формирования эпитаксиальной пленки.
(i) Возникновение нанокластеров Ge в половинах элементарных ячеек поверхностной структуры Si(111)-7х7 и зарождение двумерных треугольных островков.
(ii) Распад нанокластеров Ge и формирование массива двумерных треугольных островков Ge высотой 3БС непосредственно на чистой поверхности Si(111) в результате диффузионного перераспределения Ge из нанокластеров в двумерные островки.
(iii) Коалесценция треугольных островков в сплошной смачивающий слой (СС) с формированием поверхностной фазы 5х5, приводящей к увеличению поверхностной диффузии атомов Ge.
(iv) Зарождение новых островершинных 3D островков Ge на поверхности СС, предположительно в местах наименьшей деформации кристаллической решетки Ge. Эта стадия формирования пленки зарегистрирована впервые. Также впервые обнаружено, что присутствие ненапряженных фрагментов фазы 2х8 на поверхности СС способствует зарождению 3D островков.
(v) Увеличение объема островершинных пирамид Ge и формирование плоских вершин пирамидальных островков со структурой Ge(111)-с2х8.
(vi) Разрастание усеченных пирамид Ge в плоскости подложки, переход структуры поверхности плоской вершины из с2х8 в 7х7, затем снова в с2х8, а также пластическая релаксация напряжений несоответствия, реализуемая скольжением дислокаций по плоскостям {111} и их выходом на плоские вершины 3D островков.
Для сверхструктурных переходов 7х7 5х5 у двумерных, а также с2х8 7х7 и 7х7 с2х8 у трехмерных островков установлено, что все они обусловлены изменением уровня напряжений несоответствия, максимальная величина которого составляет 6.8109н/м2. Первые два перехода вызваны увеличением уровня напряжений несоответствия, а последний – их уменьшением при пластической релаксации (введении дислокаций несоответствия). Введение этих дислокаций сопровождается образованием модуляций на свободной поверхности пленки. Последние два перехода с2х8 7х7 с2х8 зарегистрированы впервые. Они не является обратимыми. При протекании перехода 7х7 в структуру 5х5 освобождается около 4% адатомов, а при протекании перехода с2х8 7х7 – около 7% адатомов. Новые структуры являются менее плотными и обеспечивает частичное снятие напряжения несоответствия в приповерхностном слое пленки. При последнем переходе 7х7 с2х8 происходит связывание адатомов.
Нами обнаружено два типа суббислойных ступеней высотой (1/3)hБС и (2/3)hБС, где hБС = 0.33 нм является высотой бислоя Ge(111). Образование суббислойных ступеней является результатом выхода дефектов упаковки на свободную поверхность пленки. Ступени второго типа зарегистрированы впервые. Введение дислокаций несоответствия сопровождается образованием модуляций на свободной поверхности пленки.
Рекомендуемые авторами рецензенты.
Авторы представленного цикла исследований полагают, что в качестве возможных рецензентов могут быть рассмотрены
Шкляев А.А.,
Торопов А.И.,
Шварц Н.Л.,
Альперович В.Л.