WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Исследование термической стабильности InAs\Si(100)-структур проводилось при давлении паров As 10-6 Torr, что соответствует условиям осаждения InAs в наших экспериментах. Полученные результаты показали, что термическая диссоциация InAs на Si(100)поверхности происходит при более высокой температуре, чем массивного InAs. Так, (2 4)-дифракционная картина от атомарно-гладкой As-стабилизированной (100)-поверхности InAs при подъеме температуры выше 500C в течение минуты трансформировалась в точечную, а затем интенсивность картины ДБЭО существенно Рис. 10. РИСЭ-спектры гомоэпитаксиального Si, выращенного уменьшалась. Для InAs\Si(100)-структур с массивом при наличии фонового As. I — падение ионного пучка вдоль когерентных InAs-нанокластеров точечная картина [100]-направления монокристалла Si, II — „случайное“, некасохраняется без изменений до 540C. Дальнейшее налирующее направление, III — отношения интенсивностей повышение температуры приводит к тому, что точечные каналового и случайного спектров. Сплошные линии — морефлексы начинают размываться и при 560-590C дельные спектры: 1 — кремниевая подложка, 2 — гомоэпитакполностью пропадают, в результате наблюдается сиальный Si и 3 — атомы As.

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Молекулярно-пучковая эпитаксия и свойства гетероструктур с InAs нанокластерами в Si матрице РИСЭ-спектрах. Полученные результаты представлены на рис. 11, где по вертикальной оси отложены в процентах отношение количества In в структурах, подвергшихся отжигу, и в образцах, не прошедших его (количество изначально осажденного InAs и Si для соответствующих пар структур одно и то же), а по горизонтали — толщина Si-покрывающего слоя.

Из рисунка видно, что даже для покрывающего слоя Si толщиной в 200 значительная часть ( 30%) In при отжиге испаряется. Это может быть объяснено, по нашему мнению, характером процесса заращивания InAs нанокластеров. Адатомы Si, мигрируя по поверхности, встраиваются в кристаллическую решетку преимущественно на плоских участках между InAs-нанокластерами, „заливая“ исходную трехмерную поверхность InAs\Si(100)-структур и, таким образом, постепенно выравнивая ее. Тогда вследствие наличия разных по высоте InAs нанокластеров вершины наиболее крупных из них остаются непокрытыми слоем Рис. 11. Зависимость доли неиспарившегося при отжиге InAs Si, и соответственно такие нанокластеры испаряются от толщины Si-прикрывающего слоя d в гетероэпитаксиальных структурах Si\InAs\Si(100). при отжиге. С увеличением количества осажденного Si процент незарощенных нанокластеров уменьшается, что отражается на увеличении доли сохранившегося после отжига In.

линейчатая (2 2) ДБЭО картина, соответствующая Морфологические изменения поверхности, наблюдаSi(100)-поверхности. Образцы со сплошным слоем InAs, емые при 650C, по всей видимости, обусловлены полученным осаждением при температурах выше 440C, термической десорбцией As, так как при такой же демонстрируют такоей же характер изменения дифрактемпературе происходит изменение картины дифракции ционной картины при нагреве. По данным ДБЭО слоя с точечной на (2 2) линейчатую при гомоэпитаксии Si InAs остается стабильным до 540C. При более высокой в условиях повышенного фонового давления паров As температуре яркость диффузного фона и зеркального ( 10-7-10-6 Torr) [15].

рефлекса на дифракционной картине начинает падать, и Таким образом, на основании полученных результатов при 560-590C появляется (2 2)-картина от Si(100)можно сделать следующие выводы.

поверхности. Такие же значения температур были 1) При МПЭ в гетеросистеме InAs-Si образование получены авторами работы [20], использовавшими метод и рост InAs нанокластеров в зависимости от услотермостимулированной десорбции, при исследовании вий осаждения могут протекать как по механизму процессов адсорбции и десорбции In на частично Фольмера-Вебера, т. е. непосредственно на Si(100)покрытой As (100)-поверхности Si.

поверхности (при более низких температурах), так и по Термическая стабильность зарощенных структур механизму Странски-Крастанова, т. е. поверх смачиваюSi\InAs\Si(100) излучалась путем их непродолжительщего слоя (при более высоких температурах). При этом ного ( 10-20 min) отжига при 700C. При этом исслеформирование наноостровков может происходить даже довались образцы с Si-покрывающим слоем, выращенпри наличии на поверхности менее одного монослоя ным как при высоком ( 10-9 Torr), так и при низком InAs. При температурах выше критической (в нашем ( 10-7-10-6 Torr) фоновом давлении As. И в первом, случае 440C) образования нанокластеров не происхои во втором случае трансформация исходных, точечдит, InAs осаждается на (100)-поверхность Si в виде ной и (1 1)-картин дифракции в (2 2) происходила слоя, имеющего слабо-упорядоченную кристаллическую при 650C. При слое толщиной в 50 неприкрытые решетку.

наноостровки InAs при отжиге полностью испарялись.

2) Кристаллическая решетка InAs в нанокластерах Для образцов с покрывающим слоем толщиной в InAs нановключения в Si-матрице сохранялись и были имеет ту же ориентацию, что и исходная Si(100)видны в СЭМ и после прогрева, т. е. слой Si толщиной подложка. Сами нанокластеры имеют форму правильных в 100 и более предохраняет гетероструктуры с InAs- четырехугольных пирамид с {111}-боковыми гранями.

нанокластерами от термодесорбции в интервале темпе- В объеме нанокластеров происходит релаксация упругих ратур до 750C. напряжений, вызванных несоответствием периодов криКоличество вещества, оставшегося в InAs-кластерах сталлических решеток Si и InAs. Характерный латеральпосле термического прогрева, оценивалось по инте- ный размер наноостровков, плотность их расположения гральной интенсивности пика In в неориентированных и доля покрытия Si(100)-поверхности при осаждении 12 Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 2098 Д.В. Денисов, И.Т. Серенков, В.И. Сахаров, Г.Э. Цырлин, В.М. Устинов нескольких монослоев InAs составляют 200-400, [11] E. Kasper, M. Bauer, M. Oehme. Thin Solid Films 321, (1998).

1-3 · 1010 cm-2 и 10-60% соответственно.

[12] A. Ishizaka, Y. Shiraki. J. Electrochem. Soc. 666, 133 (1986).

3) Возможны эпитаксиальное заращивание InAs[13] T. Mano, H. Fujioka, K. Ono, Y. Watanabe, M. Oshima. Appl.

нанокластеров, сформированных на Si(100)-поверхносSurf. Sci. 130–132, 760 (1998).

ти, и получение планарных Si\InAs\Si(100)-структур.

[14] R.I.G. Uhrberg, R.D. Bringans, R.Z. Bachrach, J.E. Northrup.

При этом осаждение Si происходит не равномерным Phys. Rev. Lett. 65, 520 (1986).

слоем, а с постепенным сглаживанием исходного трех[15] Г.Э. Цырлин, В.Н. Петров, Н.К. Поляков, С.А. Масалов, мерного рельефа. Боковые грани InAs нанопирамид А.О. Голубок, Д.В. Денисов, Ю.А. Кудрявцев, Б.Я. Бер, заращиваются по мере увеличения толщины Si-слоя на В.М. Устинов. ФТП 33, 10, 1158 (1999).

плоских участках поверхности между ними.

[16] A.K. Ott, S.M. Casey, S.R. Leone. Surf. Sci. 405, 228 (1998).

4) Структуры с InAs-нанокластерами, встроенными [17] A.L. Alstrin, P.G. Strupp, S.R. Leone. Appl. Phys. Lett. 63, 815 (1993).

в кристаллическую решетку Si, являются термически [18] A.N. Alexeev, S.Yu. Karpov, M.A. Maiorov, V.E. Myachin, стабильными при непродолжительном ( 10-20 min) Yu.V. Pogorelsky, I.A. Sokolov. J. Cryst. Growth 166, нагреве до 700C. Термодесорбция в процессе отжига (1996).

некоторой доли первоначально осажденного InAs, ско[19] В.В. Афросимов, Р.Н. Ильин, С.Ф. Карманенко, В.И. Сахарее всего, связана с имеющимся разбросом по размерам ров, А.А. Семенов, И.Т. Серенков, Д.В. Яновский. ФТТ 41, среди сформировавшихся InAs-нанокластеров и, вслед4, 588 (1999).

ствие этого, неполного заращивания наиболее высоких [20] D.J. Oostra, R.V. Smilgys, S.R. Leone. Appl. Phys. Lett. 55, из них.

1333 (1989).

5) Наличие фоновой составляющей паров As при МПЭ гетероструктур InAs\Si(100) и Si\InAs\Si(100) приводит к захвату и встраиванию атомов As в узлы кристаллической решетки растущего Si-слоя в значительных количествах (до 6.5% в слоях Si, выращенных при 400C и давлении As 10-6 Torr), а также к выпадению As на поверхности структур в виде аморфных островковых образований при снижении температуры.

Г.Э. Цырлин выражает признательность Alexander von Humbolt Stiftug.

Список литературы [1] N.N. Ledentsov. Proc. 23th Int. Conf. Phys. Semiconductors / Ed. by M. Scheffler, R. Zimmermann. Berlin (1996). World Scientific, Singapoure (1996). Vol. 1. P. 19.

[2] Г.Э. Цырлин, В.Н.Петров, В.Г. Дубровский, С.А. Масалов, А.О. Голубок, Н.И. Комяк, Н.Н. Леденцов, Ж.И. Алферов, Д. Бимберг. Письма в ЖТФ 24, 8, 10 (1998).

[3] N.N. Ledentsov, V.A. Shchukin, M. Grundmann, N. Kirstaedter, J. Bohrer, O. Schmidt, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, P.S. Kop’ev, S.V. Zaitsev, N.Yu. Gordeev, Zh.I. Alferov, A.I. Borovkov, A.O. Kosogov, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Gosele, J. Heydenreich. Phys.

Rev. B 54, 8743 (1996).

[4] G.E. Cirlin, V.G. Talalaev, N.D. Zakharov, V.A. Egorov, P. Werner. Phys. Stat. Solid B232, R1–R3 (2002).

[5] S.N. Newstead, R.A.A. Kubiak, E.H.C. Parker. J. Cryst.

Growth 81, 49 (1987).

[6] П.С. Копьев, Н.Н. Леденцов. ФТП 22, 10 1729 (1988).

[7] W.-X. Ni, W.M. Chen, I.A. Buyanjva, A. Henry, G.V. Hansson, B. Monemar. J. Cryst. Growth 157, 242 (1995).

[8] C. Sasaoka, Y. Kato, A. Usui. Appl. Phys. Lett. 62, (1993).

[9] В.В. Афросимов, Г.О. Дзюба, Р.Н. Ильин, М.В. Панов, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Е.А. Ганза. ЖТФ 66, 12, (1996).

[10] G.D. Wilk, Yi Wei, Hal Edwards, R.M. Wallace. Appl. Phys.

Lett. 70, 2288 (1997).

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.