Зміст
Введення
Огляд літератури
Ge-Si гетероструктури зквантовими точками
Фундаментальні передумови
Зростання і особливості упорядкуванняансамблів Ge нанокластерів. Поверхня кремнію (100)
Морфологічні перебудови
Ефекти самоорганізації
Розміри і щільність острівців: можливості управління
Контроль in situ
Описекспериментальної установки
Установка молекулярно-променевоїепітаксії "Катунь"
Електронно-променевий випарник
дифрактометрії швидких електронів
Кварцовий вимірювач товщини
Підготовка зразків
Результати експерименту
Обговореннярезультатів
Порівняння діаграми з даниминаявними в літературі
Температурне поведінкухарактерних товщину
Висновки
Подяки
C писок літератури
Введення
З фізикою тонкихплівок пов'язані досягнення та перспективи подальшого розвитку мікроелектроніки,оптики, приладобудування та інших галузей нової техніки. Успіхимікромініатюризації електронної апаратури стали можливі завдякивикористанню керованого епітаксійного вирощування тонких шарівнапівпровідників, металів і діелектриків у вакуумі з різних середовищ.
Зараз дуже важкопредставити сучасну фізику твердого тіла без напівпровідниковихгетероструктур. Якщо можливість управління типом провідності напівпровідника здопомогою легування різними домішками і ідея інжекції нерівноважнихносіїв заряду були тими насінням, з яких виросла напівпровідниковаелектроніка, то гетероструктури дають можливість вирішити значно більш загальнупроблему управління фундаментальними параметрами в напівпровідникових кристалахі приладах: шириною забороненої зони, ефективними масами носіїв і їхрухливість, показником заломлення, електронним енергетичним спектром іт. д.
Напівпровідниковігетероструктури і, особливо, подвійні гетероструктури, включаючи квантові ями,дроту (КП) і точки (КТ), є сьогодні предметом досліджень 2/3дослідних груп в області фізики напівпровідників. Найбільшбагатообіцяючим методом формування впорядкованих масивів КП і КТ єметод, що використовує явище самоорганізації на кристалічних поверхнях.Релаксація пружних напружень, у випадках зростання на рассогласованних по параметрурешітки матеріалах, може призводити до формування упорядкованих масивів КТ.
Вибух інтересу доданій області пов'язаний з необхідністю отримання напівпровідникових наноструктурз розмірами в діапазоні декількох нанометрів, щоб забезпечити енергетичнізазори між підрівнями електронів і дірок порядку декількох kT при кімнатнійтемпературі. А спонтанне упорядкування наноструктур дозволяє отримувативключення вузькозонних напівпровідників в ширококутного матриці і тим самимстворювати локалізується потенціал для носіїв струму. Явища спонтанноговиникнення наноструктур створюють основу для нової технології отриманнявпорядкованих масивів квантових дротів і квантових точок - базу для опто-імікроелектроніки нового покоління.
Незважаючи начисленні й різнобічні дослідження, процеси епітаксіальноїкристалізації не отримали повного пояснення. Обумовлено це, в першучергу, складністю проблем пов'язаних з процесами кристалізації в різнихсистемах і середовищах. У даній роботі досліджується епітаксиальний зростання Ge наповерхні Si (100) методом аналізу змін дифракційної картини придифракції швидких електронів на відображення.
Огляд літератури
Ge-Si гетероструктури з квантовими точками
Зростання SiGe розчинів, знизьким вмістом дефектів, і Ge-Si гетеропереходів, має велике значеннядля прикладних цілей, таких, наприклад, як електронних і оптичних приладіввеликої потужності. Хоча А 3 В 5 технологія продемонструвалабільш кращі характеристики, в порівнянні з кремнієвої, тим не менш,кремнієва технологія все ще домінує на ринку над А 3 В 5 ,яка становить малий відсоток всіх продажів. Є багато різних причин, якіможуть пояснити дану обставину, але головна з них - це ціна. Вартістьвиготовлення схем, на один квадратний сантиметр, на основі КМОП в сто разівдешевше аналогічних використовують А 3 В 5 технологію.Використання деяких сполук А 3 В 5 обходиться щедорожче, тому А 3 В 5 технологія ще не скоро зможеконкурувати з КМОП за більшу частину ринку напівпровідників. Прилади на основігерманій кремнієвих гетеропереходів інтегровані з КМОП для створення схем,вже значно дешевше, ніж А 3 В 5 технології, незважаючи нате, що германій кремниевому напрямку всього близько 15 років. Додавання втехнологічний процес епітаксії германію, на думку Microsystems Inc. додастьвсього 15% до вартості продукту []. Тому системи на основі поєднання германіюі кремнію давно привертають дослідників, для можливості отримання приладів зновими характеристиками. Біполярні транзистори з SiGe гетеропереходів вжевипускаються IBM, Simens і іншими компаніями.
Один з напрямківдосліджень на основі поєднання германію та кремнію стало створення структурмістять Ge x Si 1-x нанокластери в кремнієвій матриці.Гетероструктури з просторовим обмеженням носіїв заряду у всіх трьохвимірах (квантові точки) реалізують граничний випадок розмірного квантуванняв напівпровідниках, коли модифікація електронних властивостей матеріалу найбільшвиражена. Електронний спектр ідеальної квантової точки (КТ) являє собоюнабір дискретних рівнів, розділених областями заборонених станів, івідповідає електронного спектру одиночного атома, хоча реальна квантоваточка при цьому може складатися із сотень тисяч атомів. Таким чином, з'являєтьсяунікальна можливість моделювати експерименти атомів фізики намакроскопічних об'єктах. З приладової точки зору, атомоподобний електроннийспектр носіїв у квантових точках у випадку, якщо відстань між рівнямипомітно більше теплової енергії, дає можливість усунути основну проблемусучасної мікро-та опто-електроніки - "розмивання" носіїв зарядув енергетичному вікні порядку kT, що приводить до деградації властивостей приладів припідвищенні робочої температури.
Збільшений інтерес дотаким нанокластери пов'язаний з рядом обставин. Це успіхи в розробцітехнології отримання досить однорідного за розміром масиву нанокластеровGe. Розміри нанокластеров вдалося зменшити до значень, що забезпечуютьпрояв ефектів розмірного квантування і електрон-електронноговзаємодії аж до кімнатної температури. Розроблені методи сумісніз існуючої кремнієвої технологією виготовлення дискретних приладів і схем. Такірозробки, що вважалися до останнього часу екзотичними, можуть призвести досправжньої революції в кремнієвої інтегральної технології. Світловипромінюючі іфотоприймальні кремній - германієві пристрої, дозволять кремнієвої технологіїуспішно конкурувати з традиційно оптоелектронним матеріалами, такими якз'єднання А 3 В 5 .
З 1992 року починаютьвідбуватися зміни в технології отримання структур з квантовими точками. Доцього часу основним способом створення таких структур була фотолітографія, звластивим цьому методу обмеженням у мінімальних розмірах. Прояв ефектусамоорганізації впорядкованих масивів острівців нанометрових розмірів угетеросистемах Ge-Si і InAs-GaAs дозволило отримувати бездефектні квантовіточки гранично малих розмірів (10 - 100 нм) з щільністю 10 10 - 10 11 см -2 і привело до більш чіткого проявуатомно-подібних характеристик в електронних і оптичних спектрах цихоб'єктів.
Інтерес до дослідженняоптичних властивостей КТ обумовлений яскраво вираженою практичною спрямованістю тарядом переваг таких об'єктів у порівнянні з двовимірними надгратки(Квантовими долинами). Особливістю КТ є, по-перше, можливістьуправління спектральної смугою фотоотклі...
