На диаграмме морфологии поверхности видно низкотемпературное (T<2500C) и высокотемпературное (T>5500C) уменьшение эффективной толщины Ge пленки, при которой происходит смена 2D - 3D механизма роста. Для эпитаксии при низких температурах, из-за диффузионного уменьшения длинны миграции адатомов Ge по поверхности, происходит постепенная трансформация от двумерно островкового механизма роста к многоуровневому, когда новые двумерные островки образуются на нижележащих двумерных островках, еще не успевших срастись в сплошной монослой. По теоретическим расчетам, растущей поверхности напряженной германиевой пленки, на стадии двумерного послойного роста, выгодно быть шероховатой (т.е. иметь на поверхности двумерные островки) для снижения энергии упругих напряжений. При высоких температурах поверхностная диффузия адатомов достаточна, чтобы собрать атомы вокруг двумерного островка из подстилающего слоя или просто для перестройки двумерного островка, для образования более выгодной конфигурации пленки (с "hut" островками), поэтому переход к трехмерному росту происходит раньше. А при меньших температурах, кинетические ограничения приводят к тому, что зарождение 3D островков начинается немного позже.

2). Температурное поведение перехода "hut" - "dome" и полной релаксации "dome" островков.

Как видно из зависимости во всем температурном диапазоне происходит плавное уменьшение характерных толщины перехода из "hut" в "dome" и толщины, при которой происходит полная релаксация "dome" островков. По многочисленным теоретическим расчетам "hut" островки являются метастабильными, и отжиг, даже при температурах роста, приводит к постепенному переходу "hut" островков в "dome" островки. Поэтому наряду с термодинамическими параметрами системы (конкуренция между упругими напряжениями и площадью поверхности), важную роль играют кинетические процессы переноса на поверхности. При низких температурах роста, кинетический массоперенос по поверхности гораздо меньше, поэтому трансформация "hut" кластеров в более стабильные "dome" островки происходит при больших толщинах. В то время как при более высоких температурах роста образующиеся "dome" островки для выстраивания своей формы в конфигурацию с минимумом энергии могут получать атомы Ge не только из падающего потока, но и собирать из близлежащих "hut" кластеров и смачивающего слоя. К тому же, при боле высоких температурах, введение дислокаций несоответствия в островок возможно при меньших напряжениях в островке, а значит при меньших эффективных толщинах германиевой пленки.

Выводы

По результатам проведённых исследований можно сделать следующие выводы:

1). Предложена методика контроля морфологии пленки Ge при эпитаксии на поверхности Si(100) с помощью регистрации и анализа изменения профилей интенсивности на дифракционной картине быстрых электронов.

2). Измерены изменения профилей интенсивности вдоль вертикального и горизонтального направления дифракционной картины при эпитаксии Ge на Si(100) в температурном диапазоне 250-7000С, при постоянной скорости роста – 0.05Å/сек.

3). Из анализа изменения горизонтального профиля интенсивности определено поведение параметра решетки пленки в плоскости роста в зависимости от эффективной толщины напыляемого слоя германия.

4). Предложена модель, объясняющая подобное поведение параметра решетки пленки в плоскости роста. Увеличение параметра решетки на стадии двумерного роста и формирования "hut"-кластеров обусловлено упругой деформацией, а для "dome"-кластеров – пластической релаксацией из-за формирования сетки дислокаций несоответствия в границе раздела.

5). По характерным изменениям в профилях интенсивности, построена кинетическая диаграмма морфологии поверхности пленки Ge на Si(100) в зависимости от температуры роста и толщины осажденного германия.

эпитаксия дифракционный электрон кластер

Благодарности

Выражаю огромнейшую благодарность моему научному руководителю к.ф.-м.н. Никифорову А.И. за частые обсуждения вопросов непосредственно связанных с моей дипломной работой, за поощрение и помощь при проявлении мной инициативных начинаний, а так же за дружественный дух, который царит в его рабочей группе.

Хочу поблагодарить так же к.ф.-м.н. Соколова Л.В. за обсуждение некоторых вопросов по интерпретации экспериментальных зависимостей.

Благодарю к.ф.-м.н. Чикичева С.И. за интересные, занимательные спецсеминары проводимые им со студентами кафедры.

Cписок литературы

Н.В. Востоков, С.А. Гусев, И.В.Долгов, Ю.Н. Дроздов и др. , «Упругие напряжения и состав самоорганизующихся наноостровков GeSi на Si(001)» ФТП, №2 (2000)