Формирование террасированных поверхностей арсенида галлия в равновесных условиях
Диссертация
Ширина террас на такой поверхности определяется углом отклонения от сингулярной грани. Поверхности кремния с близкой к идеальной «террасированной» морфологией могут быть получены отжигом в вакууме. Применение этого метода к полупроводниковым соединениям АШВУ затруднено, поскольку, из-за высокой и различной летучести элементов III и V групп, для выглаживания в вакууме трудно подобрать диапазон… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. описание рельефа поверхности
- 1. 2. Термодинамические и кинетические факторы, определяющие морфологию поверхности
- 1. 3. Кинетика формирования террасированной поверхности
- 1. 4. Экспериментальные методы создания атомно-гладких поверхностей полупроводников
- 1. 5. Влияние сурфактантов на морфологию поверхности полупроводников
- 1. 6. разупорядочение поверхности при высоких температурах
- 1. 7. Влияние релаксации механических напряжений на морфологию поверхности
- 1. 8. Постановка задачи
- ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
- 2. 1. Образцы
- 2. 2. Отжиг ОаАб в равновесных условиях
- 2. 3. Измерение рельефа поверхности и обработка данных
- 2. 4. Влияние окисления и химического удаления оксида на рельеф поверхности
- 2. 5. Определение близости условий выглаживания к равновесию
Список литературы
- Latyshev A.V. Transformations on clean Si (lll) stepped surface during sublimation / A.V. Latyshev, A.L. Aseev, A.B. Krasilnikov, S.I. Stenin // Surf. Sei. 1989. Vol. 213. P. 157−169.
- Jeong H.-C. Steps on surfaces: Experiment and theory / H.-C. Jeong and E. D. Williams // Surface Sei. Reports. 1999. Vol. 34. P. 171−294.
- Fan Y. Atomic scale roughness of GaAs (100)2*4 surfaces / Fan Y., Karpov I., Bratina G., SorbaL., Gladfelter W., Franciosi A. // J. Vac. Sei. Tecnol. B. 1996. Vol. 14. P. 623−631.
- Pimpinelli A., Villain J. Physics of crystal growth // Cambridge university press. 1998. P. 373.
- Ding Z. Atomic-scale observation of temperature and pressure driven preroughening and roughening / Z. Ding, D.W. Bullock, P.M. Thibado, V.P. LaBella, K. Mullen // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 90. P. 21 6109(4).
- Epler. J.E., Jung T.A., Schweizer H.P. Evolution of monolayer terrace topography on (100) GaAs annealed under an arsine/Hydrogen ambient / Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 62. P. 143−145.
- Bakin V.V. Semiconductor surfaces with negative electron affinity / V.V. Bakin, A.A. Pakhnevich, A.G. Zhuravlev, A.N. Shornikov,
- Akhundov, O.E. Tereshechenko, V.L. Alperovich, H.E. Scheibler, A.S. Terekhov // e-J. Surf. Sei. Nanotech. 2007. Vol. 5. P. 80−88.
- Альперович B.JI. Атомное выглаживание поверхностей GaAs в равновесных условиях / B.JI. Альперович, И. О. Ахундов, Н. С. Рудая,
- A.C. Кожухов, Д. В. Щеглов, A.B. Латышев, A.C. Терехов // Тезисы докладов XV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». Нижний Новгород. 2011. С. 190−191.
- Ахундов И.О. Формирование упорядоченных террасированных поверхностей арсенида галлия в равновесных условиях / И. О. Ахундов,
- B.Л. Альперович, A.C. Кожухов, Д. В. Щеглов, А. В. Латышев,
- A. С. Терехов // Тезисы докладов X российской конференции по физике полупроводников. Нижний Новгород. 2011. С. 17.
- Ахундов И.О. Формирование сетки дислокаций в напряженных фотокатодных GaAs/AlGaAs гетероструктурах на стеклянных подложках / И. О. Ахундов, С. Н. Косолобов, Н. С. Рудая, Д. В. Щеглов,
- B. Л. Альперович, А. В. Латышев, А. С. Терехов // Тезисы докладов российской конференции «Фотоника-2011». Новосибирск. 2011. С. 96.
- Akhundov I.O., Kozhukhov A.S., Alperovich V.L. Characterization ofth
- GaAs (OOl) step-terraced morphology formation // Proceedings 13 Int. Conf. and Seminar on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices. EDM. Erlagol-Altai. P. 9−12.
- Akhundov I.O. Kinetics of atomic smoothing GaAs (OOl) surface in equilibrium conditions / I.O. Akhundov, V.L. Alperovich, A.V. Latyshev, and A.S. Terekhov// Appl. Surf. Sci. 2013. Vol. 269. P. 2−6.
- Арутюнов П.А., Толстнхина A.JI. Феноменологическое описание характеристик поверхности, измеряемых методом атомно-силовой спектроскопии //Кристаллография. 1998. Т. 43. С. 524−534.
- Zhao Y., Wang G.-C., Lu T.-M. Characterization of amorphous and crystalline rough surface: principles and applications. Academic Press, 2001, p. 13.
- Kruithof G.H., Klapwijk T.M., Bakker S. Temperature and interface-roughness dependence of the electron mobility in high-mobility Si (100) inversion layers below 4.2 К // Phys. Rev. B. Vol. 43. 1991. P. 6642−6649.
- Гиббс Дж.В. Термодинамические работы // Перевод под редакцией Семенченко В. К. M.-JL: Гостехиздат. 1950. С. 492.
- Зенгуил Э. Физика поверхности // Перевод под редакцией Киселева В.Ф.1. М.: Мир. 1990. 536 с.
- Burton W.K., Cabrera N., Frank Р.С. The growth of crystals and the equilibrium structure of their surfaces / Phil. Trans. Roy. Soc. London. Ser. A. 1951. Vol. 243. P. 299−358.
- Zandvliet H.J.W., ElswijkH.B. Morphology of monatomic step edges on vicinal Si (001) // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 48. P. 14 269 14 275.
- Suris R.A., Korsakov V. B / Second nearest neighbors interaction andequilibrium shape of steps on kossel crystal vicinal surface // International Journal of Nanoscience. 2004. Vol 3. P. 29−37.
- Mullins W.W. Theory of thermal grooving // J. Appl. Phys. 1957. Vol. 28. P. 333 339.
- Huo S., Schwarzacher W. Anomalous scaling of the surface width during Cu electrodeposition // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86, P. 256 259.
- Gheorghiu S., Pfeifer P. Nonstandard roughness of terraced surfaces // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85. P. 3894 3897.
- Латышев A.B., Асеев А. Л. Моноатомные ступени на поверхности кремния // Успехи физ. наук. 1998. Т. 168. № 10. С. 1117 1127.
- Tmar М. Critical Analysis and Optimisation of the Thermodynamic Properties and Phase Diagrams in the III-V Compounds: The In-P and Ga-P Systems / M. Tmar, C. Gabriel, C. Chatillon, J. Ansara // J. Cryst. Growth. 1984. Vol. 68. P. 557−580.
- Chatillon С. Re-assessment of the thermodynamic properties and phase diagram of the Ga-As and In-As systems / C. Chatillon, I. Ansara, A. Watson,
- B.B. Argent // Calphad.1990.Vol. 14. P.203 214.
- Chatillon C., Chatain D. / Congruent vaporization of GaAs(s) and stability of Ga (l) droplets at the GaAs (s) surface // J. Cryst. Growth. 1995. Vol. 151. P. 91 101.
- Андреев B.M., Долгинов Л. М., Третьяков Д. Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М.: Советское радио. 1975.1. C. 328.
- Ченг Л., Плог К. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры. // Перевод под редакцией Алферова Ж. И., Шмарцева Ю. В. М.: Мир. 1989. С. 582.
- Arthur J.B. Vapor pressures and phase equilibria in the GaAs-As system. // J. Phys. Chem. Solids. 1967. Vol. 28. P. 2257 2267.
- Хухрянский Ю.П. Давление паров мышьяка над растворами GaAs в Ga при 700−1000° С / Ю. П. Хухрянский, В. П. Кондауров, Е. П. Николаева, В. И. Пентелеев, М. И. Щевелев // Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы. 1974. Т. 10. № 10. С. 1877 1878.
- Khukhryanskii Y.P. / Y.P. Khukhryanskii, V.P. Kondaurov, F.P. Nikolaeva, V.I. Pantelev // Rus. J. Phys. Chem. 1974. Vol. 48. P. 909.
- Vasev A.V. Ellipsometric detection of GaAs (OOl) surface hydrogenation in H2 atmosphere // Surf. Sci. 2008. Vol. 602. P. 1933 1937.
- Li L. Gallium arsenide and indium arsenide surfaces produced by metalorganic vapor-phase epitaxy / L. Li, B.-K. Han, D. Law, M. Begarney, R.F. Hicks // J. Cryst. Growth. 1998. Vol. 195. P. 28 33.
- Bray A.J. Theory of Phase Ordering Kinetics // Adv. Phys. 1994. Vol. 43. P. 357−459.
- Lifshitz I.M., Slyozov V.V. The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions // J. Phys. Chem. Solids. 1961. Vol. 19. P. 35 50.
- C. Wagner. Theorie der Alterung von Niederschlagen durch Umlosen // Z. Elektrochem. 1961. Vol. 65. P. 581−591.
- Bartelt N.C. Brownian motion of steps on Si (lll) / N.C. Bartelt, J.L. Goldberg, T.L. Einstein, E. D. Williams, J.C. Heyraud, J.J. Metois // Phys. Rev. B. 1993.Vol. 48. P. 15 453 15 456.
- Khare S.V., Einstein T.L. Brownian motion and shape fluctuations of single-layer adatom and vacancy clusters on surfaces: Theory and simulations // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 54. P. 11752(10).
- Бойко A.M., Сурис P.A. Роль одномерной диффузии в модели роста поверхности кристалла Косселя // ФТТ. 2006. Т. 40. № 3. С. 372 379.
- Allwood D.A. Monitoring epi-ready semiconductor wafers / D.A. Allwood, S. Cox, N.J. Mason, R. Young, P. J Walker // Thin Solid Films. 2002. Vol. 412. P. 76−83.
- Sadowska D. Optimisation of the epi-ready semi-insulating GaAs wafer preparation procedure / D. Sadowska, A. Gladki, K. Mazur, E. Talik // Vacuum. 2003. Vol. 72. P. 217−223.
- Snyder C.W. Surface transformations on annealed GaAs (OOl) / C. W Snyder, J. Sudijono, C.-H. Lam, M.D. Johnson, B.G. Orr // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50. P. 18 194- 18 199.
- Weishart Н. Monomolecular steps of ultra-low density on (100) growth faces of liquid phase epitaxial GaAs / H. Weishart, E. Bauser, M. Konuma, H.-J. Queisser // J. Cryst. Growth. 1994. Vol. 137. P. 335−346.
- Alperovich V.L. Surface passivation and morphology of GaAs (100) treated in HCl-isopropanol solution / V.L. Alperovich, O.E. Tereshchenko, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov // Appl. Surf. Sci. 2004. Vol. 235. P. 249 259.
- Nishida Т., Kobayashi N. Formation of a lOO-pm-wide step free GaAs (l 11) B surface obtained by finite area metalorganic vapor phase epitaxy. // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. Vol. 37. P. L13-L14.
- OhkuriK. Multiatomic step formation on GaAs (OOl) vicinal surfaces during thermal treatment / K. Ohkuri, J. Ishizaki, S. Нага, T. Fukui // J. Cryst. Growth. 1996. Vol. 160. P. 235 -240.
- Okada Y., Harris J.S. Basic analysis of atomic-scale growth mechanisms for molecular beam epitaxy of GaAs using atomic hydrogen as a surfactant // J. Vac. Sci. Technol. B. 1996. Vol. 14, P. 1725 1728.
- Nannarone S., Pedio M. Hydrogen chemisorption on III-V semiconductor surfaces // Surf. Sci. Reports. 2003. Vol. 51. P. 1 149.
- Morishita. Y. Effect of hydrogen on the surface-diffusion length of Ga adatoms during molecular-beam epitaxy / Y. Morishita, Y. Nomura, S. Goto, Y. Katayama // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 67. P. 2500 -2 502.
- Copel M. Influence of surfactants in Ge and Si epitaxy on Si (001) / M. Copel, M.C. Reuter, M. Horn von Hoegen, R.M. Tromp // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42. P. 11 682- 11 689.
- LeGoues F.K., Copel M., Tromp R.M. Microstructure and strain relief of Ge films grown layer by layer on Si (001) // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42. P. 11 690 -11 700.
- Cheah W.K. Co-doping carbon tetrabromide (CBr4) and antimony (Sb) on GaAs (OOl) in solid source molecular beam epitaxy / W.K. Cheah, W.J. Fan, S.F. Yoon, R. Liu, A.T.S. Wee //J. Cryst. Growth. 2004. Vol. 267. P. 364−371.
- Zinck J.J. Desorption behavior of antimony multilayer passivation on GaAs (001) / J.J. Zinck, E.J. Tarsa, B. Brar, J.S. Speck // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 82. P. 6067 6072.
- MaedaF, Watanabe Y, OshimaM. Sb-induced surface reconstruction on GaAs (OOl)//Phys. Rev. B. 1994. Vol. 48. P. 14 733 14 736.
- Kosterlitz J.M., Thouless D.J. Ordering, metastability and phase transitions in two-dimensional systems // J. Phys. C: Solid State Phys. 1973. Vol. 6. P. 1181 -1203.
- Chui S.T., Weeks J.D. Phase transition in the two-dimensional Coulomb gas, and the interfacial roughening transition // Phys. Rev. B. 1976. Vol. 14. P. 4978 4982.
- J. Lapujoulade. The roughening of metal surfaces // Surf. Sci. Reports. 1994. Vol. 20. P. 195 249.
- DenNijsM., RommelseK. Preroughening transitions in crystal surfaces and valence-bond phases in quantum spin chains // Phys. Rev. B. 1989. Vol. 40. P. 4709 4734.
- Bartelt N.C. Step capillary waves in equilibrium island shapes on Si (001)/ N.C. Bartelt, R.M. Tromp, E. D. Williams // Phys. Rev. Lett. 1994.Vol. 73. P. 1656- 1659.
- Andrews A.M. Development of cross-hatch morphology during growth of lattice mismatched layers / A.M. Andrews, A.E. Romanov, J.S. Speck, M. Bobeth, W. Pompe // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77. P. 3740 3742.
- Lutz M.A. Influence of misfit dislocations on the surface morphology of Sii-xGex films / M.A. Lutz, R.M. Feenstra, F.K. LeGoues, P.M. Mooney, J.O. Chu // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 66. P. 724 726.
- Kvam E.P., Maher D.M., Humpreys C.J. Variation of dislocation morphology with strain in GexSii-x epilayers on (100)Si // J. Mater. Res. 1990. Vol. 5. P. 1900- 1907.
- Gosling T.J. Mechanism for the formation of 90° dislocations in high-mismatch (100) semiconductor strained-layer systems // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 74. P. 5415 5420.
- Болховетянов Ю.Б., Пчеляков О. П., Чикичев С. И. Кремний-германиевые эпитаксиальные пленки: физические основы получения напряженных и полностью релаксированных гетероструктур // Успехи физ. наук. Т. 171, № 7. С. 589 715.
- Matthews J.W., Blakeslee A.E. Defects in epitaxial multilayers: I. Misfit dislocations // J. Cryst. Growth. 1974. Vol. 27. P. 118 125.
- Hirth J.P., Lothe J. Theory of Dislocations // Edited by Wiley J. New York. 1982. P. 435.
- D.A.Orlov, C. Krantz, A. Wolf, A.S.Jaroshevich, S.N.Kosolobov, H.E.Scheibler, A.S. Terekhov. Long term operation of high quantum efficiency GaAs (Cs, 0) photocathodes using multiple recleaning by atomic hydrogen. J.Appl.Phys. 2009, v.106, p.5 4907(7).
- Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллофизику полупроводников / М.: Высшая школа. 1968. С. 488.
- Кузнецов В.В., Москвин П. П., Сорокин B.C. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твёрдых растворов // М.: Металлургия. 1991. С. 175.
- Nasimov D.A. AFM and STM studies of quenched Si (lll) surface / D.A. Nasimov, D.V. Sheglov, E.E. Rodyakina, S.S. Kosolobov, L.I. Fedina, S.A. Teys, and A.V. Latyshev // Phys. Low-Dim. Struct. 2003. Vol. 3−4. P. 157 164.
- Sheglov D.V. Peculiarities of nanooxidation on flat surface / D.V. Sheglov, A.V. Prozorov, D.A. Nasimov, A.V. Latyshev, A.L. Aseev // Phys. Low-Dim. Struct. 2002. Vol. 5−6. P. 239−246.
- Sheglov D. Application of Atomic Force Microscopy in Epitaxial Nanotechnology / D. Sheglov, S. Kosolobov, E. Rodyakina, A. Latyshev // Microscopy and Analysis. 2005. Vol. 19. No. 5. P. 9−11.
- Yang Y.N. Effects of annealing on the surface morphology of decapped GaAs (OOl) / Y.N. Yang, Y.S. Luo, J.H. Weaver, L.T. Florez, C.J. Palmstram // Appl. Phys. Lett. 1992. Vol. 61. P. 1930 1932.
- Bell G.R., Jones T.S., Joyce B.A. Direct observation of anisotropic step activity on GaAs (OOl) // Surf. Sci. 1999. Vol. 429. P L492 L496.
- Charles M., Hartmann J.M. Modification of the surface morphology of silicon (111) with growth temperature // Surf. Sei. 2013. Vol. 608. P. 199−203.
- Zinke-Allmang M., Feldman L.C., van Saarloos W. Experimental Study of Self-Similarity in the Coalescence Growth Regime // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 68. P. 2358−2361.
- Lowes T.D., Zinke-Allmang M. Microscopic study of cluster formation in the Ga on GaAs (OOl) system // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73. P. 4937 4941.
- Tersoff J., JessonD.E., Tang W.X. Running Droplets of Gallium from Evaporation of Gallium Arsenide // Science. 2009. Vol. 324. P. 236 238.
- Халл Д. Введение в дислокации // Под редакцией Быкова В. Н. М.: Атомиздат. 1968. С. 280.
- Speck J.S. Scaling laws for the reduction of threading dislocation densities in homogeneous buffer layers / J.S. Speck, M.A. Brewer, G. Beltz, A.E. Romanov, W. Pompe//J. Appl. Phys. 1996. Vol. 80. P. 3808−3816.
- L.B. Freund. A criterion for arrest of a threading dislocation in a strained epitaxial layer due to an interface misfit dislocation in its path // J. Appl. Phys. 1990. Vol. 68. P. 2073- 2080.
- Chang K.H., Bhattacharya P.K., Gibala R. Characteristics of dislocations at strained heteroepitaxial InGaAs/GaAs interfaces // J. Appl. Phys. 1989. Vol. 66. P. 2993- 2998.
- Samavedam S.B., Fitzgerald E.A. Novel dislocation structure and surface morphology effects in relaxed Ge/Si-Ge (graded)/Si structures // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 81. P. 3108−3116.