Влияние параметров осаждения на морфологию пленок Германия на поверхности Si(100) Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

считая, что в кристалле УБе3(В03)4 три магнитных

подрешетки железа, по методу, описанному в работе [2]. Обменные взаимодействия между подрешетками показаны в таблице.

Межподрешеточные обменные взаимодействия для трехподрешеточного антиферромагнетика

Рис. 1. Элементарная ячейка низкотемпературной фазы YFe3(BO3)4

j] J2 J3 Ji

Рис. 2. Цепочки для переноса электронов

В результате подгонки мы получили, что параметр g = 0,3 для TN = 38k . Следовательно, косвенные обменные взаимодействия J1 и -0,22K ,

J3 и j4 и-0,15к , а суммарное обменное взаимодействие для ионов железа, принадлежащих различным подрешеткам через цепочки Fe-O-B-O-Fe составляет 3j1 + j4 + j3 и -1k , что совпадает с оценками -1,5К, полученными в работе [6].

Таким образом, в рамках модели косвенных обменных взаимодействиях Андерсона-Завадского были определены интегралы косвенных обменных взаимодействий. Параметры в данной модели подгонялись по экспериментальным данным. Полученные данные в дальнейшем будут использованы для оценки обменных взаимодействий редкоземельного иона с железной подсистемой и установления механизмов влияния редкоземельной подсистемы на физические свойства кристаллов ReFe3(BO3)4.

Библиографические ссылки

1. Bayukov O. A., Savitskii A. F. Phys. stat. sol. (b) 155, 249. (1989).

2. Bayukov O. A., A.F. Savitskii, Fiz. Tverd. Tela 36, 1923 (1994).

3. Anderson P. W., Phys. Rev. 115, 2 (1959).

4. Eremin M. V, Fiz. Tverd. Tela 24, 423 (1982).

5. Ritter C., Vorotynov A., Phys. Condens. Matter 20 (2008) 365209 (9pp).

6. Popov a M. N., Chukalina E. P. Physical Review B 75, 224435 (2007).

© Елисеева Н. П., 2012

Fe1 Fe2 Fe3

Fe! 2 Jj 3Jj+J2+J3+ j4 3Jj+J2+J3+ J4

Fe2 3Jj+J2+J3+ J4 2 Jj 3Jj+J2+J3+ J4

Fe3 3Jj+J2+J3+ J4 3Jj+J2+J3+ J4 2 Jj

УДК 669.713.7

М. Ю. Есин1, В. А. Тимофеев 2 Научный руководитель - А. И. Никифоров 1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск 2Институт физики полупроводников имени академика А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСАЖДЕНИЯ НА МОРФОЛОГИЮ ПЛЕНОК ГЕРМАНИЯ

НА ПОВЕРХНОСТИ Si(100)

Данная работа посвящена исследованию морфологии поверхности пленки Ge c hut и dome островками на поверхности кремниевой подложки с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

Одним из активно развивающихся направлений современной полупроводниковой физики является направление, связанное с получением и исследованием полупроводниковых самоформирующихся нано-объектов, таких как квантовые точки, нити и др. [1]. Наибольший интерес вызывает получение и изучение массива квантовых точек, так как их использование приводит к повышению эффективности работы приборов и устройств.

На сегодняшний день наиболее перспективными материалами являются структуры с самоформирующимися квантовыми точками на основе соединений Ge/Si. Германий - единственный химический эле-

мент, который позволяет получать гетероструктуры в широком диапазоне состава и толщин слоев [1]. Наиболее ярким примером использования квантовых точек на основе Ge/Si является полевой транзистор, ИК фотодетектор [2].

Данная работа посвящена изучению гетероэпитак-сии с самоорганизованными квантовыми точками Ge на поверхности Si(100) методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ).

Эксперимент проводился в сверхвысоком вакууме при давлении 10-7 Па. Источниками напыления служили электронно-лучевые испарители (ЭЛИ). Для контролирования роста слоев применялась дифракция

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

быстрых электронов (ДБЭ). Толщину слоя контролировали, используя кварцевый измеритель толщины.

На рис. 1 изображена структура полученных пленок, состоящая из следующих слоев: 1 - подложка 81(100), 2 - буферный слой кремния, 3 - слой ве. После осаждения буферного слоя поверхность становилась атомарно чистой и гладкой. Слои германия осаждались при температуре 500 °С и со скоростью 0,09 А/с. Толщина слоя ве на образце № 1 составляет 7,2 А, а на образце № 2 12 А.

Образец №1

Образец №2

Ge huts

Si (100)

Ge domes

Si (100)

подложка Si (100) 1- подложка Si (100)

На рис. 2, а представлена картина ДБЭ на отражение от чистой поверхности Si(100). На ней изображены основные рефлексы и сверхрефлексы. На рисунке 2б представлена картина ДБЭ на отражение при образовании hut кластеров на поверхности. Видно, что сверхрефлексы пропадают, а основные рефлексы растягиваются. Это свидетельствует о том, что у нас появились hut островки. На рис. 2, в показана картина ДОБЭ при дальнейшем осаждении Ge, эта картина ДБЭ соответствует образованию dome кластерам [3].

Исследования поверхности проводились в условиях сверхвысокого вакуума на установке сканирующей туннельной микроскопией (СТМ) производства RIBER-OMICRON. На рисунке 3 представлены изображения СТМ.

Рис. 1. Структуры полученных пленок

основные рефлексы

сверхрефлексы

V

а б в

Рис. 2. Картины ДОБЭ: а - поверхности Si(100); б - hut кластера; в - dome кластера

X[nm]

а

б

X[nm] в

Рис. 3. Изображения СТМ первого образца с hut кластерами (а); изображения СТМ второго образца с hut кластерами и появлением dome кластеров (б); изображения СТМ второго образца с dome кластерами (в)

В результате работы были получены образцы с hut кластерами и dome кластерами. С помощью изображений СТМ были определены размеры в основании 20±4 нм и высота 2,0±0,4 нм hut кластеров, и определены размеры dome кластеров в основании 90±30 нм и высота 18±7 нм дом. А так же были посчитаны плотность заполнения hut кластеров 11011 см-2 и dome кластеров 1-109 см-2.

Библиографические ссылки

1. Шалеев М. В. Гетероструктуры с Ge(Si) самоформирующимися наноостровками и квантовыми точками на Si(001) подложках и релаксированных

SiGe/Si(001) буферных слоях: особенности роста и фотолюминесценции : автореф. дис. канд. физ.-мат. наук: 05.27.01. Н. Новгород : Ин-т физики микроструктур РАН, 2006.

2. Pchelyakov O. P., Dvurechensky A. V., Latyshev A. V. and Aseev A, L, Ge/Si heterostructures with coherent Ge quantum dots in silicon for applications in nanoelec-tronics. 2011.

3. Cimala V., Zekentes K., Vouroutzis N. Control of morphological transitions during heteroepitaxial island growth by reflection high-energy electron diffraction. 2002.

© Есин М. Ю., Тимофеев В. А., 2012