Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Исследование возможности снижения плотности дислокаций несоответствия в пленках Ge / Si с буферным слоем

В.А. Лапин1,2, А.А. Кравцов1,2, Д.С. Кулешов1, Ф.Ф. Малявин1

1 ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.263

Оригинальная статья

Аннотация: В работе исследована возможность улучшения качества гетероэпитаксиальных структур Ge/Si с буферным слоем. Показано, что при использовании подготовительного слоя, состоящего из наноостровков,  зарощенных низкотемпературным буферным слоем, возможно проявление так называемого эффекта аннигиляции дислокаций несоответствия в объеме буферного слоя  Buf, что  значительно улучшает приборное качество получаемых структур. Представлена зависимость морфологии поверхности слоя чистого Ge на буфере от времени роста наноостровков в интерфейсе Si /Buf . Выявлены оптимальные технологические параметры роста наноостровков для получения слоя Ge с минимальной значением шероховатости. Наилучших результатов удалось достичь при времени осаждения наноостровков 2 мин. При этом была достигнута минимальное значение шероховатости поверхности, равное 78 нм. Показано, что при дальнейшем увеличении размеров наноостровков, процесс аннигиляции дефектов замедляется, и рост низкотемпературного буферного слоя сменяется трехмерным островковым ростом, что увеличивает перепады рельефа поверхности выращиваемого слоя.

Ключевые слова: гетероэпитаксия, молекулярно-лучевая эпитаксия, дислокации несоответствия, буферный слой, аннигиляция дефектов

  • Лапин Вячеслав Анатольевич – к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории физики и технологии полупроводниковых наногетероструктур для СВЧ-электроники и фотоники, ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук», научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физико-химических методов анализа научно-лабораторного комплекса чистых зон физико-технического факультета ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Кравцов Александр Александрович – к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории физики и технологии полупроводниковых наногетероструктур для СВЧ электроники и фотоники, ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук», научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории керамики и технохимии научно-лабораторного комплекса чистых зон физико-технического факультета ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Кулешов Дмитрий Сергеевич – инженер научно-исследовательской лаборатории физико-химических методов анализа научно-лабораторного комплекса чистых зон физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Малявин Федор Федорович – заведующий научно-исследовательской лабораторией высокотемпературных методов синтеза научно-лабораторного комплекса чистых зон физико- технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Ссылка на статью:

Лапин, В.А. Исследование возможности снижения плотности дислокаций несоответствия в пленках Ge / Si с буферным слоем / В.А. Лапин, А.А. Кравцов, Д.С. Кулешов, Ф.Ф. Малявин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 263-271. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.263.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Nikiforov, A.I. Elastically stressed pseudomorphic SiSn island array formation with a pedestal on the Si(100) substrate using Sn as a growth catalyst / A.I. Nikiforov, V.A. Timofeev, V.I. Mashanov et al. // Journal of Crystal Growth. – 2019. – V. 518. – P. 103-107. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2019.04.021.
2. Долбак, А.Е. Диффузия, Ag Sn и Pb по атомарно-чистой поверхности Ge(111) / А.Е. Долбак, Р.А. Жачук // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2019. – Т. 156. – Вып. 3 (9). – С. 467-473. DOI: 10.1134/S0044451019090098.
3. Hui, H.Y. Low-temperature growth of axial Si /Ge nanowire heterostructures enabled by trisilane / H.Y. Hui,. M. de la Mata, J. Arbiol, M.A. Filler // Chemistry of Materials – 2017. – V. 29. – I. 8. – P. 3397-3402. DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b03952.
4. Лунин, Л.С. Влияние характера изменения температуры подложки в процессе роста на топологию поверхности пленки Ge /Si(100) / Л.С. Лунин, М.Д. Бавижев, И.А. Сысоев и др. // Вестник Российского университета дружбы народов: серия инженерные исследования. – 2012. – № 3. – С. 98-103.
5. Lunin, L.S. Dependence of the surface topology and Raman scattering spectra of GexSi1-x/Si films on the composition variation over the layer thickness / L.S. Lunin, I.A. Sysoev, M.D. Bavizhev et al. // Crystallography Reports, 2013. – V. 58. – I. 3. – P. 509-512. DOI: 10.1134/S1063774513030127.
6. Lapin, V.A. Investigation of the peculiarities of Ge island growth on Si(100) under MBE conditions / V.A. Lapin, B.M. Sinel'nikov, M.D. Bavizhev et al. // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2013. – V. 7. – I. 3. – P. 493-496. DOI: 10.1134/S1027451013030075.
7. Kasper, E. New virtual substrate concept for vertical MOS transistors / E. Kasper, K. Lyutovich, M. Bauer, M. Oehme // Thin Solid Films. – 1998. – V. 336. – I. 1-2. – P. 319-322. DOI: 10.1016/S0040-6090(98)01317-0.
8. Bolhovityanov, Yu.B. Origination of misfit dislocations at the surface during the growth of GeSi /Si(001) films by low temperature ( 300—400°C) molecular-beam epitaxy / Yu.B. Bolhovityanov, A.S. Deryabin, A.K. Gutakovskii et al. // Semiconductors. – 2006. – V. 40. – I. 3. – P. 319-326. DOI: 10.1134/S1063782606030122.
9. Аврутин, В.С. Низкотемпературная релаксация упругих напряжений в SiGe /Si -гетероструктурах, облученных ионами Ge+ / В.С. Аврутин, Ю.А. Агафонов, А.Ф. Вяткин и др. // Физика и техника полупроводников. – 2004. – Т. 38. – Вып. 3. – С. 325-330.
10. Savano, K. Fabrication of high quality SiGe relaxed thin layers by ion implantation technique with Ar, Si and Ge ions / K. Savano, A. Fukumoto, Y. Hoshi, et al. // Thin Sol. Films. – 2008. – V. 517. – I. 1. – P. 87-89. DOI: 10.1016/j.tsf.2008.08.109.
11. Bolkhovityanov, Yu.B. Mechanism of induced nucleation of misfit dislocation in the Ge -on- Si(001) system and its role in the formation of the core structure of edge misfit dislocations / Yu.B. Bolkhovityanov, A.S. Deryabin, A.K. Gutakovskii, L.V. Sokolov // Acta Materialia. – 2013. – V. 61. – I. 2. – P. 617-621. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.09.082.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒