Статья

Название статьи МЕТОД ЗОННОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ ДИСКРЕТНОГО ИСТОЧНИКА
Автор А.Н. Яценко, В.Н Лозовский, С.Н. Чеботарев, Л.С. Лунин, А.С. Пащенко, М.Л. Лунина, Г.А. Еремеев
Рубрика РАЗДЕЛ III. НАНОТЕХНОЛОГИИ
Месяц, год 09, 2016
Индекс УДК 538.9
DOI 10.18522/2311-3103-2016-9-134144
Аннотация Предложен и исследован новый метод нанесения тонких слоев и островковых структур большой площади термическим испарением в вакууме. Отличительной особенностью метода является использование источника дискретного типа. Массоперенос ростового вещества из такого источника осуществляется на подложку через тонкую вакуумную зону. Дискретный источник представляет собой систему локальных испарителей, расположенных в приповерхностном слое некоторой несущей пластины. Указанная конструкция ростовой ячейки обеспечивает возможность получения однородных совершенных слоёв и структур на подложках большой площади, полный перенос ростового вещества и примесей от источника к подложке, существенное снижение требований к уровню вакуума в рабочей камере. В работе рассмотрено влияние размеров и поверхностной плотности локальных испарителей на геометрические свойства напыляемого слоя. Предложено математическое выражение, позволяющее исследовать закономерности процесса осаждения вещества на подложке и оценивать степень неоднородности толщины наращиваемого слоя δ. Показано, что для получения однородных по толщине слоев необходимо выполнение условия l > lk, где l и lk – толщина вакуумной зоны и ее критическое значение соответственно. Полученные экспериментальные данные подтверждают выводы теории. При этом реальные значения δ всегда несколько меньше расчетных. Предложенным методом получены германиевые эпитаксиальные однородные по толщине слои на кремниевых подложках диаметром 100мм. Типичная полуширина кривых качания для германиевых слоев толщиной 1000–3000 нм составляет приблизительно 150 угловых секунд. Удовлетворительные данные рентгеновских исследований позволяют судить о перспективности предложенного метода.

Скачать в PDF

Ключевые слова Зонная термическая перекристаллизации из дискретного источника; кремний; германий; эпитаксиальные слои.
Библиографический список 1. Клунникова Ю.В. Оптимизация технологического процесса получения высококаче-ственных подложек из сапфира для интегральных схем // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 4 (177). – С. 23-31.
2. Лунин Л.С., Сысоев И.А., Чеботарев С.Н., Пащенко А.С. Формирование квантовых точек InAs на подложках GaAs методом ионно-лучевого осаждения // Наука Юга России.
– 2010. – Т.6, № 4. – С. 46-49.
3. Chebotarev S.N., Pashchenko A.S., Lunin L.S., Irkha V.A. Features in the formation of Ge/Si multilayer nanostructurs under ion-beam-assisted crystallization // Technical Physics Letters.
– 2013. – Vol. 39, № 8. – P. 726-729.
4. Lunin L.S., Sysoev I.A., Alfimova D.L., Chebotarev S.N., Pashchenko A.S. A study of photo-sensitive InAs/GaAs heterostructures with quantum dots grown by ion-beam deposition // Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2011.
– Vol. 5, № 3. – P. 559-562.
5. Zhang D., Liao Y., Li J., Wen T., Jin L., Wang X., Kolodzey J. Effect of in-situ annealing on the structural and optical properties of GeSn films grown by MBE // Journal of Alloys and Compounds. – 2016. – Vol. 684. – P. 643-648.
6. Nikolenko A.S., Strelchuk V.V., Safriuk N.V., Kryvyi S.B., Kladko V.P., Oberemok O.S.,, Borkovska L.V., Sadofyev Y.G. Structural and optical studies of strain relaxation in Ge1 − xSnx layers grown on Ge/Si(001) by molecular beam epitaxy // Thin Solid Films. – 2016.
– Vol. 613. – P. 68-74.
7. Volkov P.V., Goryunov А.V., Lobanov D.N., Luk'yanov А.Yu., Novikov А.V., Tertyshnik А.D., Shaleev М.V., Yurasov D.V. Features of SOI substrates heating in MBE growth process ob-tained by low-coherence tandem interferometry // Journal of Crystal Growth. – 2016.
– Vol. 448. – P. 89-92.
8. D'Costa V.R., Wang W., Yeo Y.-C. Near-bandgap optical properties of pseudomorphic GeSn alloys grown by molecular beam epitaxy // Journal of Applied Physics. – 2016. – Vol. 120, No. 6. – P. 063104.
9. Talochkin A.B., Mashanov V.I. Formation of GeSn alloy on Si(100) by low-temperature mo-lecular beam epitaxy // Applied Physics Letters. – 2014. – Vol. 105, No. 26. – P. 263101.
10. Лозовский В.Н., Лозовский С.В., Чеботарев С.Н. Исследование краевого температурного эффекта при зонной сублимационной перекристаллизации // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. – 2007. – № 5.
– С. 52-56.
11. Лозовский В.Н., Лозовский С.В., Чеботарев С.Н., Ирха В.А. Осаждение тугоплавких металлов на рельефные подложки методом зонной сублимационной перекристаллизации // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. – 2007. – № 4. – С. 68-70.
12. Лозовский В.Н., Лозовский С.В., Валов Г.В. Сорбционное вакуумирование ростовой ячейки при зонной сублимационной перекристаллизации // Письма в журнал технической физики. –2013. – Т. 39, № 3. – С. 72-79.
13. Shengurov V.G., Chalkov V.Y., Denisov S.A., Matveev S.A., Nezhdanov A.V., Mashin A.I., Fila-tov D.O., Stepikhova M.V., Krasilnik Z.F. Conditions of growth of high-quality relaxed Si1–xGex layers with a high Ge content by the vapor-phase decomposition of monogermane on a sublimating Si hot wire // Semiconductors. – 2016. – Vol. 50, No. 9. – P. 1248-1253.
14. Shengurov V.G., Denisov S.A., Svetlov S.P., Chalkov V.Y., Shengurov D.V.. A device for heating a substrate during molecular beam epitaxy // Instruments and Experimental Techniques.
– 2016. – Vol. 59, No. 2. – P. 317-320.
15. Boldyrevskii P.B., Korovin A.G., Denisov S.A., Svetlov S.P., Shengurov V.G. Thickness uni-formity of silicon layers grown from a sublimation source by molecular-beam epitaxy // Tech-nical Physics. – 2014. – Vol. 59, No. 11. – P. 1732-1735.
16. Filatov D.O., Gorshkov A.P., Volkova N.S., Guseinov D.V., Alyabina N.A., Ivanova M.M., Chalkov V.Y., Denisov S.A., Shengurov V.G. Photodiodes based on self-assembled GeSi/Si(001) nanoisland arrays grown by the combined sublimation molecular-beam epitaxy of silicon and vapor-phase epitaxy of germanium // Semiconductors. – 2015. – Vol. 49, No. 3. – P. 387-393.
17. Aleksandrov L.N., Lozovskii S.V., Knyazev S.Y. Silicon Zone Sublimation Regrowth // Physica Status Solidi A. – 1988. – Vol. 107. – P. 213-223.
18. Лозгачев В.И. Распределение потоков молекул на плоскости при испарении в вакууме // Журнал технической физики. – 1962. – Т. 32. – Вып. 8. – С. 1012-1022.
19. Яценко А.Н., Лозовский В.Н. Возможность получения германиевых наноразмерных островковых структур на кремнии методом вакуумной микроразмерной ростовой ячейки // Известия вузов Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2013. – № 2. – С. 103-105.
20. Лозовский В.Н., Ирха В.А., Чеботарев С.Н. Методика получения нанометок и их приме-нение для позиционирования в сканирующей зондовой микроскопии // Заводская лабо-ратория. Диагностика материалов. – 2012. – Т. 78, № 9. – С. 33-36.
21. Lozovskii V.N., Chebotarev S.N., Irkha V.A., Valov G.V. Formation and use of positioning marks in scanning probe microscopy // Technical Physics Letters. – 2010. – Vol. 36, № 8. – P. 737-738.

Comments are closed.