{"title":"Моделирование методом Монте-Карло структуры поверхности\nэпитаксиального слоя Si, выращенного в условиях МЛЭ / Арапкина Л.В.","authors":"","doi":"10.34077/semicond2019-89","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Представленная работа посвящена исследованию структурных свойств поверхности\nэпитаксиальных слоев Si, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в режиме\nроста step-flow. Методом сканирующей туннельной микроскопии изучено строение поверхности\nслоев Si, выращенных на Si(001) с углами наклона от 0.12° до 0.9° в направлении [110]. Установлено,\nчто по-мере увеличения угла наклона поверхности подложки Si(001) на поверхности эпитаксиального\nслоя Si наблюдается переход от структуры с преобладающими Tb террасами к структуре с равными\nпо ширине террасами [1]. Методом Монте-Карло проведено моделирование процесса роста. Модель\nоснована на допущении о влиянии полей упругих напряжений, возникающих на поверхности Si(001)\n[2], на проницаемость моноатомных ступеней. Проницаемость ступени определяет возможность\nперехода атома через край ступени без встраивания в нее. В равновесных условиях релаксация полей\nупругих напряжений способствует формированию на поверхности террас равной ширины. Известно,\nчто поверхность Si(001) сформирована моноатомными ступенями двух типов: Sa и Sb [1]. Строение,\nэнергии образования этих ступеней различны, что приводит к разной скорости их продвижения во\nвремя роста [3,4] и должно бы было способствовать формированию двухатомных ступеней типа Db.\nСогласно экспериментальным данным формирование ступеней типа Db наблюдается при больших\nзначениях углов разориентации Si(001) [5]. В исследуемом диапазоне углов наклона ростовая\nповерхность образована моноатомными ступенями. В условиях роста стабильная структура ростовой\nповерхности (постоянная ширина террас) поддерживается за счет одинаковой скорости продвижения\nмоноатомных ступеней Sa и Sb типа. В модели предполагается, что влияние полей упругих\nнапряжений на ширину моноатомных террас зависит от угла наклона поверхности Si(001). Чем он\nменьше, тем более вероятным становится процесс формирования террас разной ширины. Равная\nскорость продвижения соседних моноатомных ступеней поддерживается изменением их\nпроницаемости в зависимости от расстояния между ними. Результаты моделирования\nподтверждаются данными СТМ исследования. Исследуемые образцы выращивались методом МЛЭ\nна установке Riber EVA 32 при температуре 650°С в режиме роста step-flow. СТМ исследования\nпроводились при помощи микроскопа GPI-300, присоединенного к ростовой камере через\nвысоковакуумный шибер. В ходе исследования образцы на воздух не выносились.","PeriodicalId":213356,"journal":{"name":"Тезисы докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «ПОЛУПРОВОДНИКИ-2019»","volume":"42 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-08-20","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Тезисы докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «ПОЛУПРОВОДНИКИ-2019»","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.34077/semicond2019-89","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Abstract
Представленная работа посвящена исследованию структурных свойств поверхности
эпитаксиальных слоев Si, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в режиме
роста step-flow. Методом сканирующей туннельной микроскопии изучено строение поверхности
слоев Si, выращенных на Si(001) с углами наклона от 0.12° до 0.9° в направлении [110]. Установлено,
что по-мере увеличения угла наклона поверхности подложки Si(001) на поверхности эпитаксиального
слоя Si наблюдается переход от структуры с преобладающими Tb террасами к структуре с равными
по ширине террасами [1]. Методом Монте-Карло проведено моделирование процесса роста. Модель
основана на допущении о влиянии полей упругих напряжений, возникающих на поверхности Si(001)
[2], на проницаемость моноатомных ступеней. Проницаемость ступени определяет возможность
перехода атома через край ступени без встраивания в нее. В равновесных условиях релаксация полей
упругих напряжений способствует формированию на поверхности террас равной ширины. Известно,
что поверхность Si(001) сформирована моноатомными ступенями двух типов: Sa и Sb [1]. Строение,
энергии образования этих ступеней различны, что приводит к разной скорости их продвижения во
время роста [3,4] и должно бы было способствовать формированию двухатомных ступеней типа Db.
Согласно экспериментальным данным формирование ступеней типа Db наблюдается при больших
значениях углов разориентации Si(001) [5]. В исследуемом диапазоне углов наклона ростовая
поверхность образована моноатомными ступенями. В условиях роста стабильная структура ростовой
поверхности (постоянная ширина террас) поддерживается за счет одинаковой скорости продвижения
моноатомных ступеней Sa и Sb типа. В модели предполагается, что влияние полей упругих
напряжений на ширину моноатомных террас зависит от угла наклона поверхности Si(001). Чем он
меньше, тем более вероятным становится процесс формирования террас разной ширины. Равная
скорость продвижения соседних моноатомных ступеней поддерживается изменением их
проницаемости в зависимости от расстояния между ними. Результаты моделирования
подтверждаются данными СТМ исследования. Исследуемые образцы выращивались методом МЛЭ
на установке Riber EVA 32 при температуре 650°С в режиме роста step-flow. СТМ исследования
проводились при помощи микроскопа GPI-300, присоединенного к ростовой камере через
высоковакуумный шибер. В ходе исследования образцы на воздух не выносились.
这里的工作是研究Si表面外层的结构特性,由分子束外延(me)在step-flow生长模式中生长。方法种植的扫描隧道显微镜研究建筑поверхностислоSi Si(001)的角度从0.12°至0.9°方向[110]。据了解,随着Si(001)表面倾斜度的增加,Si的外层表面从占主导地位的Tb梯田的结构转变为等效梯田宽度的结构(1)。蒙特卡洛的方法是模拟增长过程。模型基于假设Si(001)(2)弹性电压场对单原子级渗透性的影响。梯级的渗透性决定了原子在不嵌入的情况下穿过梯级边缘的可能性。在平衡条件下,空压应力的放松有助于在等效宽度的梯田表面形成。众所周知,Si(001)是由两种类型的单原子阶段(Sa)和Sb(1)形成的。这些阶段的构造、产生的能量各不相同,导致它们在生长时间(3.4)上的移动速度各不相同,这将有助于形成Db型双原子级。根据实验数据,Db型阶梯的形成与Si(001)方向的更大值(5)有关。在研究的角度范围内,罗斯托瓦倾斜度由单原子级形成。在生长条件下,稳定的生长表面结构(梯田的恒定宽度)是通过Sa型和Sb型推进单原子级的速度维持的。模型假设弹性强度场对单原子梯田宽度的影响取决于Si(001)的倾斜度。越小,不同宽度梯田的形成过程就越有可能发生。相邻的单原子级的平均速度是由它们之间距离的变化所支撑的。研究数据证实了模拟结果。研究样本种植方法安装млэнRiber EVA 32和实时温度650°步身高flow。stm是用GPI-300显微镜进行的,该显微镜与一个高真空shibers相结合。在研究过程中,样品没有被带到空气中。