|
T
,
величины потока адсорбирующихся атомов
F
и энергии активации
поверхностной диффузии. Результаты интегрирования показали, что,
независимо от механизма образования зародышей, концентрация островков
увеличивается с увеличением доли ионов в адсорбционном потоке
Λ
и
уменьшается с уменьшением
T
или с увеличением
F
. При достаточно
низких
T
или больших
F
концентрация островков соответствует росту в
отсутствие ионов. Это связано с тем, что в указанных условиях
адсорбировавшийся атом не успевает достигнуть дефекта за счет
поверхностной миграции до встречи с другим адсорбировавшимся атомом.
Получены выражения, связывающие характерное значение доли ионов,
при которой становится заметной роль ионной составляющей в образовании
островков, с параметрами кристаллизации. В случае образования зародыша
по механизму (а)
1
3
/
1
)
/
(
~
−
θ
Λ
D
F
(2.1
4
)
где
D
-
коэффициент поверхностной диффузии,
Ft
=
θ
-
степень
покрытия поверхности за время
t
. При образовании зародыша по механизму
(б)
}
)
2
/(
]
)
2
(
)
2
exp{[(
)
/
(
~
)
2
/(
)
2
2
(
)
2
/(
)
(
2
T
k
i
E
i
E
j
D
F
B
j
i
i
j
i
i
j
i
+
+
−
+
+
−
+
−
+
−
θ
Λ
(2.1
5
)
78
где
i
и
j
-
размер критического зародыша на бездефектной
поверхности и на дефекте, соответственно;
i
E
и
j
E
-
энергии диссоциации
зародышей на отдельные адатомы.
Известно,
что максимальная плотность островков
Ge
при линейных
размеров около 10 нм должна быть порядка 10
12
см
-2
(при больших
плотностях островки смыкаются в сплошной слой). Дальнейшее увеличение
плотности наноостровков возможно только при уменьшении их линейных
размеров. Эффекты, наблюдаемые при ионном облучении, такие как
трансформация функции распределения зародышей по размерам и изменение
концентрации островков на поверхности, обнадеживают в том, что с
помощью ионного воздействия можно
получить более плотные массивы
квантовых островков за счет уменьшения размера критического зародыша.
Облегченное зародышеобразование на заряженных дефектных центрах
(генерированных ионным облучением) является результатом понижения
активационного барьера зародышеобразования при электростатическом
взаимодействии заряда с атомами зародыша. Мы рассмотрели также
механизм,
описывающий
понижение
активационного
барьера
зародышеобразования при захвате электрона метастабильной флуктуацией
адатомов. Приведенные оценки указывают на существенную роль свободных
носителей заряда, генерированных ионным облучением в процессе роста из
частично
-
ионизованных потоков, так размеры критического зародыша
составляют ¼ от критического размера нейтрального зародыша. Также
аналитическими и численными методами получены закономерности
зародышеобразования при низкоэнергетическом ионном воздействии на
процесс конденсации молекулярного потока
Ge
на Si. В результате этой
работы подтверждено, что под воздействием ионного облучения плотность
островков увеличивается и становится более однородной, т.е. функция
распределение островков по размерам сужается.
Экспериментально
исследованы
процессы
формирования
наноразмерных
Ge
островков в гетеросистемах Ge/Si, получаемых методом
молекулярно
-
лучевой эпитаксии. Для более широкого варьирования свойств
массива наноостровков Ge на поверхности кремния использовался частично
ионизированный поток германия. Создание положительно заряженных ионов
германия реализовано в процессе формирования потока материала при его
испарении из электронно
-
лучевого испарителя (ЭЛИ). Бомбардировка ионов
поверхности растущей пленки модифицирует приповерхностный слой
кристалла путем введения дефектов, создания заряженных комплексов,
проникновением потенциально ускоренных частиц вглубь кристалла.
Структура и морфология островков Ge исследовались методом
сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). Данные СТМ позволили
проследить эволюцию размеров и плотности островков германия в
зависимости от энергии ионной составляющей потока
(рис.2.8 и 2.9)
.
Проведена оценка лимитирующих факторов, влияющих на плотность и
размеры островков и их мест преимущественного зарождения.
79
Do'stlaringiz bilan baham: |
