Дефекты структуры в пленках CdxHg1-xTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Сабинина Ирина Викторовна

ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ В ПДЁНКАХ СЙ* Те, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ

Специальность 01.04.07 (Физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск — 2006

Работа выполнена в Институте физики полупроводников СО РАН.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Гутаковский Антон Константинович.

Официальные оплоненеты:

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Торопов Александр Иванович; доктор физико-математических наук, профессор Ивонин Иван Варфоломеевич.

Ведущая организация: РАН.

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова,

Защита состоится 14 ноября 2006 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета К003.037.01 при Институте физики полупроводников СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников СО РАН.

Автореферат разослан 13 октября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук, доцент

лЬ

У

С.И.Чикичев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБ' УТЫ

Твёрдые растворы кадктай-ртуть-теллур CdxHgi.xTe являются базовым материалом для создания инфракрасных фотоприёмников с предельными обпаружитсльными способностями в широком диапазоне инфракрасного спектра. Число элементов в фотоприемных матрицах на основе CdxHgi_xTe превысило миллион и предполагается дальнейшее увеличение числа элементов в матрицах.

Необходимо развитие технологии производства плёнок CdxHgi.xTe большой площади, с высокой однородностью и высокого структурного совершенства. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) обладает рядом преимуществ перед другими методами выращивания плёнок CdxHgiojTe . Это контроль процесса в реальном времени и возможность выращивания многослойных структур; низкая температура выращивания, что обеспечивает резкость гетеротраниц и низкое фоновое легирование; но прежде всего - возможность использования разнообразных «альтернативных подложек» большого диаметра, что абсолютно необходимо для производства матриц большого формата. Основная проблема производства эггитаксиальных структур Cdx}Jg¡_xTe вызвана тем, что согласованные по параметру решетки с CdxIIgi-xTe подложки из соединений AnBVI, вследствие трудностей технологии их производства, о)раничены но размерам, дорога и имеют низкую механическую прочность.

Альтернативные подложки, решая проблему производства эпитаксиалышх структур CdxHgi_xTe большой площади, создают проблему получения пленок CdxlIguxTe высокого структурно!« совершенства. Наиболее привлекательными материалами для 'альтернативных подложек являются арсенид галлия и особенно кремний. Эти материалы производятся в больших количествах, кристаллы их имеют высокое структурное совершенство, большие размеры и относительно невысокую стоимость. Однако по параметру решётки они сильно отличаются от CdxIIg,_xTe - арсенид галлия на 13,6%, а кремний - более чем па 19%, что неизбежно приводит к образованию большого количества дислокаций несоответствия и связанных с ними прорастающих дислокаций. Кроме того, эти материалы не гооэлектрон-пн с CdxIIgi-xTe, что может- приводить к образованию промежуточных соединений на ге-терогранице. Кремний является одноатомным полупроводником, что создает возможность формирования алтифазных доменов при гехероэпитаксии CdxHgi_xTe. Низкая температура процесса МЛЭ CdxHg(_xTe, а также низкая энергия дефекта упаковки в материалах AnBVI. способствуют образованию разнообразных, больших по размеру дефектов структуры. По-

мимо дислокаций, микродвойииков и дефектов упаковки в плёнках МЛЭ CdxHgi.xTe наблюдаются особенные прорастающие макродефекты, известные как «поверхностные кратеры» или V- дефекты, а при гетероэпитаксии CdxHgi.xTe на подложках из кремния возможно формирование антифазных доменов.

Структурные дефекты приводят к ухудшению параметров изготавливаемых из них полупроводниковых приборов. Для решения проблемы производства высококачественных эпитаксиальных структур CdxIIg|.xTe методом МЛЭ, пригодных для изготовления приборов, актуальной является задача исследования механизмов образования дефектов структуры в плёнках CdxHg|.xTe и буферных слоях между альтернативными подожками и плёнками CdxHgi-xTe и поиск путей подавления процессов образования дефектов структуры. Механизм формирования V- дефектов, а также их кристаллографические характеристики не достаточно изучены. Спорными являются вопросы, касающиеся механизмов зарождения, разрастания и сокращения микродвойников и дефектов упаковки в плёнках CdxHgi-xTe. Не изучены вопросы, касающиеся выявления и наблюдения антифазных доменов в плёнках, выращенных на кремнии.

Целью работы является исследование механизмов формирования дефектов структуры в гетероэпитаксиальных плёнках твёрдых растворов CdxHgi-xTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, направленное на улучшение их структурного совершенства.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка технологии приготовления образцов для исследования поперечного сечения и приповерхностной области гетероструктур методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, базирующейся на локальной химико-механической полировке и позволяющей получать предельно тонкие (несколько сотен ангстрем) слои без артефактов ионного травления.

2. Исследование пространственного распределения и параметров дефектов структуры в плёнках методами просвечивающей электронной микроскопии.

3. Исследование микроморфологии поверхности плёнок методом атомно-силовой микроскопии.

Исследовались гетероструктуры CdxHgi_xTe/CdTe/ZnTe, выращенные на подложках из GaAs и Si, следующих ориентации: (111), (211)В, (301). Гетероструктуры выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии на установках «Катунь» и «Обь» в ИФП СО РАН.

л

Научная новизна работы.

1. Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование структуры микродвойниковых ламелей в плёнках CdTe ориентации (111). Показано, что причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей является образование островков в двойниковом положении. Обнаружены сетки частичных дислокаций п плоскости роста (111), представляющие собой ступени на двойниковых границах.

2. Обнаружена, анизотропия в распределении микродвойников и дефектов упаковки относительно ортогональных кристаллографических-.-направлений <110> в плёнках CdxIIgi-xTe (301) и установлено их гетерогенное зарождение на поверхности подложки кремния.

3. Методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения обнаружено присутствие элементарного теллура вдоль макроступеней на поверхности роста плёнок CdxHgi_xTe, выращенных методом МЛЭ в неоптимальных условиях: высокая температура подложки и/или низкое давление паров ртути.

4. Впервые исследована микроструктура V- дефектов в плёнках CdxHg|„xTe (301) на последовательных стадиях их формирования методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии. Определены кристаллографические характеристики и механизм образования V- дефектов. Установлено, что основной причиной формирования V-дефектов является образование фазы элементарного теллура, существование которой термодинамически возможно в условиях МЛЭ CdxHg|_xTe.

5. Впервые продемонстрирована возможность использования фазового контраста в атомно-силовой микроскопии для получения адекватной информации о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки на поверхности плёнок CdxHg! „хТе (301) на кремнии.

6. Методом атомно-силовой микроскопии на поверхности плёнок CdxITg1.xTe (301) обнаружен микрорельеф, представляющий собой упорядоченную периодическую систему макроступеней высотой до 5 нм с периодом 100-150 нм. Установлено, что когда направление макроступеней приближается к направлению [010], в плёнках CdxIIgixTe наблюдаются ашгзотропия проводимости, аномалии спектров пропускания и спектров фо-точувствителыгости, которые объясняются латеральной модуляцией состава в направлении [-103] перпендикулярном направлению линий рельефа.

Практическая значимость работы

* Создала методика приготовления высококачественных тонких плёнок в плоскостях параллельных и перпендикулярных поверхности роста гетерострутегуры для исследования в просвечивающем электронном микроскопе. Методика приготовления образцов основана на локальной химико-механической полировке без использования ионного травления, что особенно важно для соединений АПВУ1, в которых облучение ионами приводит к образованию структурных дефектов. Методика позволяет полугать тонкие (порядка сотни ангстрем) и большие по площади (несколько квадратных микрон) объекты без артефактов ионного травления.

* Полученная в результате выполнения работы информация о механизмах формирования структурных дефектов в процессе молскулярио-лучевой эшггаксии твёрдых растворов Сс)хН§1-хТе, а также влиянии условий роста на микроморфолт-ига поверхности плёнок позволила оптимизировать условия получения гстсроэпитаксиальных пленок и улучшить их структурное совершенство. Результаты данной работы были использованы при разработке технологии выращивания гетсроструктур МЛЭ Сс1хНй| хТе в рамках тем ИФП СО РАН: НИР «Нега», ПИР. «Альтернатива», НИР «Матрица-Х», НИР «Монолита, НИР «Прелюд», НИР «Прелюд-2», ОКР «Продукт».

На защиту выносятся следующие положения

1. Образование островков в- двойниковом положении служит причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей при росте плЕнок СУТе ориентации (11 ]). Ступени на двойниковых границах создают сетки частичных дислокаций.

2. Микродвойники и дефекты упаковки, прорастающие в плёнки Сс5хН£ьх'Ге (301), гетсро-генно зарождаются на поверхности подножки кремния. Имеет место анизотропия в распределении дефектов упаковки относительно ортогональных направлений <110>. Термический отжиг в парах Тс2 приводит к уничтожению дефектов упаковки.

3. Зарождение прорастающих У-дефектов в плёнках СйхЩьх'Гс , выращиваемых методом МЛЭ, начинается с Захвг га избыточного теллура у макроступеней роста на возмущениях рельефа поверхности, наследуемых с поверхности буферного слоя. Захваченный теллур инициирует образование 'вертикальных стенок парушенпой структуры (центральная часть У-дефеета), формирующихся у ступеней по мере роста пленки СМхНЕ]-хТс. Как

зарождение, так и разрастание У-дефектов стимулируются неоптимальными условиями роста - высокой температурой подложки и низким давлением паров ртути.

4. Неоднородности свойств материала на поверхности плёнок Сс1х^1_хТе(301) в местах выхода антифазных доменов и дефектов упаковки выявляются методом фазового контраста в атомно-силовой микроскопии, что позволяет получать адекватную информацию о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки на поверхности гетероструктур Сс1хЩ1_хТе /Сс1Те/7пТс/5к

5. При молекулярно-лучевой эпитаксии плёнок С<1х1^1_хТе (301) наблюдается самопроизвольное формирование волнообразного периодического микрорельефа и связанной с ним латеральной модуляции состава в направлении перпендикулярном направлению линий рельефа. Разработана модель, в рамках которой движущей силой формирования волнообразного рельефа и связанных с ним неоднородностем состава являются упругие напряжения псевдоморфной плёнки Сс1х^1_хТе на начальных стадиях роста.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключается в постановке задач исследований, в разработке и применении оригинальных методик препарирования образцов для просвечивающей электронной микроскопии, в проведении исследований микроструктуры и морфологии пленок методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, в анализе и интерпретации полученных результатов. На разных этапах работы участие в исследованиях принимали научные сотрудники различных подразделений ИФП СО РАН. Работы проводились с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации полученных совместно результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VII Всесоюзной конференции по росту кристаллор (г.Москва, 1988); на VI международной школе по росту кристаллов (г.Варна, Болгария, 1988); на V международной конференции по соединениям Л"ВУ| (г.Окаяма, Япония, 1991); на Всесоюзной конференции по электронным материалам (^Новосибирск, 1992); на Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наыо-электроника 2001" (г.Звенигород, Россия); на XVII и VIII конференциях по фотоэлектронике и приборам ночного видения (г. Москва, 2002, 2004); на симпозиуме Нанофизика и наноэлектроника (г. Нижний Новгород, 2005); на VI и VII Российских конференциях по физике полупроводников (г. Н.Новгород, 2001, г. Москва, 2005); на международном конгрессе по оптике и огггоэлектронике (г. Варшава, Польша, 2005); на

XI национальной конференции по росту кристаллов (г. Москва, 2005); на XXI Российской конференции по электронной микроскопии (г. Черноголовка, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ. Список работ приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. В конце каждой главы приводится заключение по главе. Диссертация содержит 156 страниц текста, 43 рисунка, 3 таблицы и список литературы из 136 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, изложены выносимые на защиту положения.

В первой главе дан обзор литературы по современному состоянию вопросов, обсуждаемых в диссертации. Приведены известные из литературы сведения, касающиеся де-фектообразования в соединениях А|ТВУ1.

Анализ литературных данных, касающихся особенностей дефектообразования в плёнках С<1х1^|_хТе, выращенных методом молекулярнр-лучевой эпитаксии позволяет говорить о разнообразии дефектов и их больших размерах, что обусловлено низкой энергией дефекта упаковки в исследуемых соединениях. Помимо дислокаций, микродвойников и дефектов упаковки в плёнках наблюдаются особенные прорастающие макродефекты, известные как «поверхностные кратеры» или V- дефекты, а при гетероэпитаксии С<Зх1^|.хТе на подложках из кремния возможно формирование антифазных доменов.

Исследования дефектов структуры в плёнках С<1х1^1_хТе ведутся в основном методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и высокоразрешающей электронной микроскопии (ПЭМВР) поперечных срезов. При этом размер исследуемой области ограничен и обычно не превышает 1 мкм. На сегодняшний день в литературе существуют несколько точек зрения на причины формирования микродвойников в плёнках С<1х^1.хТе. Не смотря на большое количество работ посвященных исследованию У-дефектов в плёнках С(1х1^1_хТе, до последнего времени не изучены кристаллография и механизм формирования этих прорастающих макродефектов, что объясняется сложностями, возникающими при исследовании столь крупных дефектов (размером до десяти микрон) таким локальным методом, как ПЭМ. Фактически отсутствует комплексное исследование микроструктуры в ПЭМ и морфологии в сканирующем электронном или атомно-силовом микроско-

я

пах этих сложных по составу и больших по размеру дефектов. Наблюдение антифазных доменов (размером от десятых долей микрона до сотен микрон) в гетероструктурах на основе твёрдых растворов CdxHgi_xTe на Si методом ПЭМВР поперечных срезов также не позволяет получать информацию о плотности и распределении антифазных границ в объёме плёнок CdxHgj-xTe. В литературе практически отсутствуют работы по исследованию взаимосвязи между морфологией поверхности плёнок CdxHgi_xTe и их микроструктурой.

В литературном обзоре изложены также сведения, касающиеся явления самопроизвольного формирования волнообразного микрорельефа и сопровождающей его модуляции состава при гетероэпитаксиальном росте. Для гетероэпитаксиальных плёнок твердых растворов CdxHgi_xTe данные о формировании волнообразного микрорельефа отсутствуют.

Проведенный анализ литературных данных указывает на то, что для эффективного изучения механизмов формирования дефектов необходимо комплексное исследование дефектов в просвечивающем электронном и атомно-силовом микроскопах, которое позволит установить взаимосвязь между микростуктурой и микроморфологией дефектов, открывая путь к пониманию кристаллографии и механизмов их формирования.

Во второй главе рассматриваются методические вопросы, связанные с получением и анализом экспериментальных результатов в методах просвечивающей электронной микроскопии, высокоразрешающей электронной микроскопии, а также атомно-силовой микроскопии, поскольку основная часть экспериментального материала настоящей работы, касающаяся исследования структурного совершенства и морфологии поверхности гетероэпитаксиальных плёнок CdTe а также гетероструктур CdxHgi_xTe/CdTe/ZnTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, получена с использованием этих методов. В связи с этим даётся краткая характеристика методам ПЭМ, ПЭМВР и АСМ и.рассматриваются некоторые методические приёмы, которые были использованы для изучения и анализа дефектов структуры гетероэпитаксиальных слоев, а также для исследования микроморфологии ростовой поверхности этих слоёв.

В разделе 2.3 описаны оригинальные методики приготовления образцов для ПЭМ и ПЭМВР и приведены примеры их использования. Критическим моментом, определяющим успех ПЭМ и ПЭМВР'исследований поперечных срезов, является препарирование тонких фольг на поперечных срезах эпитаксиапьных структур. Подавляющее большинство поперечных срезов готовится с использованием ионного травления. В то же время хорошо известно, что при утонении ионами полупроводников AnBvl возможно введение структурных нарушений - артефактов, а также затруднено получение прозрачных фольг, размер, которых достаточен для получения информации о распределении дефектов. Предлагаемая

методика препарирования объектов основана на использовании локальной химико-механической полировки (ХМП) без применения ионного травления. Задача заключается в том, что две склеенные «лицом к лицу» гетероструктуры необходимо утонить локально в месте склейки для получения тонких участков в области поперечного сечения гетерострук-тур. Критическими параметрами химико-механической полировки такого образца, состоящего из разных материалов являются подбор травителя, материала, на котором производится полировка и клея. Травитель должен быть полирующим для всех слоев гетероструктуры, включая подложку. Материал на котором проводится ХМП должен быть достаточно мягким, чтобы не вносить повреждения в слои, и в то же время достаточно жёстким, чтобы удалять клей, соединяющий две кристаллические полоски. D целом, вся процедура ХМП должна выравнивать скорости утонения слоёв, составляющих гетероструктуру. В качестве травителя был выбран однопроцентный раствор Вг2 в метаполе, в качестве материала -фильтровальная бумага, а в'качестве клея - воск. После предварительного плоскопарал-лелыюго утонения образца методом ХМП проводится окончательное утонение до появления прозрачных для пучка электронов участков с использованием локальной ХМП. Для локальной ХМП используется полировальник из фильтровальной бумаги, диаметром 2 мм, вращающийся в вертикальной плоскости (со скоростью —100 оборотов в минуту). При этом образец вращается в горизонтальной плоскости. Таким образом, оси вращения образца и полировальника расположены взаимно-перпендикулярно. Травитель подается каплями в процессе утонения. Локальное утонение проводится до появления отверстия в центральной части образца (в области склейки). Описанная методика позволяет получать тонкие (порядка нескольких сотеп ангстрем толщиной) фольги с большими областями (до десяти микрон) прозрачными для пучка электронов без артефактов ионного травления. Приводятся ПЭМ и ПЭМВР изображения поперечных срезов некоторых гетероструктур, полученных по описанной методике.

В заключение можно сказать, что ХМП позволяет выравнивать скорости травления сложных полупроводников, таких как AnBvl, AnlBv, AivBvi и следовательно приготовление поперечных срезов по опт анной методике возможно для гетеростругаур из этих материалов.

В третьей главе приводятся экспериментальные результаты комплексного исследования структуры микродвойников в ПЭМ и их плотности и кристаллографии в АСМ в зависимости от условий выращивания плёнок CdxIIgi-xTe, материала (CdTe, GaAs, Si) и ориентации ((111), (211), (301)) применяемых подложек. В результате исследования морфологии и структуры плёнок CdxHgi_xTe в атомно-силовом'и просвечивающем электронном

микроскопах была установлена взаимосвязь между изображениями дефектов упаковки и микродаойниковых ламелей в АСМ и в ПЭМ. Возможность наблюдения микродвойниковых ламелей и дефектов упаковки в атомно-силовом микроскопе в режиме фазового контраста позволила собрать статистику о плотности, кристаллографии и характере распределения дефектов по поверхности плёнки в зависимости от комплекса факторов, действующих как на гетерогранице, так и в процессе роста плёнки. В результате проведённых исследований был сделан вывод о том, что микродвойники в исследованных гетеросисте-мах имеют ростовую природу при условии гетерогенного зарождения и не обусловлены влиянием напряжений, возникающих в результате несосггвтствия параметров решёток эпи-таксиального слоя и альтернативной подложки.

Структура ростовых микродвойников в пленках CdTe (111) была исследована в ПЭМ и ПЭМВР. Применение методик микродифракции и темнопольных изображений в ПЭМ позволило визуализировать в плёнках CdTe (111) микродвойники, как в виде изолированных островков с размерами от десятых долей микрона до нескольких микрон, так и в виде простирающихся на десятки микрон ламелей. Исследована структура отдельных ламелей в планарном и поперечном сечениях. Анализ контраста на изображениях дислокаций расположенных в плоскостях (111) параллельных поверхности роста показал, что они являются частичными дислокациями Шокли с векторами смещения типа 1/6<112> и представляют собой моноатомные ступеньки на плоскости двойникования. Совокупность полученных результатов позволила сделать вывод о том, что, причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей при росте на поверхности (111) является зарождение островков в двойниковом положении вследствие малой энергии границы двойникования (111) в CdTe. Изучалось влияние разориентации поверхности подложки GaAs (100) на двойникование в плёнке CdTe (111). Методом ПЭМВР поперечных срезов было обнаружено, что наличие системы поверхностных ступеней одного знака резко уменьшает вероятность двойникования на поверхности подложки из GaAs(lOO). В то же время, разо-риентация ростовой поверхности уменьшает размер террас (111) и понижает вероятность двойникования на стационарной стадии роста.

Установлено, что использование подложек (в том числе альтернативных) с ориентацией (301) позволяет получать плёнки CdxIIgi-xTe без микродвойников при условии контроля параметров роста (соотношение основных компонентов и температура эпитаксии) и ликвидации источников гетерогенного зарождения. Наличие источников гетерогенного зарождения на поверхности подложки кремния вследствие её низкотемпературной предэпи-таксиальной обработки приводит к зарождению микродвойников в гетероструктурах

CdxHgi-xTc/CdTc/ZnTe во всём возможном диапазоне условий МЛЭ. Обнаружена анизотропия в распределении микродвойников и дефектов упаковки в плёнках CdxHgt.xTe (301) относительно проекций кристаллографических направлений [1-10] и [110] на плоскость (301), что говорит о различной энергии дефектов упаковки в плоскостях(111)А и (111)В. Методом ПЭМ установлено, что отжиг гетсроструктур в парах Те2 приводит к уничтожению дефектов упаковки во всем объёме гетероструктуры.

В четвертой главе приводятся результаты исследований в АСМ, ПЭМ и ПЭМВР прорастающих макродефектов: V- дефектов и антифазных доменов.

В разделе 4.1. показано как совместное наблюдение одних и тех же дефектов в ПЭМ и АСМ на последовательных стадиях роста плёнки позволило получить информацию о структуре, кристаллографии и механизме формирования V- дефектов.

Рис. 1. Типичное АСМ изображение, 12x12 мкм (а) и ПЭМ изображение (б) V- дефекта на поверхности пленки (301) CdxHgi-xTe. Вставка показывает профиль рельефа

вдоль белой линии.

Сравнение изображений V-дефекта в АСМ и ПЭМ позволило установить взаимосвязь между особенностями рельефа в области дефекта и его структурой, рис.1. Было установлено, что V-дефекты являются сложными образованиями, содержащими двойниковые ламели (ДЛ) и дефекты упаковки (ДУ), которые распространяются по наклонным (111) плоскостям от центральной области нарушенной структуры с повышенным содержанием теллура. В результате анализа изображений дефектов и стереографической проекции для полюса (301) были установлены кристаллографические характеристики дефектов: определены индексы Миллера дефектов упаковки, формирующих V- дефект.

Методом высокоразрешающей электронной микроскопии обнаружено присутствие элементарного теллура вдоль макроступеией на поверхности роста плёнок, выращенных в неоптимальных условиях. Проведен термодинамический анализ, который показал, что выращивание плёнок CdxHgi.xTe в методе МЛЭ осуществляется в условиях, когда устойчивыми являются две фазы - теллурид ртути и элементарный теллур. Исследование микроструктуры и микроморфологии V- дефектов в плёнках CdxHgi.xTe (301) на последовательных стадиях их формирования методами ПЭМ, ПЭМВР й АСМ позволило выяснить механизм формирования V-дефектов в процессе МЛЭ CdxHgi.xTe . Показано, что зарождение прорастающих V-дефектов в плёнках происходит на возмущениях рельефа и начинается с захвата избыточного теллура у махроступеней роста-на стационарной стадии эпи-таксии и на возмущениях рельефа поверхности буферного слоя на начальной стадии эпи-таксии. Как зарождение, так и разрастание V-дефектов стимулируются неоптнмальными условиями роста — высокой температурой подложки и низким давлением паров ртути. Захваченный теллур инициирует образование разориентированных зерен CdxHgi_xTe и дислокаций в вертикальных стенках, формирующихся у ступеней но мере роста плёнки CdxHgi_xTe в неоптимальных условиях. Было установлено, что формирование стенок с нарушенной структурой вытянутых вдоль направления роста является начальной стадией формирования V-дефектов. По мере роста плёнки формируются вертикальные колонки, заполненные дефектами упаковки и ограниченные стенками с нарушенной структурой, представляющие собой центральную часть V-дефектов. От центральной области V-дефекта, по плоскостям {111}, разрастаются протяжённые дефекты упаковки и двойниковые ламели. В результате латеральный размер V-дефекга увеличивается с увеличением толщины плёнки CdxHg].xTe. Исследование плёнок CdxHgi.xTe, выращенных на подложках из разных материалов (GaAs, Si, CdTe) имеющих ориентации (301) и (112), позволяет заключить, что причины зарождения и механизм формирования порастающих V- дефектов не зависят от ориентации и материала подложки.

В разделе 4.2 приведены результаты исследования в просвечивающем электронном, атомпо-силовом и оптическом микроскопах прорастающих дефектов, которые могут формироваться при гетероэпитаксии CdxIIgi_xTe на подложке из кремния - антифазных доменов. Установлено, что метод фазового контраста в атомно-силовой микроскопии выявляет неоднородности свойств материала на поверхности плёнок CdxHgi_xTe(301) в местах выхода антифазных границ и дефектов упаковки, что позволяет изучать адекватную инфор-

мацию о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки. Показано, что гетерострукгура ZnTe/CdTe/CdxHgi_xTe может располагаться на поверхности Si в двух позициях, соответствующих двум антифазным доменам.

В пятой главе на основании экспериментальных данных полученных при исследовании рельефа поверхности плёнок CdxHgi_xTe и буферных слоев CdTe в АСМ было установлено, что микрорельеф плёнок МЛЭ CdxHgi_xTe формируется под влиянием условий роста плёнок CdxHgi_xTe и микроморфологии буферного слоя. В результате исследования поверхности плёнок CdxHgt_xTe (301) в АСМ были обнаружены два типа рельефа ростовой поверхности плёнок: изотропный рельеф, когда холмы и долины распределены статистически и анизотропный, когда холмы и долины вытянуты вдоль одного направления, рис.2. Анизотропный рельеф можно рассматривать как регулярную систему ориентированных макроступеней или волн. Экспериментально установлено, что первый тип рельефа доминирует в оптимальных условиях эпитаксии, а второй при отклонении условий роста от оптимальных (повышенная температура роста и/или пониженное давление паров ртути).

Рис.2. АСМ изображения поверхности пленок (301) CdxHg!_xTe, выращенных при неоптимальных (а) и оптимальных (б) условиях роста; и соответствующие профили рельефа

вдоль белых линий. ^

В результате систематического сопоставления микроморфологии поверхности буферных слоев CdTe и плёнок CdxHgi.xTe, выращенных на подобных буферных слоях, было обнаружено, что характерные неровности: ямка-холмик, присутствующие на поверхности буферных слоев CdTe, наследуются в процессе роста плёнки CdxHg|.xTe, инициируют

захват избыточного теллура у макроступеней роста в неонтимальных условиях энитак-сии и приводят к зарождению У-дефектов. Вдоль локальных [010] участков макростушшсй в местах этих неровностей ПЭМ13Р обнаруживает преципитаты теллура.

Методом атомно-силовой микроскопии на поверхности плёнок Сс1х1^|-хТе(301), выращенных при повышенных температурах, обнаружен микрорельеф представляющий собой регулярную систему макроступепей (волн) высотой до 5 нм с периодом 100-150 нм. Установлено, что в предельном случае высокой температуры макроступепи ориентируются вдоль направления [010] па всей поверхности нлёнки. В таких пленках обнаружена анизотропия электропроводимости, при этом коэффициент анизотропии, представляющий собой отношение проводимостей по направлениям вдоль и поперек макроступеней, достигает 10; обнаружена также более пологая спектральная зависимость коэффициента пропускания света в области края собственного поглощения по сравнению с плёнками без анизотропии проводимости, при одинаковой толщине и близких составах. Просвечивающая электротгаая микроскопия обнаруживает в объеме плёнок области разного контраста, чередующиеся с периодом соответствующим периоду волпообразного рельефа. Установлено, что после отжига плёнок с анизотропными свойствами при температуре 220-240°С в течении нескольких десятков часов исчезает анизотропия электропроводимости, а спектр пропускания света принимает вид свойственный образцам с изотропными свойствами (край собственного поглощения сдвигается в коротковолновую сторону и увеличивается крутизна спектральпой зависимости).

Состав , х

Рис.3. Схематический разрез^структуры и латеральное распределение состава в пленке С<1хНе,.хТе в направлении [ 103], перпендикулярном направлению макросгупенсй [010].

[010]

Совокупность полученных экспериментальных результатов позволила предположить, что в гетероэпитаксиальных плёнках CdxHgi.xTe с аномальными свойствами наряду с волнообразным периодическим рельефом имеет место латеральная модуляция состава в направлении перпендикулярном направлению линий рельефа, рис.3.

Проведены расчёты упругих напряжений в псевдоморфной плёнке CdxHg,,xTc на начальных стадиях осаждения на CdTe, поверхностной энергии плёнок CdxHgi_xTe различных ориентации и критической толщины плёнки, при которой вводятся дислокации несоответствия.

Предложена модель, в рамках которой движущей силой образования латеральной модуляции состава в процессе роста CdxHg|.xTe является формирование волнообразного рельефа и связанных с ним неоднородностей состава на начальных стадиях роста напряжённой псевдоморфной плёнки CdxHgi.xTe. На стационарной стадии роста возможно наследование этих неоднородностей при повышенных температурах роста, облегчающих поверхностную диффузию.

Основные результаты и выводы диссертации

1. Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование структуры микродвойниковых ламелей в плёнках CdTe (111) на арсениде галлия. Установлено, что появление островков в двойниковом положении является причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей.

2. Обнаружена анизотропия в распределении микродвойников и дефектов упаковки относительно ортогопальных кристаллографических направлений <110> в плёнках CdxHgi_xTe(301) и установлено их гетерогенное зарождение на поверхности подложки кремния. Термический отжиг в парах Те2 приводит к уничтожению дефектов упаковки.

3. Исследована микроструктура V-дефектов в плёнках CdxIIg|.xTe (301) на последовательных стадиях их формирования методами ПЭМ, ПЭМВР и АСМ. Обнаружено присутствие элементарного Tejuiypa вдоль макроступеней на поверхности роста плёнок. Предложен механизм формирования V-дефектов в плёнках CdxHgi.xTe, в рамках которого зарождение V-дефектов начинается с захвата избыточного теллура у макроступеней роста на возмущениях рельефа,поверхности, наследуемых с буферного слоя. Захваченный теллур инициирует образование вертикальных стенок нарушенной структуры - центральной части V-дефекта.

4. Установлено, что неоднородности свойств материала на поверхности плёнок Сс1хНя1.хТе(301) в местах выхода антифазных храниц и дефектов упаковки выявляются методом фазового контраста в атомно-силовой микроскопии, что позволяет получать адекватную информацию о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки. Показано, что гетероструктура .2пТе/Сс1Те/С11х1^|.хТе может располагаться на поверхности в двух позициях, соответствующих двум антифазным доменам.

5. Методом атомно-силовой микроскопии на поверхности плёнок С<1х1^|.хТе(301) обнаружен микрорельеф, представляющий собой упорядоченную периодическую систему макроступеней высотой до 5 нм с периодом 100-150 нм. Установлено, что когда направление макроступеней совпадает с направлением [010], в плёнках СИх1^).хТе наблюдается анизотропия проводимости и аномалии в спектрах пропускания и фотопроводимости.

6. Проведены расчёты напряжений в псевдоморфной плёнке Сс1хЩ[.хТе на начальных стадиях осаждения па С<1Те, поверхностной энергии плёнок С<1х1^|_хТе различных ориентации и критической толщины плёнки, при которой вводятся дислокации несоответствия. В рамках предложенной модели движущей' силой образования латеральной модуляции состава при росте Сс^^.хТе является формирование рельефа и неоднородностей состава на начальных стадиях роста напряженной псевдоморфной плёнки Сдх^|.хТе. На стационарной стадии роста возможно наследование этих неоднородностей при повышенных температурах роста, облегчающих поверхностную диффузию.

7. Разработана оригинальная методика приготовления высококачественных тонких фольг в плоскостях параллельных и перпендикулярных поверхности роста гетерострукту-ры для исследования в просвечивающем электронном микроскопе. Методика приготовления образцов основана на локальной химико-механической полировке без использования ионного травления, что особенно важно для соединений А"ВУ1, в Которых при облучении ионами возможно образование структурных дефектов.

8. Полученная в результате выполнения работы информация о механизмах формирования структурных дефектов в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии твёрдых растворов Сс1х1^|-хТе, а также влиянии условий роста па микроморфологию поверхности плёнок позволила оптимизировать условия получения гетероэпитаксиальных плёнок и улучшить их структурное совершенство. Плотность У-дефекгог-, в частности, была снижена с 103 см"2 до 2' 102 см"2.

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1. А.К. Гутаковский, В.М. Елисеев, P.M. Лгобинская, II.B. Лях, А.С. Мардежов, И.П. Петренко, Л.Д. Покровский, И.В. Сабинина, ЮТ. Сидоров, В.А Швец. Исследование состояния поверхности CdTe. - Поверхность, 1988, № 9, с.80- 88.

2. S.A., Dvorctsky, А.К. Gutakovsky, V.Yu. Karasev, N.A. Kisclcv, I.V. Sabinina, Yu.G. Sidorov, S.I.

Slenin. 'I\rinning in CdTe (111) films on (100) GaAs substrates. - Inst. Phys. Conf. Sct. 1988. V.2. No.93, P.407-408. •

3. В.И. Бударных, A-K. Гутаковский, C.A. Дворецкий, В.Ю.Карасев, НА. Киселев И.В. Сабинина,

Ю.Г. Сидоров, С.И. Стенин. Двошшкование в пленках CdTe (111) на подложках GaAs(lOO). -Доклады АН, 1У89, т.304, № 3, с.604-607.

4. I.V. Sabinina, А.К. Gutakovski, T.I. Milenov, N.V. Lyakh, Yu.G. Sidorov, M.M. Gospodinov. Melt Growth of CdTe Crystals and Transmission Electron Microscopic Investigation of their Grain Boundaries.- Cryst Res.Technol., 1991, v.26, n.8, p. 967-972.

5. I.V. Sabinina, A.K. Gutakovsky, VJ). Kuzmin, Yu.G. Sidorov. Defect formation during MBE growth ' of CdTe(lll). - Phys.stat.soL (a), 1991, v.126, p.181-188.

6. I.V. Sabinina and A-K. Gutakovsky. Preparation of ТЕМ samples from compound semiconductors by chemomechanical.polishing. - Ultrainicroscopy, 1992, v.45, p. 411-415.

7. E.A. Милохип, B.B. Калинин, В.Д. Кузьмин, И.В. Сабшгана, Ю.Г. Сидоров, С.А. Дворецкий. Фотолюминесценция пленок (lll)CdTe, выращенных на (100) GaAs методом молекулярно-лучевой эпитакош. - ФТТ; 1991.Т.ЗЗ, С.П55-1160!

8. I.V. Sabinina, АК. Gutakovsky, Yu.G. Sidorov, S.A. Dvorctsky, V.D. Kuzmin. Defect formation during growth of CdTe(lll) and HgCdTe films by molccular beam epitaxy. - J. Cryst Growth., 1992, v. 117, № 1-4, p. 238-243.

9. Ю.Г. Сидоров, B.C. Варавин, CA. Дворецкий, В.И. Либермап, II.II. Михайлов, И.В, Сабинина, М.В. Якушев. Рост пленок и дефектообразование при молскулярно-лучевой эпитаксии HgCdTe. - В сб.: Полупроводники. - ВО "Наука", 1995, с.212-215.

10. А.К. Гутаковский, С.А Дворецкий, И.С. Иванов, И.В. Сабипина, Ю.Г. Сидоров. Влияние ориентации подножки на образование дефектов структуры в пленках HgCdTe. —В сб.: Полупроводники. - ВО "Паука", 1995, С.266-267.

11. Ю.Г.Сидоров, B.C. Варавин, С.А-Дворсцкий, В.И. Либерман, Н.Н.Михайлов, И.В. Сабипина, М.В.Яхушев. Рост пленок и дефектообразование В HgCdTe при молекулярно-лучевой эпитаксии. - Рост кристаллов, 1995, т.20, с.45-56.

12. Yu.G. Sidorov, V.S. Varavin, S.A. Dvoretsky, V.I. Liberman, N.N. Mikhailov, I.V. Sabinina, M.V. Yakushev. Growth and defect formation in Cd*Ugi_xTe films during molecular beam epitaxy. -Growth of Crystals, 1996, v.20, p. 35-45.

13. П.А. Бахтин, B.C. Варавин, C.A. Дворецкий, А.Ф. Кравченко, A.B. Латышев, H.H. Михайлов, И.В. Сабинина, Ю.Г. Сидоров, М.В. Якушев. Анизотропия проводимости пленок CdxHgt. хТе с периодическим микрорельефом поверхности, выращенных методом молекулярно-лучевой эшггаксии.- Автометрия, 2002, №2, с.83-91.

14. П.А. Бахтин, B.C. Варавин, С.А. Дворецкий, А.Ф. Кравченко, AB. Латышев, H.H. Михайлов, И.В.Сабшшна, Ю.Г. Сидоров. Самопроизвольное формирование периодической наноструктуры с модуляцией состава в пленках CdxHgi-xTe.- Физика и техника полупроводников, 2003, т.37, в. 11, с.1369-1373.

15. H.H. Михайлов, Р.Н. Смирнов, С.А. Дворецкий, Ю.Г. Сидоров, В.А. Швец, Е.В. Спесивцев,

C.B. Рыхлицкий, П.А- Бахтин, В.С.Варавин, А.Ф. Кравченко, A.B. Латышев, И.В.Сабинина,

i

М.В. Якушев. Выращивание структур CdxHgi.xTe с горизонтальным и вертикальным расположением нанослоев методом МЛЭ.- "Нанотехнологии в полупроводниковой электронике" п/р А.Л.Асеева, Новосибирск 2004, стр.13-33.

16. M.V.Yakushev, A.Babenko, D. Ikusov, V.A. Kartashov, N.N. Mikhailov, I.V.Sabimna, Yu.G.Sidorov, V.V.Vasiliev. V-defects at MBB MCT heteroepitaxy on GaAs(310) and Si(310) substrates. -Proc. SPIE., 2005, Vol. 59, p. 400-409.

17. I.V.Sabimna, A.K.. Gutakovsky, Yu.G.Sidorov, A.V.Latyshev. Nature of V-shaped defects in HgCdTe epilayers grown by molecular beam epitaxy. - J. Crystal Growth, 2005, v. 274, p. 339-346.

18. И.В.Сабинина, А.К.Гутаковский, Ю.Г. Сидоров, А.В.Латышев. Образование прорастающих дефектов при молекулярно-лучевой эпитахсии CdHgTe.- Поверхность, 2005, №11, с.б-11.

19. И.В.Сабинииа, А.К.Гутаковский, Ю.Г. Сидоров, В.С.Варавин, М.В.Якушев, А.ВЛатышев. Наблюдение антифазных домеиов в пленках Cd xHg i-xTe на кремнии методом фазового контраста в атомно-силовой микроскопии. - Письма в.ЖЭТФ,2005, т.82, вып.5, с.326-330.

Сабинина Ирина Викторовна ' ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ В ПЛЁНКАХ Сдх Не Те, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ

Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата физихо-математичесхих ваук. Подписано а печать 09.10.2006. Заказ № 99 . Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Типография Института катализа им, Г.К. Борескова СО РАН

Введение.

1. Дефектообразование в эпитаксиальных плёнках А1^^ Литературный обзор.

1.1. Дефекты структуры в гетероэпитаксиальных плёнках A"BVI.

1.2. Особенности дефектов структуры в гетероэпитаксиальных плёнках CdxHgi.xTe выращенных методом МЛЭ.

1.3. Исследование морфологии поверхности эпитаксиальных плёнок.

1.3.1. Самопроизвольное формирование периодического микрорельефа при гетероэпитаксиальном росте и связанная с ним латеральная модуляция состава.JU

1.3.2. Влияние упругих напряжений на формирование латеральной модуляции состава.

1.3.3. Влияние сурфактантов на формирование латеральной модуляции состава.

Выводы и постановка задач.

2. Методы исследования структуры и морфологии плёнок CdxHgl.xTe.

2.1. Просвечивающая электронная микроскопия - основной метод исследования дефектов структуры.

Ф 2.1.1. Дифракционный анализ.

2.1.2. Стереоскопический метод.

2.1.3. Микродифракция.

2.2. Высокоразрешающая электронная микроскопия.

2.3. Препарирование объектов для просвечивающей электронной микроскопии.

2.3.1. Изготовление планарных фольг.

2.3.2. Изготовление поперечных срезов.

2.4. Атомно - силовая микроскопия.

2.4.1. Основные принципы метода атомно- силовой микроскопии.

2.4.2. Силы взаимодействия между поверхностью и острием зонда.

2.4.3. Методы работы атомно-силового микроскопа.

2.4.4. Фазовый контраст в полуконтактном режиме.

Твёрдые растворы кадмий-ртуть-теллур CdxHgi.xTe являются базовым материалом для создания инфракрасных фотоприемников с предельными обнаружитель-ными способностями в широком диапазоне инфракрасного спектра. Число элементов в фотоприёмных матрицах на основе CdxHgi.xTe превысило миллион и предполагается дальнейшее увеличение числа элементов в матрицах.

Необходимо развитие технологии производства плёнок CdxHgi.xTe большой площади, с высокой однородностью и высокого структурного совершенства. Молеку-лярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) обладает рядом преимуществ перед другими методами выращивания плёнок CdxHgi.xTe. Это контроль процесса в реальном времени и возможность выращивания многослойных структур; низкая температура выращивания, что обеспечивает резкость гетерограниц и низкое фоновое легирование; но прежде всего - возможность использования разнообразных «альтернативных подложек» большого диаметра, что абсолютно необходимо для производства матриц большого формата. Основная проблема производства эпитаксиальных структур CdxHgi.xTe вызвана тем, что согласованные по параметру решетки с CdxHg!.xTe подложки из соединений AnBVI, вследствие трудностей технологии их производства, ограничены по размерам, дороги и имеют низкую механическую прочность.

Альтернативные подложки, решая проблему производства эпитаксиальных структур CdxHgixTe большой площади, создают проблему получения пленок CdxHgi.xTe высокого структурного совершенства. Наиболее привлекательными материалами для альтернативных подложек являются арсенид галлия и особенно кремний. Эти материалы производятся в больших количествах, кристаллы их имеют высокое структурное совершенство, большие размеры и относительно невысокую стоимость. Однако по параметру решетки они сильно отличаются от CdxHgixTe - арсенид галлия на 13,6%, а кремний - более чем на 19%, что неизбежно приводит к образованию большого количества дислокаций несоответствия и связанных с ними прорастающих дислокаций. Кроме того, эти материалы не изоэлектронны с CdxHgi.xTe, что может приводить к образованию промежуточных соединений на гетерогранице. Кремний является одноатомным полупроводником в отличие от CdxHgi.xTe, что создает возможность формирования антифазных доменов при эпитаксии CdxHgixTe. Низкая температура процесса МЛЭ CdxHgi.xTe а также низкая энергия дефекта упаковки в материалах AnBVI способствуют образованию разнообразных, больших по размеру дефектов структуры. Помимо дислокаций, микродвойников и дефектов упаковки в плёнках МЛЭ CdxHgixTe наблюдаются особенные прорастающие макродефекты, известные как «поверхностные кратеры» или V- дефекты, а при гетероэпитак-сии CdxHgixTe на подложках из кремния возможно формирование антифазных доменов.

Структурные дефекты приводят к ухудшению параметров изготавливаемых из них полупроводниковых приборов. Для решения проблемы производства высококачественных эпитаксиальных структур CdxHgixTe методом МЛЭ, пригодных для изготовления приборов, актуальной является задача исследования механизмов образования дефектов структуры в пленках CdxHgixTe и буферных слоях между альтернативными подожками и пленками CdxHgj.xTe и поиск путей подавления процессов образования дефектов структуры. Механизм формирования V- дефектов, а также их кристаллографические характеристики не достаточно изучены. Спорными являются вопросы, касающиеся механизмов зарождения, разрастания и сокращения микродвойников и дефектов упаковки в пленках CdxHgi.xTe. Не изучены вопросы, касающиеся выявления и наблюдения антифазных доменов в пленках, выращенных на кремнии.

Целью работы является исследование механизмов формирования дефектов структуры в гетероэпитаксиальных плёнках твердых растворов CdxHgixTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, направленное на улучшение их структурного совершенства.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Разработка технологии приготовления образцов для исследования поперечного сечения и приповерхностной области гетероструктур методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, базирующейся на локальной химико-механической полировке и позволяющей получать предельно тонкие (несколько сотен ангстрем) слои без артефактов ионного травления.

2. Исследование пространственного распределения и параметров дефектов структуры в плёнках методами просвечивающей электронной микроскопии.

3. Исследование микроморфологии поверхности плёнок методом атомно-силовой микроскопии.

Исследовались гетероструктуры CdxHg)xTe/CdTe/ZnTe, выращенные на подложках из GaAs и Si, следующих ориентаций: (111), (211)В, (301). Гетероструктуры выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии на установках «Катунь» и

Обь» в ИФП СО РАН.

Научная новизна работы.

1. Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование структуры микродвойниковых ламелей в пленках CdTe ориентации (111). Показано, что причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей является образование островков в двойниковом положении. Обнаружены сетки частичных дислокаций в плоскости роста (111), представляющие собой ступени на двойниковых границах.

2. Обнаружена анизотропия в распределении микродвойников и дефектов упаковки относительно ортогональных кристаллографических направлений <110> в пленках CdxHgi.xTe(301) и установлено их гетерогенное зарождение на поверхности подложки кремния.

3. Методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения обнаружено присутствие элементарного теллура вдоль макроступеней на поверхности роста пленок CdxHgixTe, выращенных методом МЛЭ в неоптимальных условиях: высокая температура подложки и/или низкое давление паров ртути.

4. Впервые исследована микроструктура V- дефектов в пленках CdxHgi.xTe(301) на последовательных стадиях их формирования методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии. Определены кристаллографические характеристики и механизм образования V- дефектов. Установлено, что основной причиной формирования V-дефектов является образование фазы элементарного теллура, существование которой термодинамически возможно в условиях МЛЭ CdxHgi.xTe.

5. Впервые продемонстрирована возможность использования фазового контраста в атомно-силовой микроскопии для получения адекватной информации о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки на поверхности пленок CdxHgi.xTe(301) на кремнии. 6. Методом атомно-силовой микроскопии на поверхности плёнок CdxHgi.xTe (301) обнаружен микрорельеф, представляющий собой упорядоченную периодическую систему макроступеней высотой до 5 нм с периодом 100-150 нм. Установлено, что когда направление макроступеней приближается к направлению [010], в плёнках CdxHgixTe наблюдаются анизотропия проводимости, аномалии спектров пропускания и спектров фоточувствительности, которые объясняются латеральной модуляцией состава в направлении [-103] перпендикулярном направлению линий рельефа.

Практическая значимость работы

Создана методика приготовления высококачественных тонких пленок в плоскостях параллельных и перпендикулярных поверхности роста гетероструктуры для исследования в просвечивающем электронном микроскопе. Методика приготовления образцов основана на локальной химико-механической полировке без использования ионного травления, что особенно важно для соединений AUBVI, в которых облучение ионами приводит к образованию структурных дефектов. Методика позволяет получать тонкие (порядка сотни ангстрем) и большие по площади (несколько квадратных микрон) объекты без артефактов ионного травления.

Полученная в результате выполнения работы информация о механизмах формирования структурных дефектов в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии твердых растворов CdxHg]xTe, а также влиянии условий роста на микроморфологию поверхности пленок позволила оптимизировать условия получения гетероэпитаксиальных пленок и улучшить их структурное совершенство. Результаты данной работы были использованы при разработке технологии выращивания гетероструктур МЛЭ CdxHgi.xTe в рамках тем ИФП СО РАН: НИР «Вега», НИР «Альтернатива», НИР «Матрица-Х», НИР «Монолит», НИР «Прелюд», НИР «Прелюд-2», ОКР «Продукт».

На защиту выносятся следующие положения

1. Образование островков в двойниковом положении служит причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей при росте плёнок CdTe ориентации (111). Ступени на двойниковых границах создают сетки частичных дислокаций.

2. Микродвойники и дефекты упаковки, прорастающие в плёнки CdxHgj.xTe (301), гетерогенно зарождаются на поверхности подложки кремния. Имеет место анизотропия в распределении дефектов упаковки относительно ортогональных направлений <110>. Термический отжиг в парах Тег приводит к уничтожению дефектов упаковки.

3. Зарождение прорастающих V-дефектов в плёнках CdxHgixTe, выращиваемых методом МЛЭ, начинается с захвата избыточного теллура у макроступеней роста на возмущениях рельефа поверхности, наследуемых с поверхности буферного слоя. Захваченный теллур инициирует образование вертикальных стенок нарушенной структуры (центральная часть V-дефекта), формирующихся у ступеней по мере роста плёнки CdxHgi.xTe. Как зарождение, так и разрастание V-дефектов стимулируются неоптимальными условиями роста - высокой температурой подложки и/или низким давлением паров ртути.

4. Неоднородности свойств материала на поверхности плёнок CdxHgi.xTe(301) в местах выхода антифазных доменов и дефектов упаковки выявляются методом фазового контраста в атомно-силовой микроскопии, что позволяет получать адекватную информацию о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки на поверхности гетерострукгур CdxHgixTe /CdTe/ZnTe/Si.

5. При молекулярно-лучевой эпитаксии плёнок CdxHg1.xTe(301) наблюдается самопроизвольное формирование волнообразного периодического микрорельефа и связанной с ним латеральной модуляции состава в направлении перпендикулярном направлению линий рельефа. Разработана модель, в рамках которой движущей силой формирования волнообразного рельефа и связанных с ним неоднородностей состава являются упругие напряжения псевдоморфной плёнки CdxHgi.xTe на начальных стадиях роста.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключается в постановке задач исследований, в разработке и применении оригинальных методик препарирования образцов для просвечивающей электронной микроскопии, в проведении исследований микроструктуры и морфологии пленок методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, в анализе и интерпретации полученных результатов. На разных этапах работы участие в исследованиях принимали научные сотрудники различных подразделений ИФП СО РАН. Работы проводились с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации полученных совместно результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VII Всесоюзной конференции по росту кристаллов (г.Москва, 1988); на VI международной школе по росту кристаллов (г.Варна, Болгария, 1988); на V международной конференции по соединениям AnBVI (г.Окаяма, Япония, 1991); на Всесоюзной конференции по электронным материалам (г.Новосибирск, 1992); на Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и нано-электроника 2001" (г.Звенигород, Россия); на XVII и VIII конференциях по фотоэлектронике и приборам ночного видения (г. Москва, 2002, 2004); на симпозиуме Нанофизика и наноэлектроника (г. Нижний Новгород, 2005); на VI иVII Российских конференциях по физике полупроводников (г. Н.Новгород, 2001, г.Москва, 2005); на международном конгрессе по оптике и оптоэлектронике (г. Варшава, Польша, 2005); на XI национальной конференции по росту кристаллов (г. Москва, 2005); на XXI Российской конференции по электронной микроскопии (г. Черноголовка, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ. Список работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. В конце каждой главы приводится заключение по главе. Диссертация содержит 156 страниц текста, 43 рисунка, 3 таблицы и список литературы из 136 наименований.

Основные результаты и выводы диссертации

1. Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование структуры микродвойниковых ламелей в пленках CdTe (111) на арсениде галлия. Установлено, что появление островков в двойниковом положении является причиной зарождения, разрастания и сокращения двойниковых ламелей.

2. Обнаружена анизотропия в распределении микродвойников и дефектов упаковки относительно ортогональных кристаллографических направлений <110> в пленках CdxHgi.xTe(301) и установлено их гетерогенное зарождение на поверхности подложки кремния. Термический отжиг в парах Те2 приводит к уничтожению дефектов упаковки.

3. Исследована микроструктура V-дефектов в пленках CdxHgi.xTe(301) на последовательных стадиях их формирования методами ПЭМ, ПЭМВР и АСМ. Обнаружено присутствие элементарного теллура вдоль макроступеней на поверхности роста пленок. Предложен механизм формирования V-дефектов в пленках CdxHgixTe, в рамках которого зарождение V-дефектов начинается с захвата избыточного теллура у макроступеней роста на возмущениях рельефа поверхности, наследуемых с буферного слоя. Захваченный теллур инициирует образование вертикальных стенок нарушенной структуры - центральной части V-дефекта.

4. Установлено, что неоднородности свойств материала на поверхности пленок CdxHgi.xTe(301) в местах выхода антифазных границ и дефектов упаковки выявляются методом фазового контраста в атомно-силовой микроскопии, что позволяет получать адекватную информацию о плотности и характере распределения антифазных доменов и дефектов упаковки. Показано, что гетероструктура ZnTe/CdTe/CdxHgixTe может располагаться на поверхности Si в двух позициях, соответствующих двум антифазным доменам.

5. Методом атомно-силовой микроскопии на поверхности пленок CdxHgixTe(301) обнаружен микрорельеф представляющий собой упорядоченную периодическую систему макроступеней высотой до 5 нм с периодом 100-150 нм. Установлено, что когда направление макроступеней совпадает с направлением [010], в пленках CdxHgi.xTe наблюдается анизотропия проводимости и аномалии в спектрах пропускания и фотопроводимости.

6. Проведены расчеты напряжений в псевдоморфной пленке CdxHgixTe на начальных стадиях осаждения на CdTe, поверхностной энергии пленок CdxHgi.xTe различных ориентаций и критической толщины пленки, при которой вводятся дислокации несоответствия. В рамках предложенной модели движущей силой образования латеральной модуляции состава при росте CdxHgixTe является формирование рельефа и неоднородностей состава на начальных стадиях роста напряженной псевдоморфной пленки CdxHgi.xTe. На стационарной стадии роста возможно наследование этих неоднородностей при повышенных температурах роста, облегчающих поверхностную диффузию.

7. Разработана оригинальная методика приготовления высококачественных тонких фольг в плоскостях параллельных и перпендикулярных поверхности роста гетероструктуры для исследования в просвечивающем электронном микроскопе. Методика приготовления образцов основана на локальной химико-механической полировке без использования ионного травления, что особенно важно для соединений AnBVI, в которых при облучении ионами возможно образование структурных дефектов.

8. Полученная в результате выполнения работы информация о механизмах формирования структурных дефектов в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии твердых растворов CdxHgi.xTe, а также влиянии условий роста на микроморфологию поверхности пленок позволила оптимизировать условия получения гетероэпитаксиальных пленок и улучшить их структурное совершенством. Плотность V-дефектов, в

5 2 2 2 частности, была снижена с 10 см' до 2'10 см".

Заключение

Микрорельеф пленок МЛЭ CdxHgi.xTe формируется под влиянием условий роста и микроморфологии буферного слоя. Особенности микроморфологии буферного слоя (ямки-холмики) наследуются в процессе роста пленки CdxHgi„xTe. При повышенных температурах роста на поверхности растущей пленки CdxHgi.xTe формируется регулярная система макроступеней высотой до 5нм с периодом 100-И 50нм. Локальное формирование макроступеней, ориентированных вдоль направления [010], стимулируется возмущениями рельефа поверхности буферного слоя (ямки-холмики). Вдоль локальных [010] участков макроступеней ПЭМВР обнаруживает преципитаты теллура. Таким образом, возмущения рельефа поверхности буферного слоя наследуются в процессе роста пленки CdxHgixTe и инициируют захват избыточного теллура макроступенями в неоптимальных условиях эпитаксии, приводя в результате к зарождению V-дефектов. В предельном случае высокой температуры роста макроступени ориентируются вдоль направления [010] на всей поверхности пленки. В пленках, морфология которых представляет систему ориентированных вдоль [010] направления макроступеней, наблюдается анизотропия электропроводимости и аномалии в спектрах пропускания и фоточувствительности.

Предлагается качественная модель, согласно которой анизотропия проводимости может быть обусловлена рассеянием носителей на потенциальных барьерах между нанослоями разного состава, расположенными вдоль направления роста, как показано на рисунке 5.19.

Проведены расчеты упругих напряжений в псевдоморфной пленке CdxHgi.xTe на начальных стадиях осаждения на CdTe, поверхностной энергии пленок CdxHgjxTe различных ориентаций и критической толщины пленки для введения дислокаций несоответствия. Для поверхности (301) отсутствует основная причина, препятствующая огрублению сингулярных поверхностей - образование новых ступеней. Поэтому следует ожидать, что возникающие упругие напряжения в псевдоморфной пленке CdxHgixTe достаточны для формирования периодического рельефа с неравномерным распределением по поверхности пленки параметра решетки. Неравномерность распределения параметра решетки пленки по поверхности вызовет латеральную неоднородность состава в последующих осаждаемых слоях CdxHgixTe при достаточной диффузионной подвижности осаждаемых компонентов по поверхности.

Движущей силой образования латеральной модуляции состава в процессе роста CdxHgj.xTe является формирование волнообразного рельефа и связанных с ним неоднородностей состава на начальных стадиях роста напряженной псевдоморфной пленки CdxHg!.xTe и наследование этих неоднородностей на стационарной стадии роста при повышенных температурах роста, облегчающих поверхностную диффузию.

1. Zhang X.F., Becker С R., Zhang Н., Не L. Investigation of a short-period (001) HgTe-Hg06Cd04Te superlattice by transmission electron microscopy. Semicond. Sci. Technol. 1994. V. 9. P. 2217-2223.

2. Varavin V.S, Dvoretsky S.A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Sidorov Yu.G. Molecular beam epitaxy of high quality Hgi xCdxTe films with control of the composition distribution -J Cryst Growth. 1996. V. 159 P. 1161-1166.

3. Takeuchi S., Suzuki K., Maeda K., Iwanaga H Stacking-fault energy of II-VI com-K pounds. Phil Mag (a). 1984. V. 50, N 2. P. 171-178.

4. Szilagyi A , Grimbergen M.N. Consequences of misfit and threading dislocations on PV device design J Vac Sci. Technol. 1986. V. A4. P. 2201-2209.

5. Zhao L.J., Speck J S., Rajavel R., Jensen J., Leonard D., Strand Т., Hamilton W. Reactive removal of misfit dislocations from InGaAs on GaAs by lateral oxidation. J. Electron. Mater. 2000. V. 29. P. 732.

6. Yang В., Xin Y , Rujirawat S., Browning N.D , Sivananthan S. Molecular beam epitaxial growth and structural properties of HgCdTe layers on CdTe(211)B/Si(211) substrates J. Appl Phys. 2000. V. 88. P. 115

7. Zandian M., Goo F ТЕМ investigation of defects in arsenic doped layers grown in-situbyMBE J Electron Mater 2001. V. 30. P. 623.

8. Koestner RJ, Schaake H.F. Molecular-beam epitaxial growth of CdTe(112) on » Si(l 12) substrates J. Vac. Sci. Technol. 1988 V. A6. P. 2834.

9. Kawano M., Oda N, Sasaki Т., Ichihashi T, Iijima S., Kanno Т., Saga M. Twin-formation mechanisms for HgCdTe epilayers.-J. Cryst. Growth. 1992. V. 117. P. 171.

10. Arias J.M., Zandian M., Bajaj J., Pasko J.G., Bululac L.O., Shin S.H., Dewames R.E. Molecular Beam Epitaxy HgCdTe Growth-Induced Void Defects and Their Effect on Infrared Photodiodes J. Electron Mater. 1995. V. 24. P. 521-524.

11. Zandian M., Anas J.M., Bajaj J., Pasko J.G., Bubulac L.O., Dewames R.E. Origin of Void Defects in Hgi 4CdxTe Grown by Molecular Beam Epitaxy. J. Electron. Mater. 1995. V. 24 P. 1207-1210

12. Sidorov Yu.G., Varavm V S., Dvoretsky S.A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Sabin-^ ina I.V., Yakushev M.V. Growth and defect formation in CdHgTe films during molecular beam epitaxy Growth of Crystals. 1996. V. 20. P. 35-45.

13. Zhang LH., Summers С J A Study of Void Defects in Metalorganic Molecular-Beam Epitaxy Giown HgCdTe J Electron. Mater. 1998. V. 27. P. 634-639.

14. Chandra D., Shih H D., Aqariden F., Dat R., Gut/ler S., Bevan M.J., Orent T. Formation and Control of Defects During Molecular Beam Epitaxial Growth of HgCdTe. -J. Electron. Mater. 1998. V. 27. P. 640-647.

15. Chandra D., Aqariden F., Frazier J., Gutzler S., Orent Т., Shih H.D. Isolation and ь Control of Voids and Void-Hillocks during Molecular Beam Epitaxial Growth of

16. HgCdTe. J Electron. Matei 2000. V. 29. P. 887-892.

17. Piquette E.C , 7andian M , Edwall D.D., Arias J M. MBE Growth of HgCdTe Epi-layers with Reduced Visible Defect Densities Kinetics Considerations and Substrate Limitations. J.Electron. Mater 2001. V. 30. P 627-631.

18. Aqariden F., Shih H.D., Turner A.M., Liao P.K Defect Reduction in Hgi xCdxTe Grown by Molecular Beam Epitaxy on Cd(J %Zn0 04Te(211)B. J.Electron. Mater. 2001. V. 30. P. 794-796.

19. He L., Wu Y., Chen L., Wang S.L., Yu M.F , Qiao Y.M., Yang J.R., Li Y.J., Ding R.J., Zhang Q.Y Composition control and surface defects of MBE-grown HgCdTe. -J. Cryst. Growth. 2001. V. 227-228. P. 627-631.

20. Aoki Т., Smith D J., Chang Y , Zhao J., Badano G., Grem C., Sivananthan S. Mer-^ cury cadmium telluride/tellurium intergrowths in HgCdTe epilayers grown by molecular-beam epitaxy. Appl Phys Lett. 2003 V. 82. P. 2275-2277.

21. Schaake H.F., Tregilgas J.H , Lewis A.J., Everett P.M. Lattice defects in (Hg,Cd)Te: Investigations of their nature and evolution. J. Vac. Sci. Technol. 1983. V. Al. P. 1625.

22. De Puydt J.M., Haase M.A, Guha S. Room temperature II-VI lasers with 2,5 mA threshold. J. Cryst Growth. 1994. V. 138. P. 667-676.

23. Guha S., De Puydt J.M , Haase M.A. Degradation of II-VI based blue-green light emitters. Appl Phys Lett. 1993. V 63, N 23. P. 3107-3109.

24. Matthews J.W , Blakeslee A. E Defects in epitaxial multilayers. I. Misfit, disloca-4 tions.-J. Cryst.Growth 1974. V. 27. P. 118-125.

25. Cohen-Solal G, Bailly F., Barbe M. Critical thickness in heteroepitaxial growth of ^ zinc-blende semiconductor compounds. J. Cryst Growth. 1994. V. 138. P. 68-74.

26. Feuillet G., Ciocclo LM., Million A. at al. Interface structure of epitaxial ZnTe on (100)GaAs Microsc. Semicond. Mater. London- Inst. Phys. Conf., 1987. Ser. N 87. P.135-140.

27. Angelo G.E.,Gerberich W.W., Stobbs W.M. at al. The coherency loss microstructure at a CdTe/GaAs interface. Phil. Mag. Lett. 1993 V. 67, N 4. P. 2701-285.

28. Otsuka N., Kolod/iejskl L.A.,Gunshor R.L. at al. High-resolution electron microscope study of epitaxial CdTe-GaAs interfaces. Appl.Phys. Lett. 1985. V. 46, N 9.1. K P.860-862.

29. Schwartzman A.F., Sinclair R. Metastable and equilibrium defect structure of II-VI/GaAs interfaces J Electron. Mater. 1991. V 20, N 10. P. 805-814.

30. Tatarenko S., Cibert J., Saminadayar K. at al. Formation of the ZnTe/ (OOl)GaAs interface. J. Gryst. Growth. 1993 V. 127 P. 339-342.

31. Ayers J.E, Ghandhl S.K., Schowalter L.J. Threading dislocation densities in mismatched heteroepitaxial (001) semiconductors Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1991. V. 209. P 661-666

32. Chou C.T., Hutchison JL, Cherns D. at al. An ordered Ga2Te3 phase in the ZnTe/GaSb interface J Appl. Phys, 1993. V. 74, N 11. P. 6566-6570.

33. Kolodziejczyk M, Filz Т., Krost A., Richter W., Zahn D.R.T. The likelihood of III2—VI3-compound formation during epitaxial-growth of II—VI, on III—V-semiconductors J Cryst. Growth 1992. V. 117, N 1-4. P. 549-553.

34. Schaake H.F , Koestner R.J. Defect formation during MBE growth of HgTe on CdTe. J. Cryst. Growth 1988 V 86 P 452-459.

35. Браун П Д , Jloi инов Ю Ю , Дыороуз К. Формирование структурных дефектов в эпитаксиальныч слоях Zn'J е, выращенных на GaAs и GaSb. Материал, электрон. техн., получение и свойства Красноярск КГУ, 1998. с. 116-142.

36. Sivananthan S., Chu X , Reno J , Faurle J.P. Relation between crystallographic orientation and the condensation coefficients of HgCd, and Те during molecular-beam-epitaxial growth of Hg, xCdxTe and CdTe. J. Appl. Phys. 1986. V. 60, N 4. P. 13591363.

37. Gouws G.J., Muller R J , Bowclen R.S. The growth of various buffer layer structures p and their influence on the quality of (CdHg)Te epilayers. J.Cryst. Growth. 1993. V.130. P. 209-216.

38. Durose K., Russell G.J. Twinning in CdTe. J. Cryst.Growth. 1990. V. 101, N 1-4. P. 246-250.

39. Ernst F., Pirouz P. The formation mechanism of planar defects in compound semiconductors grown epitaxially on {100} silicon substrates. J.Mater.Res. 1989. V. 4. P. 834-842.

40. Cheng T.T., Wei X.L., Aindow M., Jones LP. Deformation microtwinning in het-i eroepitaxial films on offcut (001) substrates. Microsc. Semicond. Mater. Oxford:1.st. Phys. Conf., 1995. Ser. N 146. P. 305-308

41. Brown P.D., Russell G.J., Woods J. Anisotropic defect distribution in ZnSe/ZnS epitaxial layers grown by metalorganic vapor-phase epitaxy on (001) oriented GaAs. -J. Appl. Phys. 1989. V. 66, N 1 P. 129-136.

42. Farrow R.F.C., Jones G.R.,Williams G.M., Young I.M. Molecular beam epitaxial growth of high structural perfection, heteroepitaxial CdTe films on InSb (001). -Appl. Phys. Lett 1981. V. 39, P 954-956.

43. Aoki Т., Chang Y , Badano G , Zhao J., Grein C., Sivananthan S., Smith David J. Defect characterization for epitaxial HgCdTe alloys by electron microscopy. J. Cryst. Growth. 2004 V. 265 P. 224-234.

44. Rhiger D R., Peterson J M , Tmerson R.M., Gordon E.E., Sen S., Chen Y., Dudley M. Investigation of the Cross-Hatch Pattern and Localized Defects in Epitaxial HgCdTe. -J. Electron Mater 1998. V 27. P. 615-623.

45. Aoki Т., Chang Y , Zhao J., Badano G., Grein C., Sivananthan S., Smith D.J. Elec-^ tron Microscopy of Surface-Crater Defects on HgCdTe/CdZnTe(211)B Epilayers

46. Grown by Molecular-Bcam Epitaxy J. Electron Mater. 2003. V. 32. P. 703-709.

47. Almeida L.A., Chen Y.P., Faune J.P., Sivananthan S., Smith D.J., Tsen S.-C.Y. Growth of High Quality CdTe on Si Substrates by Molecular Beam Epitaxy. J. Electron. Mater. 1996. V 25. 1402-1405.

48. Rujirawat S, Almeida L A., Chen Y.P., Sivananthan S , Smith D.J. High quality large-area CdTe(211)B on Si(211) grown by molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett. 1997. V. 71. P 1810-1812

49. Rujirawat S., Smith D.J, Faurie J.P., Neu G., Nathan V., Sivananthan S. Microstructural and Optical Characterization of CdTe(21 l)B/ZnTe/Si(211) Grown by Molecular Beam Epitaxy J Electron. Mater. 1998. V. 27. P. 1047-1052.

50. Rujirawat S., Xin Y, Browning N.D., Sivananthan S. CdTe (111)B grown on Si (111) substrates by MBE Appl Phys. Lett. 1999. V. 74. P. 2346-2348.

51. De Lyon T.J., Johnson S M., Cockrum C.A., Wu O.K., Hamilton W.J., Kamath G.S. CdZnTe on Si(001) and Si(l 12) Direct MBE Growth for Large-Area HgCdTe Infrared Focal-Plane Array Applications. J. Electrochem. Soc. 1994. V. 141, N 10, P. 2888-2892.

52. Sporken R., Chen Y.P., Sivananthan S, Lange M D., Faurie J.P. Current status of molecular-beam epitaxy. J. Vac Sci. Technol. 1992. V. B10. P. 1405.

53. Миронов В. Jl. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера, 2004. 86 с.

54. Saint Jean М., Hudlet S., Guthmann С., Berger J. Van-der Waals and capacitive forces in atomic force microscopies. J. Appl. Phys. 1999. V. 86, N 9. P. 5245-5248.

55. Kosolobov S S , Nasimov D A , Sheglov D.V., Rodyakina E.E., Latyshev A.V. Atomic force nncioscopy of silicon stepped surface Phys. Low-Dim. Struct. 2002. V. 5/6. P. 231-2394

56. Schelling С., Spnngholz G., Scyaffler F. Kinetic growth instabilities on vicinal Si (001) surfaces. Phys Rev. Lett 1999. V. 83, N 5. P. 995-998.

57. Schelling C., Spnngholz G., Scyaffler F. New kinetic growth instabilities in Si (001) homoepitaxy. Thin Solid Films 2000. V. 369. P. 1-4.

58. Apostolopoulos G , Herfort J., Daweritz L., Ploog K.H. Reentrant Mound formation in GaAs (001) homoepitaxy observed by ex situ Atomic Force Microscopy. Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84, N 15. P.3358-3361.

59. Phang Y.H., Teichert C., Lagally M.G., Peticolos L.J., Bean J.C., Kasper E. Correlated interfacial-roughness anisotropy in Si. xGex/Si superlattices. Phys. Rev. B.r 1994. V. 50, N 19 P. 14435-14445.

60. Liu F., Lagally M.G. Self- organized nanoscale structures in Si/Ge films. Surface Science. 1997. V. 386. P. 169-181

61. Guyer J.E., Barnett S A., Voorhees P.W. Morfological evolution of In0 26Gao 74AS grown under compression on GaAs (001) and under tension on InP (001). J. Cryst. Growth. 2000. V. 217 P. 1-12.

62. Tersoff J. Step-Bunching Instability of Vicinal Surfaces under Stress. Phys. Rev. Lett. 1995. V. 75. P. 2730-2733.

63. Guyer J.E., Voorhees P.W. Morphological Stability and Compositional Uniformity of Alloy Thin Films. J. Cryst. Growth. 1998. V 187. P. 150-160.

64. Lee R.T., Fetzer С M., Jun S.W , Champan D.C., Shurtleff J.K., Stringfellow G.B., Ok Y.W., Seong T.Y. Enhencement of compositional modulation in GalnP epilayers by the addition of surfactants during organometallic vapor phase epitaxy growth. J.N

65. Cryst. Growth 2001. V. 233. P. 490-502.

66. Берт H.A Bepi H.A , Вавилове! Л.С., Ипагова И.П., Капитонов B.A., Мурашова А.В., Пихтин П.А., Ситникова А.А., Тарасов И.С., Щукин В.А. Спонтанно формирующиеся периодические InGaAsP-структуры с модулированным составом. -ФТП. 1999. Т 33. №5. с. 544-549.

67. Ishibaski Т., Kurihara К., Nishi К., Suzuki Т. Observation of Triple-Period-A Type Atomic Ordering in Sb-Doped Ga()5Ino5P Alloys. Jpn. J. Appl. Phys. 2000. V. 39. P 126.

68. Follstaedt D.M., Twesten R.D., Mirecki Millunchick J., Lee S.R., Jones E.D., Ahren-kiel S.P., Zhang Y., Mascarenhas A. Spontaneous lateral composition modulation in InAlAs and InGaAs short-period superlattices. Physica E. 1998. V. 2. P. 325-329.

69. Guyer J.E., P.W. Voorhees. Morphological Stability and Compositional Uniformity of Alloy Thin Films. Phys. Rev (b) 1996. V. 54, N 11. P. 710.

70. Glas F., Thermodynamics of a sliessed alloy with a free surface: Coupling between the morphological and compositional instabilities. Phys. Rev. 1997. V. B55, P. 11277-11286.

71. Walther Т., Humphreys С J., Cullis A. G. Observation of vertical and lateral Ge segregation in thin undulating SiGe layers on Si by electron energy-loss spectroscopy. -Appl. Phys. Lett. 1997 V. 71. P 809-811.

72. Ponchet A., Rocher A., Emery J -Y., Starck C., Goldstein L. Lateral modulations in zero-net-strained GalnAsP multilayers grown by gas source molecular-beam epitaxy. J. Appl. Phys 1993. V. 74. P. 3778-3782.

73. Okada Т., Weatherly G.C, McComb D.W. Growth of strained InGaAs layers on InP substrates.-J. Appl. Phys. 1997 V 81, P. 2185-2196.

74. Krapf P., Robach Y., Gendry M., Porte L. Role of the step curvature in the stabilization of coherently strained epitaxial structures. Phys. Rev. 1997. V. B55, P. 10229-10232.

75. Chou S.T., Hsieh K.C., Cheng K. Y., Chou L.J. Growth of GaxIn,.x lateral-layer ordering process. J. Vac. Sci. Technol (b). 1995. V. 13. P. 650.

76. Nosho B.Z., Bennett B.R., Whitman L J. Spontaneous growth of an InAs nanowire lattice in an InAs/GaSb superlattice. Appl Phys. Lett. 2002. V. 81, N 23. P. 44524454.

77. Хирш П., Хови А., Николсон P , Пэшли Д., Уэлан М. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М : Мир, 1968. 574 с.

78. Амелинкс С. Методы прямого наблюдения дислокаций. М.: Мир, 1968. 440 с.

79. Утевский JIM. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия. 1973. 583 с.

80. Григорьев С.М., Косевич В.М и др. Электронномикроскопические изображения дислокаций и дефектов упаковки. М.: Наука, 1976. 224 с.

81. Томас Г., Гориндж М Дж. Просиечивающая элекгронная микроскопия материалов. под ред. Вайнштейна Б.К М.: Наука, 1983. 316 с.

82. Bakker Н., Blceker A., Mul P. HRTEM Imaging of Atoms at Sub-Angstrom Resolution. Ultramicroscopy. 1996. V 64. P. 17-34.

83. Спенс Дж. Экспериментальная злектронная микроскопия высокого разрешения, под ред. Рожанского В.Н. М.: Наука, 1986.

84. Reimer L. Transmission Electron Microscopy. Springer-Verlag: Springer Series in Optical Sciencc, 1984. V. 36

85. Каули Дж. Фишка дифракции подред Пинскера З.Г. М.-Мир, 1979.

86. Glaisner R.W , Spargo А.Е., Smith D J A theoretical, analysis of HREM imaging for tetrahedral semiconductors. Ultiamicroscopy. 1989. V. 27. P. 117-127.

87. Saxton W.O., Smith D.J. The realization of atomic resolution with the electron microscope. Ultramicroscopy. 1985. V 18. P. 39-45.

88. Mobus G. Retrieval of crystal dcfect structures from HREM images by simulated evolution I. Basic technique. Ultramicroscopy. 1996. V. 65. P. 205-216.

89. Sabinina I.V., Gutakovsky A.K., Sidorov Yu.G., Latyshev A.V. Nature of V-shaped defects in HgCdTe epilayers grow n by molecular beam epitaxy. J. Crystal Growth. 2005. V. 274. P. 339-346.

90. Сабинина ИВ., Гутаковский А К., Сидоров Ю.Г., Латышев А.В. Образование прорастающих дефектов при молекулярпо-лучевой эпитаксии CdHgTe. Поверхность. 2005. № 11, с. 6-11.

91. Бударных В.И. , Гутаковский А.К., Дворецкий С.А., Карасев В.Ю., Киселев k Н.А., Сабинина И.В., Сидоров Ю.Г., Стенин С.И. Двойникование в пленках

92. CdTe (111) на подложках GaAs( 100).- Доклады АН 1989. т.304, № 3, с. 604-607.

93. Гутаковский А.К., Елисеев В М., Любинская P.M., Лях Н.В., Мардежов,А.С., Петренко И.П., Покровский Л Д , Сабинина И.В., Сидоров Ю.Г., Швец В.А. Исследование состояния поверхности CdTe Поверхность. 1988. № 9. с. 604-607.

94. Cullis A.G. Microscopy of Semiconducting Materials. Bristol: Inst. Phys. Conf. 1985. Ser. 76.

95. Рубанов C.B., Пинтус C.M., Г> 1аковский А.К. Изготовление поперечных срезов гетерофазных эпитаксиальных струк1ур для просвечивающей электронной микроскопии Приборы и 1ехника эксперимента. 1989. Т. 3. с. 190.

96. Cullis A.G., Chew N.G Formation and elimination of surface ion milling defects in cadmium tellunde, zinc sulphide and zinc selenide. Ultramicroscopy. 1985. V. 17. P. 203-212.

97. Wang C., Smith David J., Tobin S.,Parodos Т., Zhao Jun, Chang Y., Sivananthan S. Understanding ion-milling damage in Hg.xCdxTe epilayers. J. Vac. Sci. Technol. 2006. V. 24, N4. P. 995-1000.

98. Chew N.G., Gullis A.G. The preparation of transmission electron microscope specimens from compound semiconductors by ion milling. Ultramicroscopy. 1987. V. 23. P. 175-198.

99. Sabmina I.V , Gutakovsky A.K Preparation of ТЕМ samples from compound semiconductors by chemomechamcal polishing. Ultramicroscopy. 1992. V. 45. P. 411415.

100. Sabmina I.V , Gutakovsky A.K , Milenov T.I., Lyakh N.N., Sidorov Y.G., Gospodi-nov M.M. Melt-growth of CdTe crystals and transmission electron microscopic investigations of their grain boundaries. Cryst. Res. Technol. 1991. V. 26. P. 967-972.

101. Binning G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 1986. V. 56, N9. P. 930-933.

102. Sarid D. Scanning Force Microscopy. Oxford: Oxford University Press, 1994.

103. Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса. M: Паука, 1988 344 С.

104. Magonov S.N., Elings V., Whangbo М.Н. Phase imaging and stiffness in taping-^ mode atomic force microscopy. Surf. Sci., 1997. V. 375. L. 385-391.

105. Zhong Q., Inniss D., Elings V.B. Fractured polymer/silica fiber surface studied by tapping mode atomic force microscopy. Surf. Sci. 1993. V. 290. L. 688.

106. Cleveland J.P., Anczykowski В., Schmid E., Elings V. Energy dissipation in tapping-mode atomic force microscopy. Appl. Phys. Lett. 1998 V. 72. P. 2613-2615.

107. Anczykowski В., Gotsmann В, Fuchs H at al. Energy Dissipation in AFM and Atomic Loss Processes. Appl. Surf. Sci. 1999. V. 140. P. 376-382.

108. Сабинина И В., Гутаковский А.К., Сидоров Ю.Г., Варавин B.C., Якушев М.В., Латышев А.В. Наблюдение ашифазных доменов в пленках CdxHgi хТе на кремнии методом фазового контраст в атомно-силовой микроскопии. Письма в ЖЭТФ. 2005. т. 82, вып. 5. с. 326-330.

109. Faurie J.P., Hsu С., Sivananthan S., ChuX. CdTe-GaAs (100) interface: MBE growth, RHEED and XPS characterization. Surf. Sci. 1986. V. 168, N 1/3, P. 473482.

110. Ponce F.A., Anderson G.B, Ballmgall J.M. Interface structure in heteroepitaxial CdTe on GaAs (100). Surf. Sci 1986. V. 168, N 1/3. P. 564-570.

111. Милохин E А., Калинин В В , Кузьмин В Д., Сабинина И.В., Сидоров Ю.Г., Дворецкий С А. Фотолюминесценция пленок (11 l)CdTe, выращенных на (100) GaAs методом молекулярно-л) чевой эпитаксии.- ФТТ. 1991. т. 33, с. 1155-1160.

112. Сидоров Ю.Г., Варавин B.C., Дворецкий С.А., Либерман В.И., Михайлов Н.Н., Сабинина И.В., Якушев М.В. Рост пленок и дефектообразование в HgCdTe при молекулярно-лучевой эпитаксии. Рост кристаллов, 1995. т. 20. стр. 45-56.

113. Sabinina I.V., Gutakovskii А.К, Sidorov Yu.G., Kuzmin V.D. Defect formation during MBE Growth of CdTe (111). Phys. Stat. sol. (a). 1991. V. 126. P. 181-188.

114. Sabinina I.V., Gutakovskii A.K , Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A., Kuzmin V.D. Defect formation during growth of CdTe (111) and HgCdTe films by molecular beam epitaxy. J. Cryst. Growth. 1992 V 117. P. 238-243.

115. Hornstra J. Dislocations in the diamond lattice. J. Phys. Chem. Solids. 1958. V. 5. P. 129-141.

116. Чернов A.A. Современная кристаллография. M.: Москва. 1980. С. 3-63.

117. Dvoretsky S.A., Gutakovsky A.K, Karasev V.Yu., Kiselev N.A., Sabinina I.V., Sidorov Yu.G., Stenin S.I. Twinning in CdTe (111) films on (100) GaAs substrates. Inst. Phys. Conf., 1988. V. 2, N 93. P 407-408.

118. Gibert J., Gobil Y., Saminadayar K., Tatarenko S., Chmi A., Feuillet G., Le Si Dang, Ligeon E. Growth of (111) CdTe on tilted (001) GaAs. Appl. Phys. Lett. 1989. V. 54. P. 828-830.

119. Гутаковский A.K., Дворецкий C.A., Иванов И.С., Сабинина И.В., Сидоров Ю.Г. Влияние ориентации подложки на образование дефектов структуры в пленках HgCdTe. Труды конференции по электронным материалам. Новосибирск, 1992. с. 266-267.

120. Sidorov Yu.G., Yakushev МЛ., Pridachin D.N., Varavin V.S., Burdina L.D. The heteroepitaxy of II-VI compounds on the non-isovalent substrates (ZnTe/Si). Thin solid films. 2000. V. 367. P. 203-209.

121. Gutakovsky A.K., Katkov A.V , Katkov M.I., Pchelyakov O.P., Revenko M.A. Effect of Ga predeposition layer on the growth of GaAson vicinal Ge(0 0 1). J. Cryst. Growth. 1999. V. 201/202. P. 232-235.

122. Narayanan V., Mahajan S., Bachmann K.J., Woods V., Dietz N. Antiphase boundaries in GaP layers grown on (001) Si by chemical beam epitaxy. Acta Materialia. 2002. V. 50. P 1275-1287.

123. Yakushev M.V., Babenko A., Ikusov D., Kartashov V., Mikhailov N.N., Sabinina I.V., Sidorov Yu.G., Vasiliev V.V. Defects at MBE MCT heteroepitaxy on GaAs(301) and Si(301) substrates Proc. SPIE. 2005 V. 5957. P. 590-597.

124. Tardot A., Hamoudi A., Magnea N. Interdiffusion studies in CdTe/HgTe superlat-tices. Semicond. Sci. Technol. 1993. V. 8. P. 276-280.

125. Wei S.H., Ferreira L.G., Zunger A. First-principles calculation of temperature-composition phase diagrams of semiconductor alloys Phys. Rev. (b). 1990. V. 41, N 12. P. 8240.

126. Brebrick R.F., Su С -H., Liao P.-K. Conductors and Semimetals. ed. Willardson R.K. and Beer A.C. NY: Academic Press. 1983. V. 19.

127. Berger Paul R., Chang Kevin, Bhattacharya Pallab, Smgh Jasprit. Role of strain and growth conditions on the growth front profile of InxGa!xAs on GaAs during the pseudomorphic growth regime. Appl. Phys. Lett. 1988. V. 53. P. 684-686.

128. Leonard F., Desai R.C. Alloy decomposition and surface instabilities in thin films. -Phys. Rev. 1998. V. B57, P. 4805

129. Задумкин С H. Приближенный расчет поверхностной энергии некоторых полупроводников со структурой алмаза и цинковой обманки. ФТТ. 1960. т. 2, №5, с. 878-882.

130. Martrou D., Magnea N. Equilibrium shape of steps and islands on polar CdTe(OOl) surface: application to the preparation of self organized templates for growth of nanostructures Thin solid films. 2000. V. 367. P. 48-57.

131. Matthews J.W., Blakeslee A.E , Mader S. Use of misfit strain to remove dislocations from epitaxial thin films. Thin Solid Films. 1976. V. 33. P. 253-266.

132. Berding M.A., Nix W.D , Rhiger D.R., Sen S., Sheer A. Critical Thickness in the HgCdTe/CdZnTe System. J. Electron. Mater. 2000. V. 29. P 676-679.

133. Handbook of Chemistry and Physics. 74th edition London; Tokyo: CRC Press, 1993-94.P. 3050.