Диффузия атомов Ge и металлов, адсорбированных на поверхность кремния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Долбак Андрей Евгеньевич

ДИФФУЗИЯ АТОМОВ вс И МЕТАЛЛОВ, АДСОРБИРОВАННЫХ НА ПОВЕРХНОСТЬ КРЕМНИЯ

Специальность 01.04.07 (Физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

-2 ДЕН 2010

Новосибирск - 2010

004615025

Работа выполнена в Институте физики полупроводников им. A.B. Ржанова СО РАН.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Ольшанецкий Борис Зейликович.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Альперович Виталий Львович.

Защита состоится "21" декабря 2010 г. В 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.037.01 при Институте физики полупроводников

-им. А.В. Ржанова СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, пр. ак.

Лаврентьева, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников им. A.B. Ржанова СО РАН.

Автореферат разослан "?8"¿>je/HXc)/!%2010 г.

кандидат физико-математических наук, доцент Паршин Анатолий Сергеевич

Ведущая организация: Институт автоматики и

процессов управления ДВО РАН

Учёный секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследование физических процессов на поверхности стимулируется как научными, так и практическими интересами. Для решения вопросов катализа, адсорбции, роста плёнок необходимы исследования структуры и морфологии атомарно-чистых поверхностей, реконструкции поверхности, влияния на неё адсорбции инородных атомов, поверхностной диффузии. В одной из наиболее динамично развивающихся областей техники -микроэлектронике - дальнейший прогресс связан с увеличением степени интеграции и переходом к приборам, в которых используются квантово-размерные эффекты. Для создания объектов с квантово-размерными эффектами, а также тонких пленок с заданным составом, структурой и уровнем легирования применяется метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Формирование таких объектов определяется свойствами поверхности и процессами, происходящими на ней. Структура поверхности, наличие ступеней и особенности поверхностной диффузии адсорбированных атомов непосредственно влияют на процессы, протекающие при МЛЭ. Таким образом, изучение поверхностной диффузии является важной и актуальной задачей.

Несмотря на то, что диффузия адсорбированных атомов непосредственно влияет на процессы, происходящие при эпитаксии на поверхности кремния, большая часть работ, посвящённых исследованию диффузии, связана с поверхностями металлов. Число работ, связанных с исследованием диффузии на поверхности кремния, сравнительно немногочисленно. Так, установлено, что коэффициенты поверхностной диффузии золота и индия зависят от структуры поверхности [1, 2]. Изучена поверхностная диффузия элементов первой группы - калия, рубидия и цезия [3]. В то же время для большого числа элементов, которые интенсивно исследуются и используются в технологии, данные о поверхностной диффузии фрагментарны или полностью отсутствуют. Исследование диффузии адсорбированных атомов возможно большего числа элементов на поверхности кремния может способствовать установлению связи между механизмами и характеристиками диффузии и свойствами этих элементов.

Адсорбция атомов третьего элемента может приводить к изменению характеристик диффузии исследуемого элемента вплоть до смены её

механизма. Известно, что механизм роста ряда веществ на поверхности кремния в присутствии элементов, называемых сурфактантами, может изменяться. Этот эффект связывают с изменением подвижности атомов на поверхности, но количественные данные об этом в настоящее время отсутствуют.

В представляемой работе исследовалась диффузия атомов Ge, Sn, и Со вдоль сингулярных граней кремния, а так же влияние атомов Со, Fe на диффузию Ni, a Sn - на диффузию Ge и Си. Свойства этих веществ, такие, например, как растворимость и коэффициенты диффузии в объёме кремния, сильно различаются, что может оказывать существенное влияние, как на параметры, так и на механизмы диффузии их вдоль поверхности. Медь, дисилициды кобальта и никеля используются для создания контактов и проводников в микросхемах. В последнее время проводятся многочисленные исследования по росту объектов с квантово-размерными эффектами и пленок германия. При этом рост осуществляется в присутствии сурфактантов, одним из которых является олово.

Целью настоящей работы является исследование механизмов и параметров диффузии атомов Ge и металлов (Sn, Со) вдоль сингулярных граней кремния (111), (100) и (110), а также влияния на диффузию атомов Ge, Ni и Си предварительно адсорбированных атомов третьего элемента (Sn, Со, Fe).

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Получить диффузионные распределения Ge, Sn и Со на поверхностях Si(lll), Si(100) и Si(110). По виду распределений установить механизмы диффузии атомов.

2. Получить диффузионные распределения Ge и Си на поверхности Si(l 11) с адсорбированными атомами Sn. Установить механизмы и параметры диффузии атомов и провести сравнение их с тем, что было получено на чистой поверхности.

3. Получить диффузионные распределения Ni вдоль поверхности Si(lll) с предварительно адсорбированными атомами Со и Fe. Измерить концентрацию Ni на поверхности во время отжига. На основании полученных данных определить механизмы диффузии.

Методы исследования. Все эксперименты проводились в сверхвысоковакуумной установке. Исследования осуществлялись с помощью методов дифракции медленных электронов (ДМЭ) и электронной оже-спектроскопии (ЭОС).

Научная новизна:

1. Установлены механизмы диффузии атомов Ос по атомарно-чистой поверхности кремния (110), а 8п - по (111), (100) и (110). Диффузия атомов ве происходит по механизму случайного блуждания, а 8п - по механизму твердофазного растекания.

2. Впервые наблюдалось увеличение на несколько порядков коэффициентов диффузии ве на поверхности 81(111) с предварительно адсорбированными атомами Бп. Механизм диффузии при этом не изменился.

3. Обнаружено, что адсорбция атомов 8п на поверхность 81(111) уменьшает сегрегацию меди на поверхность и приводит к росту коэффициентов диффузии меди вдоль неё.

4. Обнаружено, что на поверхности 81(111) с адсорбированными атомами Со или Ре перенос атомов N1 вдоль поверхности происходит путём диффузии его через объём и сегрегации на поверхность не только при охлаждении образца, как это происходит на чистой поверхности, но и в процессе отжига. Диапазон температур, в котором методом ЭОС можно наблюдать диффузию, при этом расширяется в сторону низких температур.

5. Получены зависимости коэффициентов диффузии ве и 8п от температуры на атомарно-чистых поверхностях кремния (111), (100) и (110), а также ве - на поверхности 81(111) с предварительно адсорбированными атомами Эп. Установлены температурные зависимости эффективного коэффициента диффузии N1 вдоль поверхности 81(111) с адсорбированными атомами Со и Ре.

6. Впервые наблюдались поверхностные структуры -Лзх-Лз-Со на 81(111) и 5х8-Со и 2х1-Со на 81(110). Сделана оценка коэффициентов диффузии кобальта вдоль поверхностей 81(111), 81(100) и 81(110).

Практическая ценность:

1. Знание механизмов диффузии и температурных зависимостей коэффициентов диффузии ве и 8п на атомарно-чистых поверхностях кремния

(Ill), (100) и (110) позволяют создавать контролируемые латеральные концентрационные профили, использование которых возможно при создании новых приборов.

2. Используя данные, полученные при исследовании диффузии германия на поверхности Si(lll) с адсорбированными атомами Sn, можно управлять процессами формирования островков германия во время роста его на этой поверхности.

3. Адсорбция атомов Со или Fe приводит к изменению коэффициентов диффузии Ni, a Sn - коэффициентов диффузии Си вдоль поверхности Si(l 11), а также к изменению концентрационных профилей этих элементов на ней. Полученные данные могут быть использованы при создании приборов, основанных, например, на магнитных эффектах.

На защиту выносятся следующие положения :

1. Диффузия атомов Sn вдоль атомарно-чистых поверхностей кремния (111), (100), (110) осуществляется по механизму твердофазного растекания, а Ge вдоль (110) - по механизму случайного блуждания.

2. Адсорбция атомов Sn на поверхность Si(lll) приводит к увеличению коэффициентов диффузии атомов Ge и Си на несколько порядков величины.

3. Перенос атомов Ni вдоль поверхности Si(l 11) с адсорбированными атомами Со или Fe при температурах ниже 750°С происходит путём диффузии их через объём кремния и сегрегации на поверхность во время отжига.

4. При адсорбции атомов Со формируются ранее неизвестные поверхностные структуры: Vl3xVi3 на Si(lll), 5x8 и 2x1 на Si(110).

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключается в активном участии в постановке задач и определении способов их решения, анализе и интерпретации полученных результатов. Эксперименты по исследованию переноса атомов Ni вдоль поверхности Si(ll 1) с предварительно адсорбированными атомами Со или Fe, а так же обработка результатов в основном проводились соискателем. В остальных случаях эта часть работы осуществлялась соискателем единолично. Соавторы не возражают против использования в диссертации полученных совместно результатов.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ. Список работ приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения с выводами по диссертации и списка литературы. В конце каждой главы приводятся выводы по главе. Диссертационная работа содержит 155 страницы, 57 рисунков и список литературы из 140 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, формулируется цель работы и её задачи, приведены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая ценность работы, дана краткая аннотация диссертации.

В первой главе описаны основные понятия и обозначения. Представлен обзор данных литературы о структуре гладких сингулярных поверхностей кремния. Рассмотрены известные теоретические модели переноса вещества по поверхности, особенности поверхностной диффузии и влияние на неё атомов третьего элемента.

Вторая глава посвящена описанию основных принципов работы методов ДМЭ, ЭОС и их специфических особенностей. Описана процедура подготовки поверхностей кремния и методика эксперимента, которая заключается в создании источника атомов на атомарно-чистой поверхности кремния или поверхности с предварительно адсорбированными атомами третьего элемента. В качестве источника исследуемого вещества служит полоска с резкой границей, толщиной около 40 монослоёв (МС) и шириной несколько миллиметров. Описаны применявшиеся методы калибровки скорости осаждения веществ.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования диффузии атомов германия, свинца, олова, никеля, кобальта и меди вдоль сингулярных граней кремния. Описаны механизмы диффузии атомов этих элементов вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100).

Существует два основных механизма диффузии атомов по поверхности. Первый из них это диффузия по механизму случайного блуждания или "перекати-поле". Характерное для этого механизма концентрационное распределение представлено на рис. 1. Расчёт коэффициентов диффузии в этом

случае осуществляется с помощью выражения, описывающего одномерную диффузию невзаимодействующих между собой частиц из источника постоянной мощности при отсутствии десорбции этих частиц и диффузии их в объём кристалла [4]:

С{х,1) = С<:егГс^~, (1)

где х - расстояние от края источника атомов, Г - время отжига, С0 -концентрация атомов диффундирующего вещества вблизи источника при х=0, а О - коэффициент диффузии.

Другой механизм - твердофазное растекание или диффузия по механизму "развёртывающегося ковра" [5]. Такой механизм реализуется в том случае, когда под воздействием адсорбированных атомов на поверхности формируется новая поверхностная фаза, и коэффициент диффузии атомов вещества по ней много больше, чем по чистой поверхности. Перенос вещества вдоль поверхности осуществляется посредством диффузии атомов по сформировавшейся поверхностной фазе от источника к краю распределения. На краю распределения атомы, попадая на чистую поверхность, образуют поверхностную фазу, тем самым увеличивая площадь, занятую ею, и способствуя движению фронта распределения. Атомы вещества, входящие в поверхностную фазу, неподвижны и не участвуют в процессе диффузии. В этом случае концентрация атомов экспоненциально уменьшается от источника до края распространения поверхностной фазы, где она резко падает до нуля. Типичное концентрационное распределение показано на рис. 2. При расчёте коэффициентов диффузии использовалось выражение, описывающее движение границы распространения адсорбированных атомов, полученное для диффузии по механизму твёрдофазного растекания. Диффундирующие по поверхностной фазе атомы не взаимодействуют друг с другом, и источником этих атомов является источник постоянной мощности [6]:

Ш) = г4чш, (2)

где £ — расстояние от источника до границы распространения адсорбированных атомов, а q является решением уравнения:

где Ср - концентрация атомов диффундирующего вещества в поверхностной фазе, Са+Ср - концентрация вблизи источника при х=0.

Диффузия атомов германия по всем сингулярным граням кремния происходит по одному и тому же механизму - случайного блуждания. Типичное концентрационное распределение СоДх) приведено на рис. 1. Было показано, что диффузия германия в объём кремния не оказывает такого влияния на распределения ССе(х), при котором расчёт коэффициентов

диффузии Сс по

поверхности с

использованием выражения (1) был бы некорректен.

Рис. 1. Типичное

концентрационное распределение Сое(х), полученное на атомарно-чистой поверхности 51(111) после отжига при 750°С в течение 21 часа.

Зависимость коэффициента диффузии германия от температуры по поверхности 81(111) описывается выражением £>о<л7(7/ у =4 х 10бехр(-3,07±0,12 эВ/кТ) см2/с, по поверхности 81(100) - выражением ДсвЖг/ов/^З ,3 х 10~2ехр(-1,15±0,16 эВ/кТ) см2/с, а по поверхности 81(110) - О^щ/оу=1 ,7х 103ехр(-2,42±0,2 эВ/кТ) см2/с. Эти зависимости наблюдались в диапазонах температур 700-750°С, 675-750°С и 600-750°С соответственно.

В предыдущих наших исследованиях было установлено, что диффузия свинца вдоль поверхностей кремния осуществляется по механизму твердофазного растекания [7]. Коэффициенты диффузии атомов свинца вычисляются с помощью выражения (2). В диапазоне температур 100-300°С зависимость коэффициента диффузии РЬ по поверхности 81(111)-л/31 хТз-РЬ от температуры описывается выражением Ерь/з^ш)^*,/7-ръ=1,14х103ехр(-0,75±0,06 эВ/кТ) см2/с, по поверхности 81(100)-2><1-РЬ - выражением ОРЬщюо). 2*1-рь = 3,60х10"3ехр(-0,2±0,02 эВ/кТ) см2/с, а по поверхности 81(110)-4х2-РЬ -выражением Опщчоп^-рь"" 0,13ехр(-0,53±0,03 эВ/кТ) см2/с.

Результаты исследования диффузии олова вдоль сингулярных граней кремния показывают, что распространение олова, так же как и свинца, осуществляется по механизму твердофазного растекания. Типичное концентрационное распределение С$„(х) представлено на рис. 2. Коэффициенты

диффузии олова

рассчитывались с помощью выражения (2). Зависимость коэффициента диффузии олова по поверхности

Рис. 2. Типичное

концентрационное распределение Са,(х), полученное на атомарно-чистой поверхности 55(111) после отжига при 450°С в течение 5 минут.

81(111)—27зх2л/3-8П ОТ температуры описывается выражением Дм,у; / ^-з^з * 2 7з -эп^бДх 10"2ехр(-0,42±0,04 эВ/кТ) см2/с, по

-Бп - выражением 3|-л>=5,Зх10"2ехр(-

0,79±0,05 эВ/кТ) см2/с. Полученные зависимости наблюдались в диапазонах температур 350-700°С и 500-650°С_соответственно^На-Поверхностной-фазе-81(100)—5х1-8п концентрация олова уменьшается по мере удаления от источника не экспоненциально. Это, по-видимому, связано с зависимостью коэффициента диффузии от концентрации диффундирующих атомов. Для оценки коэффициентов диффузии атомов олова мы использовали выражение:

0 = (3)

где £ - положение фронта диффузии. В диапазоне температур 550-650°С зависимость коэффициента диффузии олова по поверхности 81(100)-5х1-8п описывается выражением 0^х^Ш№^<;„=5,8ехр(-1,16±0,15 эВАТ) см2/с.

Ранее нами было показано, что перенос никеля вдоль поверхностей кремния происходит путём диффузии его через объём кремния с последующей сегрегацией на поверхность во время охлаждения образца [8]. Сегрегация никеля на поверхность происходит из-за уменьшения растворимости его в

%

,,0 0,5 1,0 1,5 $2,0 м

(3 3

поверхности 110)— 1 _ ^

кремнии по мере охлаждения образца. Этот вывод сделан на основании того, что никель на поверхности во время отжига не наблюдается. Данный механизм подтверждается также тем фактом, что концентрационные распределения никеля на лицевой и тыльной сторонах образца, после прогрева его в течение определённого времени, подобны. Распределения, полученные на поверхности 81(111) с точностью не хуже ±15%, подчиняются выражению (1). Зависимость эффективного коэффициента диффузии никеля вдоль поверхности 81(111) в диапазоне температур 750-1050°С описывается выражением Д\мг71 о =2,4x10" Зехр(-0,32±0,06 эВ/кТ) см2/с. При температурах отжига меньше 750°С распределения С^,{х) наблюдать не удаётся, так как количество никеля, выходящего на поверхность в процессе охлаждения образца, становится меньше чувствительности метода ЭОС. Это связано с уменьшением растворимости никеля в объёме кремния при этих температурах.

Концентрационные распределения кобальта можно было наблюдать только после отжига при 1100°С. Концентрации кобальта на них незначительно превышали уровень шума и слабо менялись с изменением расстояния от края полоски. Дана оценка коэффициента диффузии кобальта для этой температуры отжига вдоль сингулярных поверхностей кремния с помощью выражения (3). Полученная таким образом величина была порядка 10"5 см2/сек на всех гранях. Установить механизм переноса кобальта вдоль поверхности, так как это было сделано при исследовании переноса никеля, не удаётся из-за того, что концентрации кобальта на концентрационных распределениях незначительно превышают уровень шума. Полученная нами оценочная величина коэффициента диффузии кобальта вдоль поверхности кремния совпадает с известными из литературы значениями коэффициента диффузии кобальта в объёме кремния Ю^-КУ4 см2/сек в диапазоне температур 1000—1300°С [9] и к2х10~5 см2/сек при 1100°С [10]. Таким образом, можно предположить, что перенос атомов кобальта вдоль поверхности осуществляется путем его диффузии через объём кремния и последующей сегрегации на поверхность, вызванной уменьшением растворимости кобальта в кремнии при охлаждении образца.

Построена диаграмма структур, формирующихся на поверхности 81(110) в зависимости от температуры отжига и количества адсорбированного кобальта. Впервые описаны поверхностные структуры 81(110)-5х8-Со и 81(110)-2х1-Со.

Ранее нами было установлено, что перенос меди вдоль поверхностей кремния происходит путём диффузии её через объём кремния с последующей сегрегацией на поверхность в процессе отжига образца [11]. Дана оценка коэффициентов диффузии меди с помощью выражения (3). В диапазоне температур 500-650°С зависимость эффективного коэффициента диффузии меди вдоль поверхности 81(111) от температуры описывается выражением Оси/$о,52* 103ехр(-1,77±0,21 эВ/кТ) см2/с, а вдоль поверхности 81(110) -выражением £"с-„/ж<7уо/= 1,56* 102ехр(-1,42±0,19 эВ/кТ) см2/с.

В четвёртой главе представлены результаты экспериментального исследования диффузии атомов германия, никеля и меди вдоль поверхности 81(111) с предварительно адсорбированными атомами олова, кобальта и железа.

Адсорбция атомов олова не приводит к изменению механизма диффузии германия. Диффузия атомов германия по поверхности 81(111)— 2л/з х 2л/з —Эп протекает по механизму случайного блуждания. Коэффициенты диффузии германия рассчитывались с помощью выражения (1). Расчёты показали, что величины коэффициентов диффузии германия на поверхности 81(1Н)-2л/Зх2л/3-8п по сравнению с величинами, полученными для чистой поверхности, в одном и том же диапазоне температур выросли более чем на три порядка. Это позволило расширить область наблюдения диффузии методом ЭОС в сторону меньших температур отжига. В диапазоне температур 300-650°С зависимость коэффициента диффузии германия по поверхности 81(111)- 2-Уз х 2л/3 -8п от температуры описывается выражением 2,/з х гЛ-&,=6,2ехр(-0,95±0,13 эВ/кТ) см2/с.

Адсорбция атомов кобальта на поверхность 81(111) приводит к тому, что концентрационные распределения Сц,{х) формируются при температурах отжига ниже 750°С. На чистой поверхности, как это было показано в третьей главе, концентрационные распределения при таких температурах не наблюдаются из-за уменьшения растворимости никеля в объёме кремния. Было установлено, что концентрации никеля на поверхности во время отжига и после охлаждения образца имеют близкие значения. Это возможно как в случае переноса вещества непосредственно по поверхности, так и путём диффузии его в объёме кремния и сегрегации на поверхность в процессе отжига. Для

определения механизма переноса никеля был проведён следующий эксперимент. Полоска никеля наносилась так, что между ней и участком поверхности с осаждённым кобальтом был участок чистой поверхности (рис. За). Т.к. диффузия никеля по чистой поверхности исключена, то на участок поверхности с адсорбированным кобальтом никель может попасть только через объём кремния. В результате отжига оказалось, что на участке чистой поверхности никеля нет. На поверхности же с адсорбированным кобальтом

сформировалось концентрационное распределение Сц,{х) (рис. 36), то есть перенос N1 происходит через объём кремния. Таким образом, распространение атомов никеля

Рис. 3. Диффузия атомов N1 вдоль поверхности $¡(111), когда область со структурой 51(111)-7х7-Со с покрытием Со в со- 0,4 МС находится на расстоянии 1,5 мм от полоски Ж а - схема эксперимента, б -концентрационное распределение Сщ(х), полученное после отжига при 640°С в течение 40 мин.

вдоль поверхности происходит путём диффузии их через объём кремния и сегрегации на поверхность не только во время остывания образца, как это происходит на чистой поверхности, но и в процессе отжига образца. На поверхность с адсорбированным кобальтом никель сегрегирует в течение всего отжига, что приводит к накоплению его на поверхности в количествах, превышающих чувствительность оже-спектрометра при температурах ниже 750сС. Сегрегация никеля на поверхность во время охлаждения образца также имеет место, но не оказывает заметного влияния на формирование распределения Сдг,(х). При температурах отжига выше 750°С количество никеля, сегрегирующего на поверхность во время охлаждения образца возрастает настолько, что вклад сегрегации в процессе отжига становится незначительным, и рассчитанные

С„,%

к.

10 15

X, мм

см2/с 10"

коэффициенты диффузии практически не отличаются от тех, что получены на чистой поверхности (рис. 4). Дана оценка эффективных коэффициентов диффузии никеля с помощью выражения (3). В диапазоне температур 500-700°С зависимость эффективного коэффициента диффузии никеля вдоль поверхности 81(111)—7><7—Со с покрытием Со 0со=0,4 МС от температуры описывается выражением .Одаь7(ш;со=1х 102ехр(-1,35±0,03 эВ/кТ) см2/с. Экстраполируя температурную зависимость эффективного коэффициента диффузии вдоль чистой поверхности в область температур меньше 750°С, можно сказать, что значения этих коэффициентов больше соответствующих значений эффективных коэффициентов диффузии вдоль поверхности с адсорбированным кобальтом. Эти отличия вызваны сегрегацией атомов никеля на поверхность с адсорбированным кобальтом.

Построена диаграмма структур, формирующихся на поверхности 81(111) в зависимости от температуры отжига и количества адсорбированного кобальта. Впервые описана поверхностная структура 81(111)—УГз х -Лз -Со.

Перенос атомов никеля вдоль поверхности 81(111) с предварительно адсорбированными атомами железа при температурах ниже 750°С происходит так же,

1000 900 800 700

600

т,°с

500

10ч

ю-

10"

—'—I—«-1—1 » 1----1 '■■■»-г

■

А оЧ

. V - $1(111)-7x7 • - 51(111)-7х7-Со, 0,4 МС о -51(111>1х1-Со,0,6МС * -81(Ш>7х7-Со,0,8МС

...... < _._1___1___

10

11

12 13

м4/т, к:1

как и вдоль поверхности с адсорбированным кобальтом

Рис. 4. Зависимости эффективных коэффициентов диффузии атомов № вдоль атомарно-чистой поверхности $¡(111) и вдоль поверхности с предварительно адсорбированными атомами Со от температуры.

- путём диффузии его через объём кремния с последующей сегрегацией на поверхность в процессе отжига образца. Механизм диффузии определялся с помощью эксперимента аналогичного эксперименту, представленному на рис 3. Дана оценка

эффективных коэффициентов диффузии никеля с помощью выражения (3). В отличие от поверхности с адсорбированным кобальтом, на поверхности с адсорбированным железом зависимость ЫОт(\/Т) не ложится на линию. Уменьшение эффективных коэффициентов диффузии при большей температуре может быть связано с формированием на поверхности 81(111)—7x7-Ре островков дисилицида железа, которые с увеличением температуры претерпевают переход а-РеЯ^ [12, 13]. Изменение состояния

островков может приводить к изменению коэффициента сегрегации никеля.

Формирование в результате адсорбции олова на поверхности 81(111) структуры 2л/Эх2л/з приводит к изменению вида диффузионных распределений ССи(х) по сравнению с видом распределений, полученных на чистой поверхности. Изменение заключается в уменьшении величины концентрации меди на поверхности более, чем на порядок. Одновременно с этим увеличивается длина распределения. Коэффициент диффузии меди вдоль поверхности можно оценить с помощью выражения (3). Рассчитанный таким образом коэффициент диффузии для температуры отжига 600°С имеет величину около 5*10^ см2/с. Эта величина превышает величину коэффициента диффузии меди вдоль чистой поверхности кремния, полученную при той же температуре отжига более, чем на порядок. Таким образом, адсорбция олова приводит к уменьшению сегрегации меди на поверхность и увеличению коэффициента диффузии её вдоль поверхности.

В заключении приводятся основные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлены механизмы диффузии инородных атомов вдоль чистых поверхностей 81(111), 81(100) и 81(110). Диффузия атомов Се и 8п осуществляется непосредственно по поверхности кремния. Диффузия Се происходит по механизму случайного блуждания, а 8п - по механизму твердофазного растекания. Получены температурные зависимости коэффициентов диффузии этих элементов. Сделана оценка коэффициентов диффузии кобальта вдоль поверхностей 81(111), 81(100) и 81(110).

2. Коэффициенты диффузии атомов Ge на поверхности Si(lll) с адсорбированными атомами Sn возрастают более, чем на четыре порядка при температурах отжига меньше 700°С. Механизм диффузии Ge при этом не изменяется. Получена температурная зависимость коэффициентов диффузии атомов Ge на этой поверхности.

3. Адсорбция атомов олова на поверхность Si(lll) приводит к уменьшению сегрегации меди на поверхность и увеличению коэффициента диффузии её вдоль поверхности.

4. Адсорбция атомов Со или Fe на поверхность Si(lll) приводит к тому, что перенос Ni вдоль поверхности осуществляется путём его диффузии через объём Si и сегрегации диффундирующих атомов на поверхность не только во время остывания образца, но и в процессе отжига. Диапазон температур, в котором методом ЭОС можно наблюдать диффузию, при этом расширяется в сторону низких температур. Получены температурные зависимости эффективных коэффициентов диффузии атомов Ni вдоль поверхности Si(lll) с адсорбированными атомами Со и Fe при температурах меньше 750°С, когда перенос Ni вдоль чистых поверхностей не наблюдается.

5. Обнаружены и описаны новые поверхностные структуры: Vl3 х %/Гз -Со на поверхности Si(l 11) и 5х8-Со, 2х1-Со на Si(l 10).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Долбак А.Е, Олыпанецкий Б.З., Тийс С.А. Взаимодействие кобальта с

чистыми поверхностями кремния (100) и (110). — Поверхность. 1996. N 11. С. 29-38.

2. Долбак А.Е, Олыианецкий Б.З., Тийс С.А., Жачук Р.А. Смена механизма

диффузии Ni на

поверхности Si(lll) при адсорбции атомов Со. - Письма ЖЭТФ. 1997. Т. 66, вып. 9. С. 611-614.

3. Dolbak А.Е., Olshanetsky B.Z., Zhachuk R.A. On Ni diffusion at Si(lll) surface

atFe coadsorption. - Physics of Low-Dimensional Structures. 1998. V. 9/10. P. 97-104.

4. Долбак А.Е, Олыпанецкий Б.З., Тийс С.А. О механизме переноса никеля

вдоль поверхности Si(lll) в присутствии адсорбированных атомов кобальта. - Письма ЖЭТФ. 1999. Т. 69, вып. 6. С. 423-425.

5. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А., Жачук Р.А. Поверхностная

диффузия Ni на Si(lll) при коадсорбции Со. - ФТТ. 1999. Т. 41, вып. 8. С.

1489-1494.

6. Dolbak А.Е., Olshanetsky B.Z., Teys S.A. Mechanisms of Ni diffusion at silicon

surface. - Physics of Low-Dimensional Structures. 1999. V. 11/12. P. 41-52.

7. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z. Ge diffusion on Si surfaces. — Central European

Journal of Physics. 2006. V. 4, N 3. P. 310-317.

8. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z. Effect of adsorbed Sn on Ge diffusivity on Si(lll)

surface. - Central European Journal of Physics. 2008. V. 6, N 3. P. 634-637.

9. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З. Диффузия Sn по чистым поверхностям

кремния. - ФТТ. 2010. Т. 52, вып. 6. С. 1215-1218.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Гаврилюк Ю.Л., Лившиц В.Г. Влияние поверхностных фаз на диффузию золота на кремнии. - Поверхность. 1983. N 4. С. 82-89.

[2] Бехтерева О.В., Гаврилюк Ю.Л., Лившиц В.Г., Чурусов Б.К. Роль поверхностных фаз при адсорбции индия на поверхности Si(lII). — Поверхность. 1988. N 8. С. 54-60.

[3] Storch R., Stolz Н., Wassmuth H.-W. Desorption kinetics and surface diffusion of potassium, rubidium and cesium on a silicon(ll 1)7x7-surface. - Ann. Physik. 1992. V. 504, N5. P. 315-320.

[4] Болтакс Б. И. Диффузия в полупроводниках. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. 462 с.

[5] Диффузия по реальной кристаллической поверхности. — В кн.:

Поверхностная диффузия и растекание. Под ред. Гегузина Я.Е., М.: Наука,

1969.

[6] Fujita Н. Diffusion with a Sharp Moving Boundary. - J. Chem. Phys. 1952. V.

21, N4. P. 700-705.

[7]. Dolbak A.E., Zhachuk R.A., and Olshanetsky B.Z. Surface diffusion of Pb on clean Si surfaces - Central European Journal of Physics. 2004. V. 2, N 2. P. 254265.

[8]. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z., Stenin S.I., Teys S.A. and Gavrilova T.A. Effect of nickel on clean silicon surfaces: transport and structure.- Surf. Sci. 1989. V. 218, N 1. P. 37-54.

[9]. Бахадырханов M.К., Болтакс Б.И., Куликов Г.С. Диффузия, растворимость и электрические свойства кобальта в кремнии. — ФТТ. 1970. Т. 12, N 1. С. 181-189.

[10]. Kitagawa H., Hashimoto К. Diffusion coefficient of cobalt in silicon. — Jap. J. Appl. Phys. 1977. V. 16, N 1. P. 173-174.

[11]. Dolbak A.E., Zhachuk R.A., Olshanetsky B.Z. Mechanism of Си transport along clean Si surfaces. - Central European Journal of Physics. 2003. V. 1, N 3. P. 463-473.

[12]. Berbezier I., Chevier J., Derrien J. High-resolution electron microscopy study of a-FeSi2 heteroepitaxy on Si(lll). - Surf. Sci. 1994. V. 315, N 1-2. P. 27-39.

[13]. Wohllebe A., Hollaender В., Mesters S., Dieker C., Crecelius G., Michelsen W., Mantl S. Surface diffusion of Fe and island growth of FeSi2 on Si(lll) surfaces. — Thin Solid Films. 1996. V. 287, N 1-2. P. 93-100.

Автореферат

Формат 60x84 1/16, 1,25 п. л. Тираж 100 экз. Заказ №551. 21.10. 2010

Отпечатано ЗАО РИЦ «Прайс-курьер» ул. Кутателадзе, 4г, т. 330-7202

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПОВЕРХНОСТЬ КРЕМНИЯ: СТРУКТУРА,

ГЕТЕРОДИФФУЗИЯ.

1.1. Поверхностные структуры на сингулярных гранях кремния.

1.1.1. Основные понятия и обозначения.

1.1.2. Структура чистых поверхностей.

1.1.2.1. Структура поверхности грани 81(111).

1.1.2.2. Структура поверхности грани 81(100).

1.1.2.3. Структура поверхности грани 81(110).

1.2. Диффузия инородных атомов по поверхности кристалла.

1.2.1. Случайные блуждания.

1.2.2. Диффузия из источника постоянной мощности.

1.2.3. Диффузия из источника постоянной мощности с учетом объёмной диффузии.

1.2.4. Твердофазное растекание.

1.2.5. Особенности поверхностной диффузии.

1.2.6. Гетеродиффузия в присутствии атомов третьего элемента. Сурфактанты.

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, АППАРАТУРА И МЕТОДИКА.

2.1. Дифракция медленных электронов.

2.1.1. Физические основы дифракции.

2.1.2. Аппаратура.

2.2. Электронная оже-спектроскопия.

2.2.1. Физические принципы оже-спектроскопии.

2.2.2. Устройство оже-спектрометра.

2.2.3. Количественный анализ с помощью оже-спектроскопии.

2.3. Экспериментальная аппаратура.

2.4. Подготовка образцов кремния.

2.5. Методика эксперимента.

2.5.1. Осаждение инородных атомов на поверхность кремния.

2.5.2. Обработка экспериментальных результатов.

Глава 3. ДИФФУЗИЯ АТОМОВ НА ЧИСТЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

КРЕМНИЯ.

3.1. Диффузия Ge по поверхностям кремния (111), (100) и (110).

3.2. Диффузия РЬ по поверхностям кремния (111), (100) и (110).

3.2.1. Особенности исследования диффузии РЬ.

3.2.2. Механизм диффузии атомов РЬ.

3.2.3. Электромиграция атомов РЬ.

3.3. Диффузия Sn по поверхностям кремния (111), (100) и (110).

3.3.1. Механизм диффузии атомов Sn.

3.3.2. Электромиграция атомов Sn.

3.4. Перенос Ni вдоль поверхностей кремния (111), (100) и (110).

3.5. Перенос Со вдоль поверхностей кремния (111), (100) и (110).

3.6. Перенос Си вдоль поверхностей кремния (111), (100) и (110). 100 Выводы.

Глава 4. ДИФФУЗИЯ АТОМОВ Ge И Ni НА ПОВЕРХНОСТИ

КРЕМНИЯ В ПРИСУТСТВИИ ИНОРОДНЫХ АТОМОВ.

4.1. Диффузия Ge по поверхности кремния (111) с адсорбированными атомами Sn.

4.2. Перенос Ni вдоль поверхности кремния (111) с адсорбированными атомами Со.

4.3. Перенос Ni вдоль поверхности кремния (111) с адсорбированными атомами Fe.

4.4. Перенос Си вдоль поверхности кремния (111) с адсорбированными атомами Sn.

Выводы.

Исследование физических процессов на поверхности стимулируется как научными, так и практическими интересами. Для решения вопросов катализа, адсорбции, роста плёнок необходимы исследования структуры и морфологии атомарно-чистых поверхностей, реконструкции поверхности, влияния на неё адсорбции инородных атомов, поверхностной диффузии. В одной из наиболее динамично развивающихся областей техники -микроэлектронике — дальнейший прогресс связан с увеличением степени интеграции и переходом к приборам, в которых используются квантово-размерные эффекты. Для создания объектов с квантово-размерными эффектами, а также тонких пленок с заданным составом, структурой и уровнем легирования применяется метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Формирование таких объектов определяется свойствами поверхности и процессами, происходящими на ней. Структура поверхности, наличие ступеней и особенности поверхностной диффузии адсорбированных атомов непосредственно влияют на процессы, протекающие при МЛЭ. Таким образом, изучение поверхностной диффузии является важной и актуальной задачей.

Несмотря на то, что диффузия адсорбированных атомов непосредственно влияет на процессы, происходящие при эпитаксии на поверхности кремния, большая часть работ, посвящённых исследованию диффузии, связана с поверхностями металлов. Число работ, связанных с исследованием диффузии на поверхности кремния, сравнительно немногочисленно. Так, установлено, что коэффициенты поверхностной диффузии золота и индия зависят от структуры поверхности [1, 2]. Изучена поверхностная диффузия элементов первой группы — калия, рубидия и цезия [3]. В то же время для большого числа элементов, которые интенсивно исследуются и используются в технологии, данные о поверхностной диффузии фрагментарны или полностью отсутствуют. Исследование диффузии адсорбированных атомов возможно большего числа элементов на поверхности кремния может способствовать установлению связи между механизмами и характеристиками диффузии и свойствами этих элементов.

Адсорбция атомов третьего элемента может приводить к изменению характеристик диффузии исследуемого элемента вплоть до смены её механизма. Известно, что механизм роста ряда веществ на поверхности кремния в присутствии элементов, называемых сурфактантами, может изменяться. Этот эффект связывают с изменением подвижности атомов на поверхности, но количественные данные об этом в настоящее время отсутствуют.

В представляемой работе исследовалась диффузия атомов ве, Эп, и Со вдоль сингулярных граней кремния, а так же влияние атомов Со, Бе на диффузию №, а Бп - на диффузию ве и Си. Свойства этих веществ, такие, например, как растворимость и коэффициенты диффузии в объёме кремния, сильно различаются, что может оказывать существенное влияние как на параметры, так и на механизмы диффузии их вдоль поверхности. Медь, дисилициды кобальта и никеля используются для создания контактов и проводников в микросхемах. В последнее время проводятся многочисленные исследования по росту объектов с квантово-размерными эффектами и пленок германия. При этом рост осуществляется в присутствии сурфактантов, одним из которых является олово.

Цель данной работы - исследование с помощью дифракции медленных электронов (ДМЭ) и электронной оже-спетроскопии (ЭОС) механизмов и параметров диффузии атомов йе и металлов (Бп, Со) вдоль сингулярных граней кремния (111), (100) и (110), а также влияния на диффузию атомов ве, N1 и Си предварительно адсорбированных атомов третьего элемента (Бп, Со, Ре).

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А. Взаимодействие кобальта с чистыми поверхностями кремния (100) и (110)// Поверхность. 1996. N11. С. 29-38.

2. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А., Жачук Р.А. Смена механизма диффузии Ni на поверхности Si(l 11) при адсорбции атомов Со // Письма ЖЭТФ. 1997. Т. 66, вып. 9. С. 611-614.

3. Dolbak А.Е., Olshanetsky B.Z., Zhachuk R.A. On Ni diffusion at Si(lll) surface at Fe coadsorption // Physics of Low-Dimensional Structures. 1998. V. 9/10. P. 97-104.

4. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А. О механизме переноса никеля вдоль поверхности Si(lll) в присутствии адсорбированных атомов кобальта // Письма ЖЭТФ. 1999. Т. 69, вып. 6. С. 423-425.

5. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А., Жачук P.A. Поверхностная диффузия Ni на Si(l 11) при коадсорбции Со // ФТТ. 1999. Т. 41, вып. 8. С. 1489-1494.

6. Dolbak А.Е., Olshanetsky B.Z., Teys S.A. Mechanisms of Ni diffusion at silicon surface // Physics of Low-Dimensional Structures. 1999. V. 11/12. P. 41-52.

7. Dolbak A. E., Olshanetsky B.Z. Ge diffusion on Si surfaces // Central European Journal of Physics. 2006. V. 4, N 3. P. 310-317.

8. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z. Effect of adsorbed Sn on Ge diffusivity on Si(l 11) surface // Central European Journal of Physics. 2008. V. 6, N 3. P. 634637.

9. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З. Диффузия Sn по чистым поверхностям кремния // ФТТ. 2010. Т. 52, вып. 6. С. 1215-1218.

В заключении, автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю д.ф.-м.н. Ольшанецкому Б.З. за активное участие, всестороннюю поддержку, внимание и постоянные дискуссии в ходе работы. Особую благодарность автор выражает оппонентам представленной работы: д.ф.-м.н. Альперовичу B.JI. за критические дискуссии и важные замечания по представлению и оформлению работы. Автор выражает глубокую благодарность к.ф.-м.н. Тийсау С.А. и к.ф.-м.н. Жачуку P.A. за практическую помощь и тесное взаимодействие, без которых данная работа не могла быть выполнена. Автор выражает глубокую благодарность всем сотрудникам лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии Института физики полупроводников за рабочую атмосферу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы была исследована диффузия германия, олова и кобальта по чистым поверхностям кремния, а также германия, никеля и меди по поверхности с предварительно адсорбированными атомами олова, кобальта и железа.

1. Гаврилюк Ю.Л., Лившиц В.Г. Влияние поверхностных фаз на диффузию золота на кремнии // Поверхность. 1983. N 4. С. 82-89.

2. Бехтерева О.В., Гаврилюк Ю.Л., Лившиц В.Г., Чурусов Б.К. Роль поверхностных фаз при адсорбции индия на поверхности Si(lll) // Поверхность. 1988. N 8. С. 54-60.

3. Storch R., Stolz Н., Wassmuth H.-W. Desorption kinetics and surface diffusion of potassium, rubidium and cesium on a silicon(l 1 l)7><7-surface // Ann. Physik. 1992. V. 504, N 5. P. 315-320.

4. Wood E.A. Vocabulary of Surface Crystallography //J. Appl. Phys. 1964. V. 35, N4. P. 1306-1312.

5. Лифшиц В.Г., Чурусов Б.К., Гаврилюк Ю.Л., Энебиш Н., Котляр В.Г., Кузнецова С.В., Рыжков С.В., Цуканов Д.А. Поверхностные фазы и наноструктуры на поверхности кремния // Журнал структурной химии. 2004. Т. 45. С. 37-60.

6. Takayanagi К., Tanishiro Y., Takahashi S. and Takahashi M. Structure analysis of Si(l 1 1)-7x7 reconstructed surface by transmisión electron diffraction // Surf. Sci. 1985. V. 164, N 2-3. P. 367-392.

7. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch. and Weibel E. 7x7 reconstruction on Si(l 11) resolved in real spase // Phys. Rev. Lett 1983. V. 50, N 2. P. 120-123.

8. Monch W. Physics of reconstructed silicon surfaces // Surf. Sci. 1979. V. 86, N 3. P. 672-679.

9. Bennett P.A. and Webb M.W . The Si(l 11) 7x7 to "lxl" transition // Surf.

10. Sci. 1981. V. 104, N 1. P. 74-104.

11. Miki K., Morita Y., Tokumoto H., Sato Т., Iwatsuki M., Suzuki M. and Fukuda T. Real-time observation of the Si(l 1 l):(7x7)-(lxl) phase transition byscanning tunneling microscopy // Ultramicroscopy 1992. V. 42-44, N 1. P. 851857.

12. Auer P.P., Monch W. Cleaved Si(lll) surfaces: geometrical and annealing behavior// Surf. Sci. 1979. V. 80, N 1. P. 45-55.

13. Feenstra R.M. and Lutz M.A. Kinetics of the Si(lll) 2x1-» 5x5 and 7*7 transformation studied by scanning tunneling microscopy // Surf. Sci. 1991. V. 243, N 1-3. P. 151-165.

14. Becker R.S., Golovchenko J.A., Hamann D.R. and Swartzentruber B. S. New reconstructions on silicon (111) surfaces // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 57, N 8. P. 1020-1023.

15. White S.I. and Woodruff D.P. The surface structure of Si(100) surface using averaged LEED. The 2><1 clean surface structure // Surf. Sci. 1977. V. 64, N 1. P. 131-140.

16. Griffith J.E., Kubby J.A., Wierenda P.E., Becker K.S. and Vickers J.S. Tunneling microscopy of steps on vicinal Ge(001) and Si(001) surfaces // J. Vac. Sci. Techol. 1988. V. A6(2). P. 493-496.

17. Chadi D.J. Si(100) surfaces: atomic and electronic structures // J. Vac. Sci. Techol. 1979. V. 16, N 5. P. 1290-1296.

18. Олыианецкий Б.З., Ржанов А.В., Эдельман Ф.Л. О структуре грани (100) кремния после окисления и при высоких температурах // ФТТ. 1973. Т. 7, N 12. С. 2312-2315.

19. Jona F. Observations of "clean" surfacesof Si, Ge and GaAs by low-energy electron diffraction // IBM J. Res. And Develop. 1965. V. 9, N 5/6. P. 375-387.

20. Ichinokawa T. and Ishikawa Y. Surface analyses by low energy SEM in ultra high vacuum // Ultramicroscopy. 1984. V. 15, N 3. P. 193-204.

21. Ichinokawa Т., Ampo H., Miura S. and Tamura A. Formation of surface superstructures by heat treatments on Ni-contaminated surface of Si(110) // Phys. Rev. 1985. V. В 31, N 8. P. 5183-5186.

22. Yamamoto Y., Ino S., Ichicawa T. Surface reconstruction on a clean Si(llO) surface observed by RHEED // Jap. J. Appl. Phys. 1986. V. 25, N 4. P. L331-L334.

23. Yamamoto Y., Sueyoshi Т., Sato Т., Iwatsuki M. High-temperature scanning tunneling microscopy study of the ' 16x2'-(l x 1) phase transition on an Si(l 10) surface// Surf. Sci. 2000. V. 466, N 1-3. P. 183-188.

24. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. 462 с.

25. Whipple R. Concentration contours in grain boundary diffusion // Philos. Mag. 1954. V. 45, N 371. P. 1225-1236.

26. Suzuoka T. Mathematical Analysis of Tracer Surface Diffusion // J. Phys. Soc. Japan. 1965. V. 20. P. 1259-1270.

27. Диффузия по реальной кристаллической поверхности. В кн.: Поверхностная диффузия и растекание; под ред. Гегузина Я.Е. М.: Наука, 1969.

28. Hiroshi F. Diffusion with a sharp moving boundary // J. Chem. Phys. 1952. V. 21, N4. P. 700-705.

29. Малкович Р.Ш. Математика диффузии в полупроводниках. СПб.: Наука, 1999. 389 с.

30. Voigtlander В., Zinner A., Veber Т., and Bonzel Н. P. Modification of growth kinetics in surfactant-mediated epitaxy // Phys. Rev. 1995. V. В 51, N 12. P. 7583-7591.

31. Kandel D. and Kaxiras E. Surfactant mediated crystal growth of semiconductors // Phys. Rev. 1995. V. В 75, N 14. P. 2742-2745.

32. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир. 1989. С. 52.

33. Heckingbottom R. LEED patterns and surface perfection // Surface Sci. 1969. V. 17, N2. P. 394-401.

34. Хенцлер М. Электронная дифракция и дефекты поверхности. / В кн.: Применение электронной спектроскопии для анализа поверхности; под ред. X. Ибаха. Рига: Зинатне. 1980.

35. Horn-von Hoegen М. Growth of semiconductor layers studied by spot profile analysing low energy electron diffraction // Z. Kristallogr. 1999. V. 214. P. 175.

36. Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов A.B., Катаяма M. Введение в физику поверхности. М.: Наука, 2006. 111 с.

37. Palmberg P. W., Riach G.E., Weber R.E., Mac-Donnald N.C. Handbook of Auger Electron Spectroscopy. Phys. Elek. Ind. Inc. Minnesota. 1972.

38. Бриггс Д., Сих М.П. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. М.: Мир, 1987. 598 с.

39. Shoji К., Huodo М., Ueba Н., and Tatsuyama С. Heteroepitaxial growth and superstructure of Ge on Si(lll)-7x7 and (100)-2x 1 surfaces // Jap. J. Appl. Phys. 1984. V. 22, part 1, N 10. P. 1482-1488.

40. Gossmann H.J., Bean J.C., Feldman L.C., and Gibson W.M. Observation of a (5x5) leedpatern from GexSi,x(l 11) alloys// Surf. Sci. 1984. V. 138, N2-3. P. L175-L180.

41. Ichikawa Т., and Ino S. Rheed study on the Ge/Si(lll) and Si/Ge(lll) systems: reaction of Ge with the Si(lll)(7x7) surface // Surf. Sci. 1984. V. 136, N2-3. P. 267-284.

42. Tomevik C., Gothelid M., Hammar M., Karlson U. O., Nilsson N. G., Flodstrom S. A., Wigren C., Ostling M. Adsorption of Sn on Si(lll): reconstructions in the monolayer regime // Surf. Sci. 1994. V. 314, N 2. P. 179187.

43. Le Lay G., Hricovini K. and Bonnet J.E. Ultraviolet photoemission study of the initial adsorption of Pb on Si(100)-2xl // Phys. Rev. 1989. V. В 39. P. 39273930.

44. Ridgway J.W., Haneman D., Auger spectra and LEED patterns from nicel deposits on cleaved silicon // Surf. Sci. 1971. V. 26, N 2. P. 683-687.

45. Veuillen J.Y. and Bensaoula A., De Crescenzi M. and Derrien J. Short-range local order of the Co/Si(l 11) interface studied by the extended Auger fine-structure technique // Phys. Rev. 1989. V. В 39, N 14. P. 10398-10401.

46. Dallaporta H. and Cross A. Atomic Bonding at the Si-Au and Si-Cu Interfaces // Surf. Sci. 1986. V. 178, N 1-3. P. 64-69.

47. Ridgway J.W., Haneman D., Auger spectra and LEED patterns from vacuum cleaved silicon crystals with calibrated deposits of iron // Surf. Sci. 1971. V. 24, N2. P. 451-458.

48. Эмсли Дж., Элементы. M.: Мир, 1993. 256 с.

49. Pearsall Т.Р., Bevk J., Feldman L.C., Bonar J.M., Mannaerts J.P., and Ourmazd A. Structurally induced optical transitions in-Ge—Si superlattices // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58, N 7. P. 729-732.

50. Tong S., Liu J. L., Wan J., Wang K.L. Normal-incidence Ge quantum-dot photodetectors at 1.5 jim based on Si substrate // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 80, N7. P. 1189-1191.

51. Kohler U., Juska O., Muller В., Horn-von Hoegen M., and Pook M. Layer-by-layer growth of germanium on Si(100): Strain-induced morphology and the influence of surfactants // Ultramicroscopy. 1992. V. 42-44, N 1. P. 832-837.

52. Tromp R.M. Surface stress and interface formation // Phys. Rev. 1993. V. В 47, N12. P. 7125-7127.

53. Miura S., Kato K., Ide T., and Ichinokawa T. Formation of superstructures in Ge-deposited surfaces of Si(l 10) by annealing // Surf. Sci. 1987. V. 191, N 1-2. P. 259-270.

54. Yamamoto Y. RHEED-TRAXS study of superstructures induced by Ge and Sn adsorption on a Si(l 10) surface // Surf. Sei. 1993. V. 281, N 3. P. 253-269.

55. Allen C.E., Ditchfield R., and Seebauer E.G. Surface diffusion of Ge on Si(lll). Experiment and simulation // Phys. Rev. 1997. V. B 55, N 19. P. 13304-13313.

56. Srivastava D. and Garrison B.J. Adsorption and diffusion dynamics of a Ge adatomon the Si(100)-2xl surface // Phys. Rev. 1992. V. B 46, N 3. P. 14721479.

57. Milman V., Jesson D.E., Pennycook S.J., Payne M.C., Lee M.H. and Stich I. Large scale ab initio study of the binding and diffusion of Ge adatom on the Si(100) surface // Phys. Rev. 1994. V. B 50, N 4. P. 2663-2666.

58. Gossmann H.-J. and Fisanick G.J. Surface diffusion and islanding in semiconductor nanostructures: Ge on Si // J. Vac. Sei. Technol. 1988. V. A6, N 3. P. 2037-2038.

59. Mo Y.-W. and Lagally M.G. Anisotropy in surface migration of Si and Ge on Si(001) // Surf. Sei. 1991. V. 248, N 3. P. 313-320.

60. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z. Ge diffusion on Si surfaces // Central European Journal of Physics. 2006. V. 4, N 3. P. 310-317.

61. McVay G.L. and DuCharme A.R. The diffusion of germanium in silicon // J. Appl. Phys. 1973. V. 44, N 3. P. 1409-1410.

62. McVay G.L. and DuCharme A.R. Diffusion of Ge in SiGe alloys // Phys. Rev. 1974. V. B 9, N 2. P. 627-631.

63. Buchetout A.L., Tabet N., Monty C. Germanium impurity diffusion in boron doped silicon // Materials Science Forum. 1986. V. 10-12. P. 127-132.

64. Toshichiro Ichikawa and Shozo Ino. RHEED study on the Ge/Si(l 11) and Si/Ge(l 11) systems: reaction of Ge with the Si(l 1 l)(7x7), surface // Surf. Sei. 1984. V. 136, N 2-3. P. 267-284.

65. Elliott R.P. Constitution of Binary Alloys. McGraw Hill. New York: 1965.

66. Ganz E., Hwang I.-S., Xiong F., Theiss K. Silva, Golovchenko J. Growth and morphology of Pb on Si(l 11) // Surf. Sei. 1991. V. 257, N 1-3. P. 259-273.

67. Seehofer L., Daboul D., Falkenberg G., Johnson R.L. STM study of the incommensurate structures of Pb on Ge(l 11) and Si(l 11) surfaces // Surf. Sci. 1994. V. 307-309, N 2. P. 698-703.

68. Seehofer L., Falkenberg G., Daboul D., and Johnson R. L. Structural study of the close-packed two-dimention phase of Pb on Ge(l 11) and Si(l 11) // Phys. Rev. 1995. V. B 51, N 19. P. 13503-13515.

69. Hwang I.-S., Martinez R.E., Liu Ch., Golovchenko J.A. High coverage phases of Pb on the Si(l 11) surface: structures and phase transitions // Surf. Sci. 1995. V. 323, N3. P. 241-257.

70. Petkova A., Wollschlager J., Gunter H.L. and Henzler M. Formation of an intermediate 3X3 phase from Pb on Si(lll) at high temperature // J. Phys.: Condens. Matter. 1999. V. 11. P. 9925-9932.

71. Petkova A., Wollschlager J., Gunter H.L. and Henzler M. Formation and commensurate analysis of „incommensurate" superstructures of Pb on Si(l 11) // Surf. Sci. 2001. V. 471, N 1-3. P. 11-20.

72. Zhao R.G., Jia J.F. and Yang W.S. Surface superstructures of the Pb/Si(001) system // Surf. Sci. 1992. V. 274, N 2. P. L519-L523.

73. Li L., Koziol C., Wurm K., Hong Y., Bauer E. and Tsong I.S.T. Surface morphology of Pb overlayers grown on Si(100)-(2x 1) // Phys. Rev. 1994. V. B 50. P. 10834-10842.

74. Itoh H., Tanabe H., Winau D., Schmid A.K. and Ichinokawa T. Growth mode and surface structures of the Pb/Si(001) system observed by scanning tunneling microscopy //J. Vac. Sci. Technol. 1994. V. B 12. P. 2086-2089.

75. Veuillen J.-Y., Gomez-Rodriguez J.-M. and Cinti R.C. Submonolayer Pb deposition on Si(100) studied by scanning tunneling microscopy // J. Vac. Sci. Technol. 1996. V. B 14. P. 1010-1014.

76. Oyama H. and Ichikawa T. Structural study of reconstructions at Si(110)-Pb surfaces // Surf. Sci. 1996. V. 357-358. P. 476-480.

77. Hibino H., Ogino T. Excangges between Si and Pb adatoms on Si(l 11) // Surf. Sci. 1995. V. 328, N 3. P. L547-L552.

78. Slezak J., Chab V., Chvoj Z. and Mutombo P. Study of Pb diffusion on Si(l ll)-(7x7) with scanning tunneling microscopy: Low coverage // J. Vac. Sci. Technol. 2000. V. B 18. P. 1151-1155.

79. Gomez-Rodriguez J.M., Saenz J.J., Baro A.M., Veuillen J.-Y. and Cinti R. C. Real-Time Observation of the Dynamics of Single Pb Atoms on Si(l 11)- (7x7) by Scanning Tunneling Microscopy // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76, N 5. P. 799-802.

80. Li L., Koziol C., Wurm K., Hong Y., Bauer E. and Tsong I. S. T. Surface morphology of Pb overlayers grown on Si(100)-(2x 1) // Phys. Rev. 1994. V. B 50. P. 10834-10842.

81. Dolbak A.E., Zhachuk R.A., and Olshanetsky B.Z. Surface diffusion of Pb on clean Si surfaces // Central European Journal of Physics. 2004. V. 2, N 2. P. 254-265.

82. Zhao R.G., Jia J.F. and W.S. Yang W.S. Surface superstructures of the Pb/Si(001) system // Surf. Sci. 1992. V. 274, N 2. P. L519-L523.

83. Cricenti A., Gothelid M., Le Lay G. Optical transitions at the Si(lll)

84. Pb(V3xV3) mosaic phase// Surf. Sci. 1997. V. 382, N 1-3. P. 182-186.

85. Glueckstein J.C., Evans M.M.R., Nogami J. Growth of Sn on Si(001) at room temperature // Surf. Sci. 1998. V. 415, N 1-2. P. 80-94.

86. Ueda K., Kinoshita K., Mannami M. Study of superstructures on Si(001) by means of RHEED-LEED-AES // Surf. Sci. 1984. V. 145, N 2-3. P. 261-268.

87. Pedio M., Cricenti A. Electronic properties of Sn/Si(100) ordered interfaces // Surf. Sci. 1997. V. 374, N 1-3. P. 251-258.

88. Kimura Y. and Takayanagi K. Incommensurate phase of Sn/Si(100) studied by HR-REM // Surf. Sci. 1993. V. 283, N 1-3. P. 349-354.

89. Yamamoto Y. RHEED-TRAXS study of superstructures induced by Ge and Sn adsoiption on a Si(110) surface // Surf. Sci. 1993. V. 281, N 3. P. 253-269.

90. An T., Yoshimura M., Ueda K. Scanning tunneling microscopy on Sn/Si(110) system//Appl. Surf. Sci. 1998. V. 130-132. P. 118-122.

91. Zinke-Allmang M., Feldman L. С., and Nakahara S. Role of Ostwald ripening in islanding processes // Appl. Phys. Lett. 1987. V. 51, N 13. P. 975-977.

92. Долбак A.E, Ольшанецкий Б.З. Диффузия Sn по чистым поверхностям кремния//ФТТ. 2010. Т. 52, вып. 6. С. 1215-1218.

93. Kringhoj P. and Larsen А. N. Anomalous diffusion of tin in silicon // Phys. Rev. 1997. V. В 56, N 11. P. 6396-6399.

94. Yeh Т.Н., Hu S.M., and Kastl R.H. Diffusion of tin into silicon // J. Appl. Phys. 1968. V. 39, N 9. P. 4266-4271.

95. Peter Pichler. Intrinsic point defects, impurities, and their diffusion in silicon. Wien: Springer-Verlag. 2004. 309 p.

96. Aurongzeb D., Patibandla S., Holtza M., Temkin H. Self-assembly of faceted Ni nanodots on Si(l 11)//Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86, N 10. P. 103107.

97. Lin J.-F. and Bird J.P., He Z., Bennett P.A., Smith D.J. Signatures of quantum transport in self-assembled epitaxial nickel silicide nanowires // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85, N 2. P. 10834-10842.

98. A. J. van Bommel, Meyer F. LEED study of a nickel induced surface structure on silicon (111) // Surf. Sci. 1967. V. 8, N 4. P. 467-472.

99. Clabes J.G. LEED investigations on the interaction of Pd and Ni with different Si(l 11) surfaces//Surf. Sci. 1984. V. 145, N1. P. 87-100.

100. Kato K., Ide Т., Miura S., Tamura A., Ichinokawa T. Si(100)2xn structures induced by Ni contamination // Surf. Sci. 1988. V. 194, N 1-2. P. L87-L94.

101. Ichinokawa Т., Ampo H., Miura S., and Tamura A. Formation of surface superstructures by heat treatments on Ni-contaminated surface of Si(llO) // Phys. Rev. 1985. V. В 31, N 8. P. 5183-5186.

102. Долбак A.E., Тийс С.А., Гаврилова Т.А., Ольшанецкий Б. 3., Стенин С. И. Поведение никеля на атомарно-чистой поверхности Si(lll): транспорт и структура // Поверхность. 1989. N 2. С. 91-99.

103. Dolbak А.Е., Olshanetsky B.Z., Stenin S.I., Teys S.A. and Gavrilova T.A. Effect of nickel on clean silicon surfaces: transport and structure // Surf. Sci. 1989. V. 218, N 1. P. 37-54.

104. Yoshida M., Furusho К. Behavior of nicel as an impurity in silicon // Jap. J. Appl. Phys. 1964. V. 3, N 7. P. 521-529.

105. Бахадырханов M.K., Зайнабидинов С., Хамидов А. Некоторые особенности диффузии и электроперенос никеля в кремнии // Физ. техн. Полупроводников. 1980. N 14. С. 412-413.

106. Атомная диффузия в полупроводниках. Под ред. Д. Шоу. М.: Мир, 1975. С. 299.

107. Bonzel Н.Р. Diffusion of nickel in silicon. // Phys. Stat. Sol. 1967. V. 20, N 2. P. 493-512.

108. Усков В.А., Федотов А.Б., Родионов Ф.И., Думаревская Н.С. Взаимная диффузия и фазообразование в системе Ni-Si // Изв. АН. СССР. Неорг. Материалы. 1984. Т. 20, N 7. С. 1148-1151.

109. Coffa S., Calcagno L., Campisano S.U., Ferla G. Control of gold concentration profiles by ion implantation // J. Appl. Phys. 1991. V. 69, N 3. P. 1350-1354.

110. Wiehl N., Herpers U., Weber E. In Nuclear physics methods in materials research / ed. By K. Bethge, H. Baumann, H. Jex, and F. Rauch. Vieweg. Braunschweig: 1980. 334 p.

111. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z., Teys S.A. Effect of Co adsorption on the Si(110) surface // Physics of Low-Dimensional Structures. 1995. V. 10/11. P. 19-28.

112. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z., Teys S.A. Co interaction with clean silicon surfaces // Surf. Sci. 1997. V. 373, N 1. P. 43-55.

113. Долбак A.E, Олыланецкий Б.З., Тийс С.А. Взаимодействие кобальта с чистыми поверхностями кремния (100) и (110) // Поверхность. 1996. N 11. С. 29-38.

114. Бахадырханов М.К., Болтакс Б.И., Куликов Г.С. Диффузия, растворимость и электрические свойства кобальта в кремнии // ФТТ. 1970. Т. 12, N 1. С. 181-189.

115. Kitagawa H., Hashimoto К. Diffusion coefficient of cobalt in silicon // Jap. J. Appl. Phys. 1977. V. 16, N 1. P. 173-174.

116. Weber E.R. Transition metals in silicon // Appl. Phys. A 1983. V. 30. P. 1-22.

117. Lee M.Y. and Bennett P. A. Bulk versus surface transport of nickel and cobalt on silicon // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 75, N 24. P. 4460-4463.

118. Peng G.W., Huan A.C.H., Ток E.S., and Feng Y.P. Adsorbtion and diffusion of Co on the Si(001) surface // Phys. Rev. 2006. V. В 74. P. 195335-5.

119. Daugy E., Mathiez P., Salvan F., Layet J.M. 7x7 Si(lll)-Cu interfaces: combined LEED, AES and EELS measurements // Surf. Sci. 1985. V. 154, N 1. P. 267-283.

120. Ikeda Т., Kawashima Y., Itoh H., Ichinokawa T. Surface structures and growth mode of the Cu/Si(100) 2x1 surface depending on heat treatment // Surf. Sci. 1995. V. 336, N 1-2. P. 76-84.

121. Ikeda Т., Kawashima Y., Itoh H., Ichinokawa T. Surface structures and growth mode for the Cu/Si(110) surfaces depending on heat treatment // Surf. Sci. 1995. V. 342, N 1-3. P. 11-20.

122. Istratov A.A., Flink Ch., Hieslmair H., Weber E.R. Intrinsic diffusion coefficient of interstitial copper in silicon // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 81, N 6. P. 1243-1246.

123. Долбак A.E., Жачук P.А, Ольшанецкий Б.З. Диффузия Си по чистой поверхности Si(lll) // Физика и техника полупроводников. 2001. Т. 35, вып. 9. С. 1063-1066.

124. Долбак А.Е., Жачук Р.А, Ольшанецкий Б.З. Механизм диффузии Си вдоль поверхности Si(l 10) // Физика и техника полупроводников. 2002. Т. 36, вып. 9. С. 1031-1034.

125. Dolbak А.Е., Zhachuk R.A., Olshanetsky B.Z. Mechanism of Cu transport along clean Si surfaces // Central European Journal of Physics. 2003. V. 1, N 3. P. 463-473.

126. Bauer M.R., Cook C.S., Aella P., Tolle J., Kouvetakis J., Crozier P.A., Chizmeshya A.V.G., David J. Smith, and Zollner S. SnGe superstructurematerials for Si-based infrared optoelectronics // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 83, N 17. P. 3489-3491.

127. Akihiro Wakahara, Kam Кос Vong, Toshimichi Hasegawa, Akira Fujihara and Akio Sasaki. Surfactant effects of Sn on SiGe/Si heteroepitaxy by molecular beam epitaxy // J. Crystal Growth. 1995. V. 151, N 1-2. P. 52-59.

128. Lin X.W., Liliental-Weber, Washburn J., and Weber E.R., Sasaki A., Wakahara A., and Hasegawa T. Sn submonolayer-mediated Ge heteroepitaxy on Si(001) // Phys. Rev. 1995. V. В 52, N 23. P. 16581-16587.

129. Roucka R., Tolle J., Cook C., Chizmeshya A.V.G., Kouvetakis J., D'Costa V., Menendez J., Zhihao D. Chen, and Zollner S. Versatile buffer layer architectures based on GeKtSnx alloys // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86, N 19. P. 191912-3.

130. John Tolle, Radek Roucka, Andrew V.G. Chizmeshya, John Kouvetakis, Vijay R. D'Costa, and Jose Menendez. Compliant tin-based buffers for the growth of defect-free strained heterostructures on silicon // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88, N 25. P. 252112-3.

131. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z. Effect of adsorbed Sn on Ge diffusivity on Si(l 11) surface // Central European Journal of Physics. 2008. V. 6, N 3. P. 634637.

132. Долбак A.E, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А., Жачук P.А. Смена механизма диффузии Ni на поверхности Si(l 11) при адсорбции атомов Со // Письма ЖЭТФ. 1997. Т. 66, Вып. 9. С. 611-614.

133. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А. О механизме переноса никеля вдоль поверхности Si(lll) в присутствии адсорбированных атомов кобальта // Письма ЖЭТФ. 1999. Т. 69, вып. 6. С. 423-425.

134. Долбак А.Е, Ольшанецкий Б.З., Тийс С.А., Жачук Р.А. Поверхностная диффузия Ni на Si(l 11) при коадсорбции Со // ФТТ. 1999. Т. 41, вып. 8. С. 1489-1494.

135. Pirri С., Peruchetti J.C., Gewinner G., Derrien J. Cobalt disilicide epitaxial growth on the silicon (111) surface // Phys. Rev. 1984. V. В 29, N 6. P. 33913397.

136. Долбак A.E, Олыпанецкий Б.З., Соловьёв A.E. Адсорбция кобальта на чистой поверхности Si(l 11)-7*7 // Поверхность. 1993. N 11. С. 55-63.

137. Dolbak А.Е., Olshanetsky B.Z., Zhachuk R.A. On Ni diffusion at Si(lll) surface at Fe coadsorption // Physics of Low-Dimensional Structures. 1998. V. 9/10. P. 97-104.

138. Urano T. and Kanaji T. Structures of iron films deposited on Si(l 11)7x7 surface studied by LEED // Appl. Surf. Sci. 1988. V. 33-34. P. 68-74.

139. Dolbak A.E., Olshanetsky B.Z., Teys S.A., Zhachuk R.A. Effects of Fe-Co, and Ni-Fe coadsorption on the Si(lll) surface structure // Phys. Low-Dim. Struct. 1998. V. 7/8. pp. 175-186.

140. Berbezier I., Chevier J., Derrien J. High-resolution electron microscopy study of a-FeSi2 heteroepitaxy on Si(l 11) // Surf. Sci. 1994. V. 315, N 1-2. P. 27-39.

141. Wohllebe A., Hollaender В., Mesters S., Dieker C., Crecelius G., Michelsen W., Mantl S. Surface diffusion of Fe and island growth of FeSÎ2 on Si(lll) surfaces // Thin Solid Films. 1996. V. 287, N 1-2. P. 93-100.