Эффект поля, зарядовые состояния и ИК фотопроводимость в гетероструктурах на основе Si с квантовыми точками Ge тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Г"

На правах рукописи

Кириенко Виктор Владимирович

ЭФФЕКТ ПОЛЯ, ЗАРЯДОВЫЕ СОСТОЯНИЯ НИЦ ФОТОПРОВОДИМОСТЬ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ Б! С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ ве

Специальность: 01.04.10 - физика полупроводников

2 7 ОНГ 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск - 2011

4858543

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физики полупроводников им. A.B. Ржанова Сибирского отделения РАН.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук Якимов Андрей Иннокентьевич

доктор физико-математических наук Климов Александр Эдуардович

доктор физико-математических наук Цмрлин Георгий Эрнстович

Учреждение Российской академии наук Институт физики микроструктур РАН

CT

Зашита состоится « 29 » ноября 2011 г. на заседании диссертационного совета Д 003.037.01 при Учреждении Российской академии наук Институт физики полупроводников им. A.B. Ржанова Сибирского отделения РАН по адресу: 630090, Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждении Российской академии наук Институт физики полупроводников им. A.B. Ржанова Сибирского отделения РАН

Автореферат разослан «03» октября 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, доцент

А.Г. Логосов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Прогресс в физике и технологии гетероструктур [I] стимулировал интерес к изучению систем с пониженной размерностью, предельным случаем которых являются нуль-мерные системы, состоящие из массива атомных кластеров или островков нанометровых размеров в полупроводниковой матрице. Хотя кластеры или островки обладают конечными размерами, их принято называть квантовыми точками (КТ). Предсказываемое теоретически и наблюдаемое экспериментально квантование энергетического спектра носителей заряда в квантовых точках формирует особенности в транспорте носителей, электрических и оптических характеристиках таких структур. Полупроводниковые структуры с квантовыми точками характеризуются рядом новых явлений и свойств, представляющих интерес для проведения фундаментальных исследований и привлекательных в микро- и наноэлектронике. Достоинствами фотоприемных устройств на гетероструетурах с квантовыми точками являются: возможность управления спектральной полосой поглощения и излучения путем заселения состояний с требуемой энергией; снятие запрета на оптические переходы, поляризованные в плоскости фотоприемника, ожидаемое увеличение времени жизни фотовозбужденных носителей. Использование слоев нанокластеров (НК) Ое в качестве плавающего затвора МДП структуры, позволяет увеличить время хранения заряда в энергонезависимых элементах памяти. Эффект поля в транзисторах, проводящий канал которых включает слой нанокластеров ве, является информативным инструментом для изучения эффектов электронных корреляций и размерного квантования. Перенос заряда по цепочкам или массиву туннельно-связанных квантовых точек, лежит в основе работы одноэлектронных транзисторов, имеющих важное практическое применение в электронике нового поколения.

В настоящее время наиболее перспективный метод формирования квантовых точек основан на эффектах самоорганизации полупроводниковых наноструктур в гетероэпитаксиальных системах. Упругие деформации в эпитаксиальной пленке и

островках на ее поверхности являются ключевым фактором как в морфологическом переходе от плоской пленки к островковой (механизм Странского-Крастанова), так и в последующих изменениях размеров, формы и пространственного распределения островков. Эффекты самоорганизации (упорядочения) заключаются в появлении в системе островков предпочтительных размеров, формы, расстояний между нанокластерами и их взаимного расположения.

Судя по количеству публикаций, среди гетеросистем с самоформирующимися квантовых точек наиболее изучены системы InAs на подложке GaAs и Ge Fia подложке Si. Интерес к нанокластерам Ge в кремнии связан с рядом обстоятельств: 1) успехи в технологии получения однородного массива нанокластеров Ge высокой плотности (>10"см'~); 2) размеры нанокластеров (~ 10 нм) уменьшились до величин, обеспечивающих появление эффектов размерного квантования [2].

Успехи в технологии синтеза слоев Ge/Si с квантовыми точками Ge создали основу для создания приборных структур, использующих в своей работе одноэлектронные и квантово-размерные эффекты. Важными для практических применений особенностями разработанных устройств являются: 1) использование в качестве базового материала кремния, позволяющее легко интегрировать новые элементы в современную технологию сверхбольших интегральных схем; 2) высокие рабочие температуры квантовых приборов, что является необходимым условием их приложения на практике.

С появлением структур с квантовыми точками традиционные и хорошо технологически разработанные, однако не прямозонные, полупроводники Si и Ge получили перспективу перейти в класс оптических материалов, которые могут реально использоваться в качестве активного элемента излучателей и фотодетекторов. В большой мере именно с этим можно связать устойчивый рост интереса к квантовым структурам на основе Ge/Si. Физические эффекты, наблюдаемые в таких структурах, в последние годы становятся основой создания новой элементной базы для - оптоэлектронных устройств и приборов микро- и наноэлектроники: кремниевых полевых транзисторов с квантовыми точками в канале и элементов электронной памяти.

Целью настоящей работы являлось исследование механизмов протекания тока, формирования фотоотклика и зарядового состояния, лежащих в основе работы приборных устройств на базе гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge.

Задачи исследования:

- разработка основных технологических операций формирования приборов на основе гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge, изготовление лабораторных макетов устройств.

- исследование электрофизических и фотоэлектрических явлений в гетероструктурах Ge/Si с квантовыми точками в зависимости от широкого набора технологических параметров, используемых при изготовлении приборов.

- установление механизмов протекания тока, формирования фотоотклика и зарядового состояния, лежащих в основе работы приборов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

В Ge/Si p-i-n фотодиодах с волноводной геометрией, содержащих слои квантовых точек Ge, обнаружено увеличение квантовой эффективности в области длин волн 1.3-J.5 мкм, связанное с эффектом многократного внутреннего отражения и поглощения света.

Установлено, что перенос заряда в канале кремниевых МОП транзисторов с квантовыми точками Ge осуществляется в условиях прыжкового механизма проводимости по ближайшим соседям с участием локализованных состояний, формирующихся в результате размерного квантования энергетического спектра дырок в Ge. Определены энергии размерного квантования и кулоновского взаимодействия дырок.

Показано, что импульсное воздействие пучком собственных низкоэнергетических ионов в процессе осаждения Ge на поверхность туннельного S¡02 приводит к снижению скорости десорбции Ge с поверхности окисла, увеличению плотности наноюгастеров, уменьшению среднего размера и дисперсии по размерам в сравнении с осаждением без

ионного воздействия, что позволило создать плотный массив однородных по размерам нанокластеров германия на диэлектрике, лежащих строго в одной плоскости.

Для слоев аморфного и поликристаллического кремния, осажденных поверх Ge островков, получены зависимости скорости окисления от температуры процесса и толщины слоев. Показано, что из-за напряжений в структуре наноостровки германия окисляются медленнее, чем окружающий кремний. Найдены условия селективного окисления поликремния и получены структуры с захороненными в диэлектрике нанокристаллами германия.

Практическая значимость работы:

Показана принципиальная возможность использования для изготовления электронных и оптоэлектронных приборов новых наноструктурированых материалов -гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge. Важными для практических применений особенностями разрабатываемых устройств являются: 1) использование в качестве базового материала кремния, позволяющее легко интегрировать новые элементы в современную технологию сверхбольших интегральных схем; 2) высокие рабочие температуры квантовых приборов (вплоть до комнатной), что является необходимым условием их приложения на практике.

Разработан новый подход к созданию кремниевых полевых транзисторов, основанный на встраивании в канал полевого транзистора слоев квантовых точек Ge, формирующихся при гетероэпитаксии на Si. Реализованы конструкции фотодетекторов для ближней ИК области спектра, принцип которых основан на межзонных оптических переходах в слоях квантовых точек Ge/Si. Разработаны основные технологические операции формирования встроенных в Si02 кристаллических нанокластеров Ge, с использованием которых изготовлены макеты ячеек памяти.

Положения, выносимые на защиту:

1. В иеохлаждаемых фотоприемкых элементах, сформированных на основе многослойных гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge, максимальная величина внешней квантовой эффективности реализуется в волноводных структурах и достигает значений 20% и 15% на длинах волн 1.3 и 1.5 мкм, соответственно. Латеральные Ge/Si фоторезисторы с 30-ю слоями квантовых точек Ge обладают полосой пропускания до 16 ГГц на уровне -3 дБ.

2. Существует область значений потенциалов полевого электрода, для которых перенос заряда в канале кремниевых полевых транзисторов, содержащих квантовые точки Ge, осуществляется в условиях прыжкового механизма проводимости по ближайшим соседям с участием локализованных состояний, формирующихся в результате размерного квантования энергетического спектра дырок в квантовых точках Ge.

3. Для квантовых точек Ge с латеральными размерами -10 нм и высотой ~1 нм энергия кулоиовского взаимодействия дырок в основном и первом возбужденном состояниях составляет -40 мэВ и -25 мэВ, соответственно, энергетический зазор между уровнями размерного квантования -70 мэВ.

4. Селективное окисление поликристаллического кремния, осажденного поверх плотного массива германиевых нанокластеров на Si02, позволяет формировать слои монокристаллических включений Ge диаметром 6-7 нм в диэлектрике, требуемые для использования в качестве плавающего затвора в макетах элементов памяти.

5. Гистерезис на вольт-фарадных характеристиках МДП структур с нанокластерами Ge в подзатворном Si02 обусловлен эффектами зарядки нанокластеров электронами либо дырками. Энергии основного состояния электрона и дырки в нанокластерах Ge, встроенных в матрицу SiO:, составляют 0.97 эВ и 0.67 эВ, соответственно.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы были представлены на Российских и международных конференциях, в том числе: X и XI Российские конференции по физике

полупроводников (Екатеринбург, 2007 г.; Новосибирск - Томск, 2009 г.); VI Международная конференция по актуальным проблемам физики, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний 2009» (Новосибирск, 2009 г.); 10-й и 15-й международный симпозиум «Nanostructures: Physics and Technology» (С.-Петербург, 2002 г.; Новосибирск, 2007 г.); XVIII Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2004 г.); совещание «Нанофотоника-2004» (Нижний Новгород, 2004 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата, из них 9 статей в центральных российских и международных журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и списка цитируемой литературы ю 151 наименований. Общий объем диссертации 152 страницы, 46 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту, указана их научная новизна и практическая ценность.

В первой главе содержится обзор н анализ литературных данных, посвященных формированию и исследованию свойств гетероструктур с квантовыми точками, а так же использованию их в качестве материала для приборов, в основе работы которых лежат квантовые эффекты. Основное внимание уделено квантовым точкам Ge в системе Ge/Si, формирующимся за счет явления самоорганизации при эпитаксиальном росте. Приведены известные данные о механизме самоорганизации, способах формирования плотных массивов наноостровков германия и изготовлении многослойных гетероструктур.

Проанализированы работы российских и зарубежных авторов по использованию гетероструктур Ge/S¡ с квантовыми точками в качестве материала для приборов микро- и

наноэлектроники: фотоприемников, кремниевых полевых транзисторов с квантовыми точками в канале, элементов электронной памяти.

Во второй главе диссертации изложены результаты, полученные при исследовании транспортных явлений по массиву тунельно-связаных квантовых точек Ge в канале полевого транзистора, изготовленного на базе гетсроструктур Ge/Si на подложках кремний-на-изоляторе (КНИ).

Эпитаксиальные слои кремния с квантовыми точками германия осаждались с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на предварительно подготовленные подложки КНИ при температуре 300°С. Образование островков Ge проходило по механизму Странского-Крастанова. Сформированные таким образом нанокластеры Ge имели форму пирамид со средними размерами основания ~10 нм и высотой ~1 нм. Далее Ge заращивался слоем кремния при температуре 500 "С. Обеспечение КТ Ge носителями заряда (дырками) осуществлялось путем введения в структуру 5-легированного бором слоя Si на расстоянии 20 нм над слоем германия. Слоевая концентрация бора варьировалась в интервале (0.ó+2.4)x Ю'2 см"2.

При формировании полевых транзисторов в разных вариантах использовалась фотолитография либо фотолитография в комбинации с электронной литографией. Изготовление затворов субмикронной длины осуществлялось с помощью электронной литографии. В качестве подзатвориого диэлектрика использовалась пленка двуокиси кремния, которая осаждалась в реакторе с использованием реакции окисления силана при температуре 420"С. Дня уменьшения плотности поверхностных состояний на границе Si/Si02 окисная пленка отжигалась в парах воды при температуре 450°С. Технологический маршрут предполагал изготовление затворов транзисторов двух видов. В первом случае затвор представлял собой полоску металла шириной 0.3+1.0 мкм (сплошной затвор). Во втором варианте полоска имела зазор величиной 0.3 мкм, расположенный по середине канала транзистора (расщепленный затвор). Каждая половинка затвора имела свою контактную площадку, что давало возможность более гибко менять размеры области обеднения в канале транзистора.

На затворных характеристиках транзистора, измеренных при различных температурах, наблюдается серия осцилляции тока, связанных с туннельным прохождением дырок через дискретные уровни в квантовых точках йе. Широкие пики тока, сохраняющиеся при повышении температуры измерений до 70 К, есть результат суперпозиции токов от группы квантовых точек с близкими размерами. (Рис. 1).

Из соответствующих зазоров между пиками проводимости канала транзисторов были определены энергетические характеристики исследуемых квантовых точек. Так, средняя энергия кулоновского взаимодействия оказалась равной 40 мэВ в основном состоянии, 25 мэВ в возбужденном состоянии. Энергетический зазор между основным и возбужденным состояниями составил ~ 70 мэВ. Полученные величины близки к значениям, полученным в результате численного моделирования электронной структуры аналогичных квантовых точек [3].

Температурная зависимость тока в пиках осцилляции проводимости канала транзистора имеет обычный акгивационный характер с энергией активации Еа порядка 20 мэВ. Полученная экспериментальная величина Еа оказалась одинакова для всех пиков, не зависела от высоты барьера. Анализ температурной зависимости проводимости показал, что перенос заряда в канале транзисторов определяется прыжковым механизмом проводимости по ближайшим соседям с энергией активации, равной характерной энергии разброса энергетических уровней дырок в массиве квантовых точек.

10-8 ' Т(К):

Рис.1. Зависимость тока исток - сток транзистора от потенциала полевого электрода при различных температурах. Два пика, последние на шкале напряжений, связаны с заполнением основного состояния дырок в КТ. три пика в области потенциалов 3-; 8 В отвечают возбужденным дырочным состояниям.

:_._1—.—1—I—|—>—1—■—1—,—I—.—1—.— ——

-2 0 2 4 в 8 10 12 14 16 Напряжение на затворе, В

Третья глава посвящена исследованию явлений в фоточувствительных устройствах на базе гетероструктур Ge/Si с наиокластерами Ge для длин воли фотонов 1.3 - 1.5 мкм, используемых в волоконно оптических линиях связи.

Материалом для фотоприемников (ФП) служили многослойные гетероструктуры Ge/Si, выращенные методом молекулярно лучевой эпигаксии. В качестве подложек использовались пластины монокристаллического кремния либо КНИ подложки, в зависимости от конструкции ФП. Многослойные структуры с нанокристаллами Ge, выращивались как на чистой кремниевой поверхности (механизм Странского-Крастанова) [4], так и на окисленной кремниевой поверхности (механизм Фольмера-Вебера) [5]. Во втором случае достигалась более высокая слоевая плотность островков -1.2 хЮ1" см'2. Фоточувствительный слой, как правило, содержал 10-40 слоев нанокластеров Ge,

разделенных тонкими слоями Si.

На основе многослойных гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge были реализованы фотоприемные элементы для диапазона длин волн фотонов 1.3-1.5 мкм, включающие в себя: вертикальные p-i-n фотодиоды со встроенными в базовую область слоями квантовых точек Ge и освещаемые со стороны р-п перехода; биполярные п'р-п Ge/Si фототранзисторы, в которых роль плавающей базы выполняли слои нанокластеров Ge, встроенные в ¿.-область Si; планарные фоторезисторы с квантовыми точками Ge, захороненными в матрице «-Si; Ge/Si p-i-n фотодиоды с волноводной геометрией, использующие эффект многократного отражения излучения от стенок волновода. Измерялись вольтамперные, вольтфарадные и спектральные характеристики приборов. Рассчитывалась и анализировалась величина квантовой эффективности r¡, которая связана сфоточувствигельностьюформулой R = er\/hv.

Измерения ампер-ваттной чувствительности ФП со слоями КТ Ge показали, что их фоточувствительность в ближней ИК области спектра фотонов простирается вплоть до длин волн 1.6-1.7 мкм. Квантовая эффективность в условиях нормального падения света зависит от величины электрического поля и достигает максимального значения 3-5 % для длины волны 1.3 мкм. Данная величина близка к величинам, полученным для

фотоприемников на основе напряженных многослойных сверхрешеткок Оех/81,.х [6]. Низкая величина квантовой эффективности объясняется малой долей светового потока, поглощаемого фоточувствительным слоем ФП.

Значительное увеличение квантовой эффективности было достигнуто за счет реализации волеоводной структуры ФП, использующей эффект многократного внутреннего отражения света от стенок волновода. Один и тот же прибор сочетал в себе вертикальный фотодиод и латеральный волновод (Рис. 2.). Засветка ФП осуществлялась с торца.

На рисунке 3 приведена зависимость квантовой эффективности г] на длинах волны ).3 мкм и 1.55 мкм от длины волновода и величины обратного смещения. Оказалось, что максимальная квантовая эффективность реализуется в структурах с длиной волновода ¿>3 мм, при величине обратного смещения 11> 3 В, и достигает значений 20% и 15% на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм, соответственно. Насыщение величины т] в длинных волноводах, по-видимому, означает, что в этом случае происходит поглощение всего света, проникающего через торец ФП и проходящего вдоль германиевых слоев.

Рис. 2. Схематическое изображение р-г-п фотодиода, сформированного в виде волновода на подложке КИИ. Ширина волновода 50 мкм, длина 0.1-4-5 мм. В качестве отражающих покрытий со стороны подложки служил слой КНИ структуры, а со стороны стенок волновода пленка А1, выполняющая одновременно функцию электрического контакта к верхнему слою

« о

Я.« 1.3 мкм

лИ.З мкм

(б)

л-1.55 мкм

12 3 4 Длина волновода (мм)

1 2 3

Обратное смещение (В)

Рис.3. Зависимость квантовой эффективности волноводных ФП на длинах волн 1.3 мкм и 1.55 мкм от длины волновода при нулевом обратном смещении (а) и от величины обратного смещения при длине волновода Ь~4 мкм (б).

Последний параграф главы посвящен исследованиям временных характеристик планарных фоторезисторов, активная фоточувствительная область которых представляла собой 30 слоев квантовых точек Ое, захороненных в матрице кремния п-типа.Выбор данного типа ФП определялся несколькими причинами: а) простая топологическая конструкция; б) планарное исполнение, что облегчало ввод детектируемого излучения; в) маленькая межконтактная емкость, что позволяет уменьшить время перезарядки на фронте импульса. В работе приведены осциллограммы импульсов фототока, которые являются откликом фотосопротивления со слоями квантовых точек Ое и контрольного фотоприемника на импульс излучения фемтосекундного лазера (А=1.55 мкм). В качестве контрольного фотоприемника использовался серийно выпускаемый р-ьп диод, изготовленный из материала [пСаАэ, работающий в полосе частот до 16 ГГц. Анализ временных параметров импульса фотоотклика от исследуемого и контрольного ФП показал, что фотосопротивления со слоями квантовых точек Се имеют быстродействие сопоставимое с контрольным фотоприемником.

В четвертой главе приведены результаты исследований по разработке физических и технологических основ формирования встроенных в 8К> кристаллических ианокластеров германия, включающие процесс осаждения плотного массива

нанокластеров Ge на поверхность тонкого слоя двуокиси кремния и селективного окисления поликристаллического кремния, осажденного поверх германиевых нанокластеров. Слои полупроводниковых нанокластеров используются в качестве запоминающей среды в энергонезависимых элементах памяти [7]. Подавление латеральной проводимости по слою НК увеличивает время хранения информации, поскольку оно, в отличие от случая сплошного плавающего затвора, уже не критично к утечкам заряда в подложку через локальные дефекты в туннельном окисле.

Приведены экспериментальные результаты по влиянию импульсного воздействия низкоэнергетических (200 кэВ) собственных ионов на зарождение ПК Ge на тонких пленках двуокиси кремния. Найден режим воздействия импульса ионов, приводящий к увеличению плотности НК германия, уменьшению их размеров и увеличению однородности распределения размеров. Определены условия зарождения НК в зависимости от температуры подложки и плотности потока осаждаемого вещества. Предложен способ контролируемого изменения размеров нанокристалов при неизменной плотности их массива путем вариации количества осажденного германия при температуре (200°С), препятствующей десорбции Ge с поверхности окисла. Определены условия получения плотного массива нанокристаллов Ge (Рис.4).

Рис.4. ПЭМ изображение (вверху- поперечное сечение, внизу - plan-view) для структуры с НК Ge, сформированных с использованием ионного воздействия (Т= 250 "С, поток Ge J=0.083 МС/с). При осаждении германия на SiOj формируются нанокластеры сферической формы, имеющие кристаллическую структуру (вставка). Межплоскостные расстояния данных кристаллов соответствуют расстояниям между (111) плоскостями в Сге (0.327 нм).

Проведено моделирование процесса роста НК германия на поверхности 8Ю2 методом Монте-Карло. Кинетика образования нанокрмсталлов рассчитывалась на основе модели «решеточного газа» [8], учитывающей следующие процессы: осаждение атомов Се на поверхность 5Ю2, их поверхностную диффузию, десорбцию, преципитацию и ионное воздействие. Показано, что уменьшение размеров нанокластеров и дисперсии их размеров в результате ионного воздействия обусловлено дополнительным выбиванием атомов германия из островков на поверхность 5Ю2. На основе сравнения экспериментальных и расчетных данных выявлено, что основным механизмом, контролирующий процесс формирования и роста нанокристаллов, является поверхностная диффузия.

Для изготовления контрольного диэлектрика был предложен метод селективного окисления поликремния осажденного поверх нанокластеров Се в вакуумной камере. Показано, что из-за напряжений в структуре наноостровки германия окисляются медленнее, чем окружающий кремний. Найдены условия селективного окисления поликремния и получены структуры с захороненными в диэлектрике НК германия.

На полученных стуктурач были изготовлены контакты для исследования процессов перезарядки НК. На высокочастотных вольт-фарадных характеристиках МДП структур с встроенными в подзатворный диэлектрик наиокластерами Се обнаружен гистерезис (окно памяти) величиной 2 В. Анализ экспериментальных вольт-фарадных характеристик позволил определить характерные напряжения для зарядки и разрядки системы электронами и дырками. Проведено моделирование процесса перезарядки нанокластеров. Сопоставление экспериментальных и расчетных вольт-фарадных характеристик позволило определить плотность заряда, запасенную в НК, а также энергии уровней электронов (Ее=0.97 еУ) и дырок (Еь=0.67 еУ) в германиевых квантовых точках.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе многослойных гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge реализованы фотоприемные элементы для диапазона длин волн фотонов 1.3-1.5 мкм, включающие в себя: вертикальные p-i-n фотодиоды со встроенными слоями квантовых точек Ge и освещаемые со стороны р-п перехода; биполярные и"'р-п* Ge/Si фототранзисторы; планарные фоторезисторы с квантовыми точками Ge, захороненными в матрице n-Si; Ge/Si p-i-n фотодиоды с волноводной геометрией, использующие эффект многократного отражения излучения от стенок волновода.

2. Показано, что для вертикальных p-i-n фотодиодов величина темнового тока может достигать значения, 2х10"5 А/см2 при величине обратного смещения 1 В. Обнаружено, что максимальная величина квантовой эффективности реализуется в волноводных структурах с засветкой со стороны торца волноводов и достигает значений порядка 20% и 15% на длинах волн 1.3 и 1.5 мкм соответственно. Установлено, что латеральные Ge/Si фоторезисторы со слоями квантовых точек Ge обладают полосой пропускания до 16 ГГц на уровне -3 дБ.

3. На базе структур «кремний-на-изоляторе» и гетероструктур Ge/Si созданы полевые транзисторы с полосковым и расщепленным затворами, в которых канал формируется слоем квантовых точек Ge с размерами точек в плоскости канала 10-15 нм и высотой 1.0-1.5 нм. Длина затворов транзисторов варьировалась от 0.3 мкм до I мкм, число квантовых точек в активном канале составляло 102-103. Установлено, что перенос заряда в канале транзистора осуществляется с помощью прыжкового механизма проводимости по ближайшим соседям с участием локализованных состояний, формирующихся в результате размерного квантования энергетического спектра дырок в квантовых точках Ge.

4. На затворных характеристиках транзисторов обнаружены пики тока исток-сток, обусловленные эффектами кулоновского взаимодействия и размерного квантования в прыжковом переносе дырок через квантовые точки. Из температурных зависимостей затворных характеристик определены энергии кулоновского взаимодействия дырок в

основном и первом возбужденном состояниях (~25 и 45 мэВ), энергетические зазоры между уровнями размерного квантования (-70 мэВ), а также величина энергетического беспорядка, связанного с неоднородностью размеров квантовых точек (-20 мэВ). Осциллирующий характер зависимостей тока исток-сток от потенциала затвора сохраняется при повышении температуры от криогенной до комнатной, что согласуется с большими значениями энергии размерного квантования и зарядки квантовых точек по сравнению с тепловой энергией носителей заряда в данной области температур.

5. Разработаны основные технологические операции формирования встроенных в Si02 кристаллических нанокластеров Ge для элементов памяти с плавающим затвором, включающие процесс осаждения плотного массива нанокластеров Ge на SiOi и селективного окисления поликристаллического кремния, осажденного поверх германиевых нанокластеров. Установлены условия, при которых поликристаллический кремний оказывается окисленным, а ядро нанокластеров Ge остается кристаллическим. На основе полученных структур изготовлены макеты ячеек памяти.

6. На высокочастотных вольт-фарадных характеристиках МДП структур с встроенными в подзатворный диэлектрик нанокдастерами Ge обнаружен гистерезис (окно памяти) величиной 2 В. Анализ экспериментальных вольт-фарадных характеристик позволил определить характерные напряжения для зарядки и разрядки системы электронами и дырками. Проведено моделирование процесса перезарядки нанокластеров. Сопоставление экспериментальных и расчетных вольт-фарадных характеристик позволило определить плотность заряда, запасенную в НК, а также энергии уровней электронов (Ее=0.97 eV) и дырок (Eh=0.67 eV) в германиевых квантовых точках.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Yakimov АЛ., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Nikiforov A.I. Ge/Si Quantum Dot Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transitor. - Applied Physics Letters, 2002, v.80, № 25, p. 4783-4785.

2. Якимов А.П., Двуреченский А.В., Кириенко В.В., Степина Н.П., Никифоров А.И., Ульянов В.В., Чайковский С.В.,_Володин В.А., Ефремов М.Д., Сексенбаев М.С., Шамирзаев Т.С., Журавлев К.С. Волноводиые Ge/Si-фотодиоды со встроенными слоятI квантовых точек Ge для волоконно-оптических линий связи. - Физика и техника полупроводников, 2004, т. 38, вып. 10, 1265-1269.

3. Якимов А.И., Двуреченский А.В., Кириенко В.В., Никифоров А.И. Ge/Si-фотодиоды и фототранзисторы со встроенными слоями квантовых точек Ge для волоконно-оптических линий связи. - Физика твердого тела, 2005, т.48, вып. 1, с. 33-36.

4. Степина Н.П., Якимов А.И., Двуреченский А.В., Кириенко В.В., Соболев Н.А., Лейтао Д.П., Ненашев А.В., Никифоров А.И., Коптев Е.С., Кармо М.С., Перейра Л. Фотопроводимость по массиву туннельно-связанных квантовых точек Ge/Si. - ЖЭТФ, 2006, т. 130, №2, с. 309-318.

5. Dvurechenskii A.V., Yakimov A.I., Kirienko V.V., Stepina N.P., Novikov P.L. Si/Ge nanodots in electro-optical SOI devices. In: Nanoscaled Semiconductor-on-Insu!ator Structures and devices, ed. S. Hall, Springer, 2007, p. 113-128.

6. Stepina N.P., Dvurechenskii A.V., Armbrister V.A., Kesler V.G., Novikov P.L., Gutakovskii A.K., Kirienko V.V., Smagina Z.V. Pulsed ion-beam induced nucleation and growth of Ge mnocrystals on Si02. - Applied Physics Letters, 2007, v. 90, p. 133120-1323122.

7. Stepina N.P., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Armbrister V.A., Novikov P.L., Kesler V.G., Gutakovskii A.K., Smagina Z.V., Spesivtzev E.V. Pulsed ion-beam assisted deposition of Ge nanocrystals on Si О2 for non-volatile memory device. - Thin Solid Films, 2008, v.517, p. 313-316.

8. Stepina N.P., Kirienko V.V., Dvurechenskii A.V., Alyamkm S.A., Armbrister V.A., Nenashev A.V.- Selective oxidation of poly-Si with embedded Ge nanocrystals in Si/SiO;/Ge(NCs)/poly-Si structure for memory device fabrication. Semiconductor Science Technology, 2009, v.24, p.1-4.

9. Земляное A.A., Кириенко B.B., Якимов A.M., Донченко B.A. - Исследование временных характеристик фотодетекпюров на основе наногетероструктур Ge/Si. Известия высших учебных заведений, 2010, №5, с.64 - 67.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1]Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. - ФТП, 1998, т.32, №1, с.3-18.

[2] Пчеляков О.П., Болховитянов Ю.Б., Двуреченский А.В., Соколов JI.B., Никифоров А.И., Якимов А.И., Фойхтлендер Б. Кремний-германиевые нанострук-туры с квантовьши точками: механизмы образования и электрические свойства. - ФТП, 2000, т. 34, №11, с. 1281-1299.

[3] Dvurechenskii A.V., Nenashev A.V., Yakimov A.I. Electronic structure of Ge/Si quantum dots - Nanolhechnology, 2002, v. 13, p. 75-80.

[4] Yakimov А.1., Dvurechenskii A.V., Proskuiyakov Yu.Yu., Nikiforov A.I., Pchelyakov O.P., Teys S.A., Gutakovskii A.K. Normal-incidence infraredphotoconduct-ivity in Sip-i-n diode with embedded Ge self-assembled quantum dots. - Appl. Phys. Lett., 1999, v. 75, № 10, p. 1413-1415.

[5] Никифоров А.И., Ульянов B.B., Пчеляков О.П., Тийс С.А., Гутаковский A.K. Рост и структура наноостровков Ge на атомарно-чистой поверхности окиси Si. - ФТТ, 2004, т. 46, № 1, с. 80-82.

[6] Presting Н. Near and mid infrared silicon/germanium basedphotodetection - Thin Solid Films, 1998. v. 321, pp. 186-195.

[7] Kanoun M., Souifi A., Baron Т., Mazen F. Electrical study of Ge-nanocrystat-based metal-oxide-semiconductor structures for p-type nonvolatile memoiy applications. - Appl. Phys. Lett., 2004, v. 84, pp. 5079-5081.

[8] Novikov P.L., Heinig K.-H., Larsen A., Dvurechenskii A.V. Simulation of ion-irradiation stimulated Ge nanocluster formation in gate oxides containing GeOi - Nucl. Instum. Methods Phys. Res. B, 2002, v. 191, pp. 462-467.

Автореф. диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Подписано в печать 16.09.20П. Заказ № 91. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии Института каталнзгГСО РАН 630090 Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 5

Введение.

ГЛАВА 1. Литературный обзор.

§1.1 Понятие о квантовых точках. Методы формирования.

§1.2 Гетероструктуры Ge/Si с квантовыми точками германия.

§ 1.3 Слои квантовых точек Ge в кремнии как фоточувствительный материал для кремниевых ИК фото детекторов.

§ 1.4 Транспорт заряда в системе туннельно-связанных квантовых точек Ge в кремнии.

§1.5 Использование нанокластеров в качестве запоминающей среды энергонезависимых устройств памяти.

ГЛАВА 2. Эффект поля в слоях туннельно-связанных квантовых точек Ge в кремнии.

§2.1 Технологический процесс изготовления полевых транзисторов с квантовыми точками Ge в канале.

§2.2 Осцилляции прыжковой проводимости в канале полевого транзистора

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ИК фотопроводимость в многослойных гетероструктурах Ge/Si с квантовыми точками Ge

§3.1 Технологический процесс изготовления Ge/Si фото детекторов с квантовыми точками Ge.

§3.2 Структурные характеристики слоев Ge/Si с квантовыми точками Ge

§3.3 Фотоэлектрические характеристики фотоприемников.

§3.4 Частотно-временные характеристики фотоприемников.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. Нанокристаллы Ge в пленках двуокиси кремния.

§4.1 Технологические процессы изготовления структур с нанокристаллами

Ge в Si02.

§4.2 Механизм формирования нанокристаллов.

§4.3 Исследование процессов перезарядки квантовых точек Ge в диэлектрике.

Выводы к главе 4.

Прогресс в физике и технологии гетероструктур и стимулировал интерес к изучению систем с пониженной размерностью, предельным случаем которых являются нуль-мерные системы, состоящие из массива атомных кластеров или островков нанометровых размеров в полупроводниковой матрице. Хотя кластеры или островки обладают конечными размерами, их принято называть квантовыми точками (КТ). Предсказываемое теоретически и наблюдаемое экспериментально квантование энергетического спектра носителей заряда в квантовых точках формирует особенности в транспорте носителей, электрических и оптических характеристиках таких структур. Полупроводниковые структуры с квантовыми точками характеризуются рядом новых явлений и свойств, представляющих интерес для проведения фундаментальных исследований и привлекательных в микро- и наноэлектронике. Достоинствами фотоприемных устройств на гетероструктурах с квантовыми точками являются: возможность управления спектральной полосой поглощения и излучения путем заселения состояний с требуемой энергией; снятие запрета на оптические переходы, поляризованные в плоскости фотоприемника, ожидаемое увеличение времени жизни фотовозбужденных носителей. Использование слоев нанокластеров (НК) в качестве плавающего затвора МДП структуры, позволяет увеличить время хранения заряда в энергонезависимых элементах памяти. Эффект поля в транзисторах, проводящий канал которых включает слой квантовых точек, является информативным инструментом для изучения эффектов электронных корреляций и размерного квантования. Перенос заряда по цепочкам или массиву туннельно-связанных квантовых точек, лежит в основе работы одноэлектронных транзисторов, имеющих важное практическое применение в электронике нового поколения.

В настоящее время наиболее перспективный метод формирования квантовых точек основан на эффектах самоорганизации полупроводниковых наноструктур в гетероэпитаксиальных системах. Упругие деформации в эпитаксиальной пленке и островках на ее поверхности являются ключевым фактором как в морфологическом переходе от плоской пленки к островковой (механизм Странского-Крастанова), так и в последующих изменениях размеров, формы и пространственного распределения островков. Эффекты самоорганизации (упорядочения) заключаются в появлении в системе островков предпочтительных размеров, формы, расстояний между нанокластерами и их взаимного расположения. В настоящее время разработаны режимы роста структур, обеспечивающие получение достаточно однородных по размеру островков нанометрового масштаба, в которых энергия размерного квантования носителей заряда составляет десятки мэВ.

Судя по количеству публикаций, среди гетеросистем с самоформирующимися квантовыми точками наиболее изучены системы InAs на подложке GaAs и Ge на подложке Si. Интерес к нанокластерам Ge в кремнии связан с рядом обстоятельств: 1) успехи в технологии получения однородного массива нанокластеров Ge высокой плотности (>10п см"2); 2) размеры нанокластеров (-10 нм) уменьшились до величин, обеспечивающих появление эффектов размерного квантования.

Успехи в технологии синтеза слоев Ge/Si с квантовыми точками Ge создали основу для создания приборных структур нового поколения, использующих в своей работе одноэлектронные и квантово-размерные эффекты. Важными для практических применений особенностями разработанных устройств являются: 1) использование в качестве базового материала кремния, позволяющее легко интегрировать новые элементы в современную технологию сверхбольших интегральных схем; 2) высокие рабочие температуры квантовых приборов, что является необходимым условием их приложения на практике.

С появлением структур с квантовыми точками традиционные и хорошо технологически разработанные, однако не прямозонные, полупроводники Si и Ge получили перспективу перейти в класс оптических материалов, которые могут реально использоваться в качестве активного элемента излучателей и фотодетекторов. В большой мере именно с этим можно связать устойчивый рост интереса к квантовым структурам на основе Ge/Si. Физические эффекты, наблюдаемые в таких структурах, в последние годы становятся основой создания новой элементной базы для СВЧ электроники гигагерцового и терагерцового диапазонов, для оптоэлектронных устройств и приборов микро- и наноэлектроники: кремниевых полевых транзисторов с квантовыми точками в канале и элементов электронной памяти.

Целью настоящей диссертационной работы являлось исследование механизмов протекания тока, формирования фотоотклика и зарядового состояния, лежащих в основе работы приборных устройств на базе гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- Разработка основных технологических операций формирования приборов на основе гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge, изготовление лабораторных макетов устройств.

- Исследование электрофизических и фотоэлектрических явлений в гетероструктурах Ge/Si с квантовыми точками в зависимости от широкого набора технологических параметров, используемых при изготовлении приборов.

- Установление механизмов протекания тока, формирования фотоотклика и зарядового состояния, лежащих в основе работы приборов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

В Ge/Si p-i-n фотодиодах с волноводной геометрией, содержащих слои квантовых точек Ge, обнаружено увеличение квантовой эффективности в области длин волн 1.3-1.5 мкм, связанное с эффектом многократного внутреннего отражения и поглощения света.

Установлено, что перенос заряда в канале кремниевых МОП транзисторов с квантовыми точками Ое осуществляется в условиях прыжкового механизма проводимости по ближайшим соседям с участием локализованных состояний, формирующихся в результате размерного квантования энергетического спектра дырок в ве. Определены энергии размерного квантования и кулоновского взаимодействия дырок.

Показано, что импульсное воздействие пучком собственных низкоэнергетических ионов в процессе осаждения ве на поверхность туннельного 8102 приводит к снижению скорости десорбции ве с поверхности окисла, увеличению плотности нанокластеров, уменьшению среднего размера и дисперсии по размерам в сравнении с осаждением без ионного воздействия, что позволило создать плотный массив однородных по размерам нанокластеров германия на диэлектрике, лежащих строго в одной плоскости.

Для слоев аморфного и поликристаллического кремния, осажденных поверх ве островков, получены зависимости скорости окисления от температуры процесса и толщины слоев. Показано, что из-за напряжений в структуре наноостровки германия окисляются медленнее, чем окружающий кремний. Найдены условия селективного окисления поликремния и получены структуры с захороненными в диэлектрике нанокристаллами германия.

Практическая значимость работы:

Показана принципиальная возможность использования для изготовления электронных и оптоэлектронных приборов новых наноструктурированых материалов - гетероструктур Ое/81 с квантовыми точками Ое. Важными для практических применений особенностями разрабатываемых устройств являются: 1) использование в качестве базового материала кремния, позволяющее легко интегрировать новые элементы в современную технологию сверхбольших интегральных схем; 2) высокие рабочие температуры квантовых приборов (вплоть до комнатной), что является необходимым условием их приложения на практике.

Разработан новый подход к созданию кремниевых полевых транзисторов, основанный на встраивании в канал полевого транзистора слоев квантовых точек Ge, формирующихся при гетероэпитаксии на Si. Реализованы конструкции фотодетекторов для ближней ИК области спектра, принцип которых основан на межзонных оптических переходах в слоях квантовых точек Ge/Si. Разработаны основные технологические операции формирования встроенных в Si02 кристаллических нанокластеров Ge, с использованием которых изготовлены макеты ячеек памяти.

Положения, выносимые на защиту:

1) В неохлаждаемых фотоприемных элементах, сформированных на основе многослойных гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge, максимальная величина внешней квантовой эффективности реализуется в волноводных структурах и достигает значений 20% и 15% на длинах волн 1.3 и 1.5 мкм, соответственно. Латеральные Ge/Si фоторезисторы с 30-ю слоями квантовых точек Ge обладают полосой пропускания до 16 ГГц на уровне -3 дБ.

2) Существует область значений потенциалов полевого электрода, для которых перенос заряда в канале кремниевых полевых транзисторов, содержащих квантовые точки Ge, осуществляется в условиях прыжкового механизма проводимости по ближайшим соседям с участием локализованных состояний, формирующихся в результате размерного квантования энергетического спектра дырок в квантовых точках Ge.

3) Для квантовых точек Ge с латеральными размерами —10 нм и высотой ~1 нм энергия кулоновского взаимодействия дырок в основном и первом возбужденном состояниях составляет -40 мэВ и -25 мэВ, соответственно, энергетический зазор между уровнями размерного квантования ~70 мэВ.

4) Селективное окисление поликристаллического кремния, осажденного поверх плотного массива германиевых нанокластеров на 8Ю2, позволяет формировать слои монокристаллических включений ве диаметром 6-7 нм в диэлектрике, требуемые для использования в качестве плавающего затвора в макетах элементов памяти.

5) Гистерезис на вольт-фарадных характеристиках МДП структур с нанокластерами ве в подзатворном БЮг обусловлен эффектами зарядки нанокластеров электронами либо дырками. Энергии основного состояния электрона и дырки в нанокластерах Се, встроенных в матрицу 8Ю2, составляют 0.97 эВ и 0.67 эВ, соответственно.

Основные результаты и выводы по диссертации

1. На основе многослойных гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge реализованы фотоприемные элементы для диапазона длин волн фотонов 1.31.5 мкм, включающие в себя: вертикальные p-i-n фотодиоды со встроенными слоями квантовых точек Ge и освещаемые со стороны р-п перехода; биполярные п'р-п Ge/Si фототранзисторы; планарные фоторезисторы с квантовыми точками Ge, захороненными в матрице и-Si; Ge/Si p-i-n фотодиоды с волноводной геометрией, использующие эффект многократного отражения излучения от стенок волновода.

2. Показано, что для вертикальных p-i-n фотодиодов величина темнового тока может достигать значения, 2x10'5 А/см2 при величине обратного смещения 1 В. Обнаружено, что максимальная величина квантовой эффективности реализуется в волноводных структурах с засветкой со стороны торца волноводов и достигает значений порядка 20% и 15% на длинах волн 1.3 и 1.5 мкм соответственно. Установлено, что латеральные Ge/Si фоторезисторы со слоями квантовых точек Ge обладают полосой пропускания до 16 ГГц на уровне -3 дБ.

3. На базе структур «кремний-на-изоляторе» и гетероструктур Ge/Si созданы полевые транзисторы с полосковым и расщепленным затворами, в которых канал формируется слоем квантовых точек Ge с размерами точек в плоскости канала 10-15 нм и высотой 1.0-1.5 нм. Длина затворов транзисторов варьировалась от 0.3 мкм до 1 мкм, число квантовых точек в активном канале составляло 102-103. Установлено, что перенос заряда в канале транзистора осуществляется с помощью прыжкового механизма проводимости по ближайшим соседям с участием локализованных состояний, формирующихся в результате размерного квантования энергетического спектра дырок в квантовых точках Ge.

4. На затворных характеристиках транзисторов обнаружены пики тока исток-сток, обусловленные эффектами кулоновского взаимодействия и размерного квантования в прыжковом переносе дырок через квантовые точки. Из температурных зависимостей затворных характеристик определены энергии кулоновского взаимодействия дырок в основном и первом возбужденном состояниях (-25 и 45 мэВ), энергетические зазоры между уровнями размерного квантования (-70 мэВ), а также величина энергетического беспорядка, связанного с неоднородностью размеров квантовых точек (~20 мэВ). Осциллирующий характер зависимостей тока исток-сток от потенциала затвора сохраняется при повышении температуры от криогенной до комнатной, что согласуется с большими значениями энергии размерного квантования и зарядки квантовых точек по сравнению с тепловой энергией носителей заряда в данной области температур.

5. Разработаны основные технологические операции формирования встроенных в 8ІО? кристаллических нанокластеров Ое для элементов памяти с плавающим затвором, включающие процесс осаждения плотного массива нанокластеров Ое на 8Юг и селективного окисления поликристаллического кремния, осажденного поверх германиевых нанокластеров. Установлены условия, при которых поликристаллический кремний оказывается окисленным, а ядро нанокластеров ве остается кристаллическим. На основе полученных структур изготовлены макеты ячеек памяти.

6. На высокочастотных вольт-фарадных характеристиках МДП структур с встроенными в подзатворный диэлектрик нанокластерами ве обнаружен гистерезис (окно памяти) величиной 2 В. Анализ экспериментальных вольт-фарадных характеристик позволил определить характерные напряжения для зарядки и разрядки системы электронами и дырками. Проведено моделирование процесса перезарядки нанокластеров. Сопоставление экспериментальных и расчетных вольт-фарадных характеристик позволило определить плотность заряда, запасенную в НК, а также энергии уровней электронов (Ее=0.97 еУ) и дырок (Е[1=0.67 еУ) в германиевых квантовых точках.

Заключение

Работа проводилась в ИФП СО РАН в лаборатории неравновесных полупроводниковых систем под руководством зав. лаб. член-корр. РАН, профессора А. В. Двуреченского. Содержание диссертации отражено в 9 публикациях:

1. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Nikiforov A.I. - Ge/Si Quantum Dot Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transitor. - Applied Physics Letters, 2002, v.80, № 25, p. 4783-4785.

2. Якимов А.И., Двуреченский A.B., Кириенко В.В., Степина Н.П., Никифоров А.И., Ульянов В.В., Чайковский С.В.,Володин В.А., Ефремов М.Д., Сексенбаев М.С., Шамирзаев Т.С., Журавлев К.С. - Волноводные Ge/Si-фотодиоды со встроенными слоями квантовых точек Ge для волоконно-оптических линий связи. - Физика и техника полупроводников, 2004, т. 38, вып. 10, 1265-1269.

3. Якимов А.И., Двуреченский A.B., Кириенко В.В., Никифоров А.И. - Ge / Si-фотодиоды и фототранзисторы со встроенными слоями квантовых точек Ge для волоконно-оптических линий связи. Физика твердого тела, 2005, т.48, вып. 1, с. 33-36.

4. Степина Н.П., Якимов А.И., Двуреченский A.B., Кириенко В.В., Соболев H.A., Лейтао Д.П., Ненашев A.B., Никифоров А.И., Коптев Е.С., Кармо М.С., Перейра Л. - Фотопроводимость по массиву туннельно-связанных квантовых точек Ge/Si. ЖЭТФ, 2006, т. 130, № 2, с. 309-318.

5. Dvurechenskii A.V., Yakimov A.I., Kirienko V.V., Stepina N.P., Novikov P.L. -SiGe nanodots in electro-optical SOI devices. In: Nanoscaled Semiconductor-on-Insulator Structures and devices, ed. S. Hall, Springer, 2007, p.l 13-128.

6. Stepina N.P., Dvurechenskii A.V., Armbrister V.A., Kesler V.G., Novikov P.L., Gutakovskii A.K., Kirienko V.V., Smagina Z.V. - Pulsed ion-beam induced nucleation and growth of Ge nanocrystals on Si02. - Appl.Phys.Lett., 2007, v. 90, p. 133120.

7. Stepina N.P., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Armbrister V.A., Novikov P.L., Kesler V.G., Gutakovskii A.K., Smagina Z.V., Spesivtzev E.V. - Pulsed ion-beam assisted deposition of Ge nanocrystals on Si02 for non-volatile memory device. Thin Solid Films, 2008, v.517, p. 313-316.

8. Stepina N.P., Kirienko V.V., Dvurechenskii A.V., Alyamkin S.A., Armbrister V.A., Nenashev A.V — Selective oxidation of poly-Si with embedded Ge nanocrystals in Si/Si02/Ge(NCs)/poly-Si structure for memory device fabrication. Semicond. Sci. Technol., 2009, v.24, p. 1-4.

9. Землянов A.A., Кириенко B.B., Якимов A.M., Донченко B.A. - Исследование временных характеристик фотодетекторов на основе наногетерострук-тур Ge/Si. Известия высших учебных заведений, 2010, №5, с.64 - 67.

Результаты диссертационной работы были представлены на Российских и международных конференциях, в том числе: X и XI Российские конференции по физике полупроводников (Екатеринбург, 2007 г.; Новосибирск - Томск, 2009 г.), VI Международная конференция по актуальным проблемам физики, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний 2009» (Новосибирск, 2009 г.), 10-й и 15-й международный симпозиум «Nanostructures: Physics and Technology» (С.-Петербург, 2002 г.; Новосибирск, 2007 г.), XVIII Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2004 г.).

Работа выполнялась в тесной кооперации с подразделениями ИФП СО РАН. Гетероструктуры выращивались в Отделе роста и структуры полупроводниковых материалов, руководимом д.ф.-м.н., профессором О.П. Пчеляковым. Синтез слоев осуществлялся - к.ф.-м.н. А.И. Никифоровым. Визуализация наноостровков Ge осуществлялась сотрудниками Лаборатории нанодиагноститики и нанолитографии к.ф.-м.н. А.К. Гутаковским, к.ф.-м.н. С.Н. Косолобовым. Приборы на основе гетероструктур Ge/Si изготавливались под руководством Б.И. Фомина - ведущего технолога Лаборатории технологии кремниевой микроэлектроники. Электронная литография структур осуществлялась Д.А Насимовым.

В заключение автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность научному руководителю А. И. Якимову за руководство и постоянную помощь в работе. Автор признателен зав. лаб. член-корр. РАН, профессору А. В. Двуреченскому за постоянный интерес к работе и многочисленные обсуждения. Автор выражает благодарность всем сотрудникам Лаборатории неравновесных полупроводниковых систем ИФП СО РАН за поддержание творческой атмосферы и интерес к работе. Особой благодарности заслуживают коллеги к.ф.-м.н. С.И. Романов и к.ф.-м.н. Н.П. Стёпина, общение с которыми оказало существенное влияние на научную деятельность автора.

Автор благодарит всех сотрудников, чей вклад отмечался выше, а также сотрудников ИФП СО РАН принимавших участие в обсуждении результатов работы на семинарах и в частных беседах.

1. Dingle R., Wiegmann W., Henry C.H. Quantum States of Conffined Carriers in Very Thin AlxGai.xAs-GaAs-AlxGaixAs Heterostructures. - Phys. Rev. Lett., 1974, v.33, № 14, pp.827-830.

2. Chang L.L., Esaki L., Tsu R. Resonant tunneling in semiconductor double barriers. Appl. Phys. Lett., 1974, №12, pp.593-595.

3. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. -ФТП, 1998, т.32, №1, с.3-18.

4. Petroff P.M., Gossard А.С., Logan R.A., Wiegmann W. Toward quantum well wires: Fabrication and optical properties. Appl. Phys. Lett. 1982, v/41, № 7,pp.635-638.

5. Екимов А.И., Онущенко A.A. Квантовый размерный эффект в трехмерных микрокристаллах полупроводников Письма в ЖЭТФ, 1981, т.34, №6, с. 363-366.

6. Murray A., Isaacson М., Adesida I. AIF3 A new very high resolution electron beam resist. - Appl. Phys. Lett., 1984, v.45, №5, pp. 589- 591.

7. Goldstein L., Glas F., Marzin J.Y., Charasse M.N., Le Roux G. Growth by molecular beam epitaxy and characterization of InAs/GaAs strained-lauer super lattices. Appl. Phys. Lett., 1985, v.47, №10, pp. 1099-1101.

8. Леденцов H.H., Устинов B.M., Егоров А.Ю., Жуков А.Е., Максимов М.В., табатадзе И.Г., Копьев П.С. Оптические свойства гетероструктур с квантовыми кластерами InGaAs-GaAs. ФТП, 1994, т.28, №8, с.1483-1487.

9. Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Щукин В.А., Копьев П.С., Алферов Ж.И., Бимберг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. ФТП, 1998, т.32, №4, с.385-410.

10. Hatami F., Ledentsov N.N., Grundmann N., Bohrer J., Heinrichsdorff F., Beer M., Bimberg D. Radiative recombination in tipe-II GaSb/GaAs quantum dots. Appl. Phys. Lett., 1995, v.67, № 5, pp. 656-658.

11. Ji L.W., Su Y.K., Chang S.J., Wu L.W., Fang Т.Н., Chen J.F., Tsai T.Y., Xue Q.K., Chen S.C. Growth nanoscale InGaN self-assembled quantum dots. J. of Crystal Growth, 2003, v.249, pp. 144-148.

12. Соколов JI.B., Дерябин А.С., Якимов А.И., Пчеляков О.П., Двуреченский А.В. Самоформирование квантовых точек Ge в гетероэпитаксиальной системе CaF2/Ge/CaF2/Si и создание туннельнорезонансного диода на ее основе. ФТТ, 2004, т. 46, № 1, с. 91-93.

13. Cullis A.G., Booker G.R. The epitaxial growth of silicon and germanium films on (111) silicon surface using UHVsublimation and evaporation techniques. J. of Crystal Growth, 1971, v.9, pp. 132-138.

14. Aleksandrov L.N., Lovyagin R.N., Pchelyakov O.P., Stenin S.I. Heteroepitaxy of germanium thin films on silicon by ion sputtering. J. of Crystal Growth, 1974, v.24/25, pp. 298-301.

15. Eaglesham D.J., Cerullo M. Dislocation-Free Stranski-Krastanov Growth of Ge on Si(100). Phys. Rev. Lett., 1990, v.64, №16, pp.1943-1946.

16. Mo Y.-W., Savage D.E., Swartzentruber В.S., Lagally M.G. Kinetic Pathway in Stranski-Krastranov Growth of Ge on Si(100). Phys. Rev. Lett., 1990, v.65, №8, pp.1020-1023.

17. Yakimov A.I., Markov V.S., Dvurechenskii A.V., Pchelyakov O.P. Coulomb staircase in Si/Ge structure. Phil. Mag., 1992, v.65, №4, pp. 701-705.

18. Prinz V. Ya. A new concept in fabricating building blocks for nanoelectronic and nanomechanic devices. Microelectronic Enginttring, 2003, v.69, № 2, pp. 466-475.

19. Wiesendenger R. Fabrication of nanometer structures using STM. Appl. Surf. Sci., 1992, v.54, pp.271-277.

20. Nikiforov A.I., Cherepanov V.A., Pchelyakov O.P., Dvurechenskii A.V., Yakimov A.I. In situ RHEED control of self-organized Ge quantum dots. Thin Solid Films, 2000, v. 380, № 1-2, pp. 158-163.

21. Kastner M., Voigtlander B. Kinetically Self-Limiting Growth ofGe Islands on Si(001). Phys. Rev. Lett., 1999, v. 82, № 13, pp. 2745-2748.

22. Wang X., Jiang Z., Zhu H., Lu F., Huang D., Liu X., Ни C, Chen Y., Zhu Z., Yao T. Germanium dots with highly uniform size distribution grown on Si(100) substrate by molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett., 1997, v. 71, № 24, pp. 3543-3545.

23. Milekhin A., Stepina N.P., Yakimov A.I., Nikiforov A.I., Schulze S., Zahn D.R.T. Raman scattering ofGe dot superlattices. Eur. Phys. J. B, 2000, v. 16, pp. 355-359.

24. Эренбург С.Б., Бауск H.B., Ненашев A.B., Степина Н.П., Никифоров А.И., Мазалов JI.H. Микроскопические характеристики гетероструктур, содержащих нанокластеры и тонкие слои Ge в Si-матрице. Журнал структурной химии, 2000, т. 41, №5, с. 980-987.

25. Sutter P., Mateeva Е., Sullivan J. S., Lagally M. G. Low-energy electron microscopy ofnanoscale three-dimensional SiGe islands on Si(lOO). Thin Solid Films, 1998, v. 336, pp. 262-270.

26. Brunner K. Si/Ge nanoctructures. Rep.Prog. Phys., 2002, v.65, pp. 27-72

27. Shaleev M. V., Novikov A. V., Yablonskiy A. N.,. Drozdov Y. N, Lobanov D. N., Krasilnik Z. F., Kuznetsov O. A. Photoluminescence of Ge(Si) self-assembled islands embedded in a tensile-strained Si layer. Appl. Phys. Lett., 2006, v. 88, pp. 011914011916.

28. Denker U., Stoffel ML, Schmidt O. G., Sigg H. Ge hut cluster luminescence below bulk Ge band gap. Appl. Phys. Lett., 2003, v. 82, № 3, p. 454-456.

29. Тонких А.А., Цырлин Г.Э., Дубровский В.Г., Устинов В.М., Werner Р. О возможностях подавления dome-iaiacmepoe при молекулярно-пучковой эпитаксии Ge на Si (100). ФТП, 2004, т.38, с. 1239-1244.

30. Peng С. S., Huang Q, Cheng W. Q., Zhou J. M., Zhang Y. H, Sheng Т. Т., Tung C.H. Improvement of Ge self-organized quantum dots by use of Sb surfactant. Appl. Phys. Lett., 1998, v. 72, № 20, pp. 2541-2543.

31. Никифоров A.M., Ульянов B.B., Пчеляков О.П., Тийс C.A., Гутаковский А.К. Рост и структура наноостровков Ge на атомарно-чистой поверхности окиси Si. -ФТТ, 2004, т. 46, № 1, с. 80-82.

32. Lander J. J., Morrison J. Low Voltage Electron Diffraction Study of the Oxidation and Reduction of Silicon J. Appl. Phys., 1962, v. 33, pp. 2089-2092.

33. Двуреченский A.B., Зиновьев B.A., Смагина Ж.В. Эффекты самоорганизации ансамбля нанокластеров Ge при импульсном облучении низкоэнергетическими ионами в процессе гетероэпитаксии на Si. Письма в ЖЭТФ, 2001, т. 74, № 5, с. 296-299.

34. Liu F., Lagally М. G. Self-organized nanoscale structures in Si/Ge films. Surf. Sci., 1997, v.386,pp,169-181.

35. Zhu J., Brunner К., Abstreiter G. Two-dimensional ordering of self-assembled Ge islands on vicinal Si(001) surfaces with regular ripples. Appl. Phys. Lett., 1998, v. 73, № 5, pp. 620-622.

36. Shklyaev A. A., Shibata M., Ichikawa M. Instability of 2D Ge layer near the transition to 3D islands on Si(lll). Thin Solid Films, 1999, v. 343-344, pp. 532-536.

37. Zhong Z., Halilovic A., Fromherz Т., Schaffler F., Bauer G. Two-dimensional periodic positioning of self-assembled Ge islands on prepatterned Si (001) substrates. -Appl. Phys. Lett., 2003, v. 82, № 26, pp. 4779-4781.

38. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Nikiforov A.I. Ge/Si quantum-dot metal-oxide-semiconductor field-effect transistor Appl. Phys. Lett. 2002. v. 80, pp. 4783-4785.

39. Masini G., Colace L., Assanto G. 2.5 Gbit/s poly crystalline germanium-on-silicon photodetector operating from 1.3 to 1.55 pim. Appl. Phys. Lett. 2003. v. 82. pp. 25242526.

40. Presting H. Near and mid infrared silicon/germanium basedphotodetection. Thin Solid Films, 1998. v. 321, pp. 186-195.

41. Дроздов Ю.Н., Красильник З.Ф., Кудрявцев K.E., Лобанов Д.Н., Новиков А.В., Шалеев М.В., Шенгуров В.Б., Шмагин А.Н., Яблонский А.Н. Упругие напряжения и состав самоорганизующихся наноостровков GeSi на Si(001). ФТП, 2000, т. 34, № 1, с. 8-12.

42. Krasilnik Z.F., Novikov A.V., Lobanov D.N., Kudryavtsev K.E., Antonov A.V., Obolenskiy S.V., Zakharov N.D., Werner P. SiGe nanostructures with self-assembledislands for Si-based optoelectronics. Semicond. Sci. Technol., 2011, v. 26, pp. 014029014033.

43. Elcurdi M., Boucaud P., Sauvage S., Kermarrec О., Campidelli Y., Bensahel D., Saint-Girons G., Sagnesl. Near-infrared waveguide photodetector with Ge/Si self-assembled quantum dots Appl. Phys. Lett. 2002. v. 80. pp. 509-511.

44. Tong S., LiuJ.L., Wan J., Kang L.W. Normal-incidence Ge quantum-dot photodetectors at 1.5 jum based on Si substrate Appl. Phys. Lett. 2002. v. 80. pp. 11891191.

45. Elving A., Hansson G.V., Ni W.-X.SiGe (Ge-dot) heterojunction phototransistors for efficient light detection at 1.3-1.55 jum. Physica E. 2003. v. 16. pp. 528-532.

46. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Yakovlev Yu.I., Nikiforov A.I., Adkins С .J. Long-range Coulomb interaction in arrays of self-assembled quantum dots. -Phys. Rev. B, 2000, v. 61, № 16, p. 10868-10876.

47. Шкловский Б.И., Эфрос A.Jl. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979, с. 416.

48. Якимов А.И., Двуреченский А В., Никифоров А И., Блошкин А А. Бесфононная прыжковая проводимость в двумерных слоях квантовых точек. Письма в ЖЭТФ, 2003, т. 77, № 7, с. 445-449.

49. Kozub V.I., Baranovskii S. D., Shlimak I. Fluctuation-stimulated variable-range hopping.- Solid State Communications, 2000, v. 113, pp. 587-591.

50. Van Houten H., Beenakker C.W.J., Staring A.A.M. Coulomb-blokade oscillations in semiconductor nanostructures. In: Singl Charge Tunneling./ Ed. By Grabert H., Devoret M.H. NATO ASI Series B. New York: Plenum, 1991, pp.1-64.

51. Tewordt M., Hughes R. J. F., Martin-Moreno L., Nicholls J. T., Asahi H., Kelly M. J. Vertical tunneling between two quantum dots in a transverse magnetic field. Phys. Rev. B, 1994, v. 49, № 12, p. 8071-8075.

52. Dixon D., Kouwenhoven L. P., McEuen P. L. Influence of energy level alignment on tunneling between coupled quantum dots. Phys. Rev. B, 1996, v. 53, № 19, p. 1262512628.

53. Blick R. H., Haug R. J., Weis J., Pfannkuche D., von Klitzing K., Eberl K. Single-electron tunneling through a double quantum dot: The artificial molecule. Phys. Rev. B, 1996, v. 53, № 12, p. 7899-7902.

54. Burkard G, Loss D. Coupled quantum dots as quantum gates.-Phys. Rev. B, 1999, v. 59, № 3, p. 2070-2078.

55. Duruoz C I., Clarke R. M., Marcus C M., Haris J. S. Conduction threshold, switching, and hysteresis in quantum dot arrays. Phys. Rev. Lett., 1995, v. 74, № 16, p. 3237-3240.

56. Guo L., Leobandung E., Chou S.Y. A room-temperature silicon single-electron metal—oxide—semiconductor memory with nanoscale floating-gate and ultranarrow channel. Appl. Phys. Lett., 1997, v.70, pp.850-852.

57. Sakamoto T., Kawaura H., Baba T .Single-electron transistors fabricated from a doped-Sifilm in a silicon-on-insulator substrate. Appl. Phys. Lett., 1998, v. 72, pp.795796.

58. Takahashi N., Ishikuro H., Hiramoto T. Control of Coulomb blockade oscillations in silicon single electron transistors using silicon nanocrystal floating gates. Appl. Phys. Lett., 2000, v. 76, pp. 209-211.

59. Takahashi Y., Nagase M., Namatsu H., Kurihara K., Iwdate K., Nakajima Y., Horiguchi S., Murase K., Tabe M. Fabrication technique for Si single-electron transistor operating at room temperature. Electronic Letters, 1995, v. 31, pp. 136-137.

60. Zhuang L., Guo L., Chou S.Y. Silicon single-electron quantum-dot transistor switch operating at room temperature. Appl. Phys. Lett., 1998, v. 72, pp. 1205-1207.

61. Wang T.H., Li H.W., Zhou J.M. Si single-electron transistors with in-plane point-contact metal gates. Appl. Phys. Lett., 2001, v. 78, pp. 2160-2162.

62. Phillips J., Kamath K., Brock T., Bhattacharya P. Characteristics of InAs/AlGaAs self-organized quantum dot modulation doped field effect transistors. Appl. Phys. Lett., 1998, v. 72,3509-3511.

63. Ishikuro H., Hiramoto T. Quantum mechanical effects in the silicon quantum dot in a single-electron transistor. Appl. Phys. Lett., 1997, v. 71, pp. 3691-3693.

64. Saitoh M., Takahashi N., Ishikuro H., Hiramoto T. Large Electron Addition Energy above 250 meV in a Silicon Quantum Dot in a Single-Electron Transistor. Jpn. J. Appl. Phys., 2001, v. 40, pp. 2010-2012.

65. Likharev K.K. Layered tunnel barriers for nonvolatile memory devices. -Appl. Phys. Lett., 1998, v. 73, pp. 2137-2139.

66. Wilk G.D., Wallace R.M., Anthony J.M. High-Kgate dielectrics: Current status and materials properties considerations. -J. Appl. Phys., 2001, v.89, pp. 5243-5275.

67. Gusev E.P., Cartier E., Buchanin D.A., Gribelyuk M., Copel M., Okorn-Schmidt H., D'Emic C. Ultrathin high-K metal oxides on silicon: processing, characterization and integration issues. Microelectronic Engin., 2001, v. 59, pp. 341-349.

68. Kim D.-W., Kim Т., Banerjee S.K. Memory characterization ofSiGe quantum dot flash memories with Hf02 and Si02 tunneling dielectrics.- IEEE Trans. Electron. Dev., 2003, v. 50, № 9, pp. 1823-1829.

69. King Y.-C., King T.-J., Ни C. A long-refresh dynamic/quasi-nonvolatile memory device with 2-nm tunneling oxide. IEEE Electron. Dev. Lett., 1999, v. 20, № 8, pp. 409411.

70. De Salvo В., Gibaudo G., Pananakakis G., Masson P., Baron Т., Buffet N.,. Fernandes A, Guillaumot B. Experimental and theoretical investigation of nano-crystal and nitride-trap memory devices. IEEE Trans. Electron. Dev., 2001, v.48, pp. 17891799.

71. Lu Z., Lee C., Narayanan V., Pen G., Kan E.C. Metal nanocrystal memories-part II: electrical characteristics. IEEE Trans. Electron. Dev., 2002, v. 49, pp. 1614-1622.

72. She V., King T.-J. Impact of crystal size and tunnel dielectric on semiconductor nanocrystal memory performance. IEEE Trans. Electron. Dev., 2003, v. 50, pp. 19341940.

73. Yang H.G. Shi Y., Gu S.L., Shen В., Han P., Zhang R., ZhangY.D. Numerical investigation of characteristics ofp-channel Ge/Si hetero-nanocrystal memory. -Microelectron. J., 2003. v. 34, pp. 71-75.

74. Tiwari S., Rana F., Hanafi H., Hartstein A., Emmanuel F., Crabbe F., Chan К. A silicon nanocrystals based memory. Appl. Phys. Lett., 1996, v.68, pp. 1377-1379.

75. Новиков Ю.Н. Энергонезависимая память, основанная на кремниевых нанокластерах. ФТП, 2009, т. 43, № 8, с. 1078-1083.

76. Kanoun М., Souifi A., Baron Т., Mazen F. Electrical study of Ge-nanocrystal-based metal-oxide-semiconductor structures for p-type nonvolatile memory applications. -Appl. Phys. Lett., 2004, v. 84, pp. 5079-5081.

77. KingY.-C.; King T.-J., Ни C. MOS memory using germanium nanocrystals formed by thermal oxidation of Sil.xGex. IEEE Trans. Electron Devices Meet., 1998, pp. 115118.

78. Maeda J. Visible photoluminescence from nanocrystallite Ge embedded in a glassy Si02 matrix: Evidence in support of the quantum-confinement mechanism. Phys. Rev. B, 1995, v. 51, pp. 1658-1670.

79. Ovsyuk N.N., Gorokhov E.B., Grishchenko V.V., Shebanin A.P. Low-frequency Raman scattering by small semiconductor particles. JETP Letters, 1988, v. 47, pp. 298300.

80. Von Borany J., Groetzschel R., Heinig K.-H, Markwitz A., Schmidt В., Skorupa W., Thees H.-J., The Formation of Narrow Nanocluster Bands in Ge-lmplanted Si02-Layers. Solid-State Elelctronics, 1999, v. 43, pp. 1159-1163.

81. Choi S., Park В., Kim H., Cho K., Kim S. Capacitance-voltage characterization of Ge-nanocrystal-embedded MOS capacitors with a capping Al203 layer. Semicond.Sci. Technol., 2006, v. 21, pp. 378-380.

82. Rizza G.C, Strobel M.,. Heinig K.-H, Bernas H. Ion irradiation of gold inclusions in Si02: Experimental evidence for inverse Ostwald ripening. Nucl. Instr. Meth. In Phys. Res. B, 2001, v. 178, pp. 78-83.

83. Kim J.K, Cheong H.J, KimY, Yi J.-Y, Bark H.J, Bang S.H, Cho J.H. Rapid-thermal-annealing effect on lateral charge loss in metal-oxide-semiconductor capacitors with Ge nanocrystals. Appl. Phys. Lett, 2003, v. 82, pp. 2527-2529.

84. Ammendola G, Ancarani V, Triolo V, Bileci M, Corso D, Isodiana Crupi I, Perniola L, Gerardi C, Lombardo S, DeSalvo B. Nanocrystal memories for FLASH device applications. Solid-State Electron, 2004, v.48, pp. 1483-1488.

85. Baron T, Pelissier B, Perniola L, Mazen F, Hartmann J.M, Rolland G. Chemical vapor deposition of Ge nanocrystals on Si02. Appl. Phys. Lett, 2003, v. 83, pp. 14441446.

86. Larsen A.N. Germanium quantum dots in Si02: fabrication and characterization. In: Physics, Chemistry and Application of Nanostructures, eds. Borisenko V.E,. Gaponenko S. V, Gurin V. S„ World Scientific Singapore, 2003, p. 439.

87. Wan Q, Wang T.H, Liu W.L, Lin C.L. Ultra- high-density Ge quantum dots on insulator prepared by high-vacuum electron-beam evaporation. J. Cryst. Growth, 2003, v. 249, pp. 23-27.

88. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Nikiforov A.I., Adkins C.J. Oscillation of hopping conductance in an array of charge-tunable self-assembled quantum dots. J. Phys. Condens. Matter, 1999, v. 11, pp. 9715-9722.

89. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Nikiforov A.I. Ge/Si Quantum Dot Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transitor. Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, Russia, 2002. p. 191.

90. Dvurechenskii A.V., Nenashev A.V., Yakimov A.I. Electronic structure of Ge/Si quantum dots. Nanothechnology, 2002, v. 13, p. 75-80.

91. Slater J.S., Koster G.F. Simplified LCAO Method for the Periodic Potential Problem. Phys. Rev., 1954, v. 94, p.1498-1524.

92. Chadi D.J. Spin-orbit splitting in crystalline and compositionally disordered semiconductors. Phys. Rev. B, 1977, v. 16, p.790-796.

93. Ненашев A.B., Двуреченский A.B. Пространственное распределение упругих деформаций в структурах Ge/Si с квантовыми точками. ЖЭТФ, 2000, т. 188, с.570-578.

94. Jancu J.-M., Scholz R., Beltram F., Bassani F. Empiricalspds* tight-binding calculation for cubic semiconductors: General method and material parameters. -Phys. Rev. B, 1998, v. 57, p.6493-6507.

95. Beenakker C.W.J. Theory of Coulomb-blockade oscillations in the conductance of a quantum dot. Phys. Rev. B, 1991, v. 44, p. 1646.

96. Popovic D., Fowler A.B., Washburn S., Stiles P.J. Conductance fluctuations in large metal-oxide-semiconductor structures in the variable-range hopping regime. -Phys. Rev. B, 1990, v. 42, pp. 1759-1762.

97. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Nikiforov A.I., Pchelyakov O.P. Charging Dynamics and Electronic Structure of Excited State in Ge Self-Assembled Quantum Dots.- Phys. Low-Dim. Struct., 1999, v. 3/4, pp. 99-110.

98. Yakimov A.I., Dvurechenskii A.V., Kirienko V.V., Yakovlev Yu.I., Nikiforov A.I., Adkins C.J. Long-range Coulomb interaction in arrays of self-assembled quantum dots.- Phys. Rev. B, 2000, v. 61, pp. 10868-10876.

99. Якимов А.И., Двуреченский A.B., Никифоров А.И., Чайковский С.В., Тийс С.А. Фотодиоды Ge/Si со встроенными слоями квантовых точек Ge для ближней инфракрасной области (1.3 1.5 мкм). - ФТП. 2003. Т. 37, С. 1383-1388.

100. Якимов А.И., Двуреченский А.В., Кириенко В.В., Никифоров А.И. Ge/Si-фотодиоды со встроенными слоями квантовых точек Ge для волоконно-оптических линий связи. ФТТ, 2005, т. 47, с. 37-40.

101. Shklyaev A.A., Shibata М., Ichikawa М. High-density ultrasmall epitaxial Ge islands on Si(lll) surfaces with a Si02 coverage. Phys. Rev. 2000, v. В 62, pp. 15401543.

102. Morris D., Perret N,. Fafard S. Carrier energy relaxation by means of Auger processes in InAs/GaAs self-assembled quantum dots. Appl. Phys. Lett., 1999, v. 75, pp. 3593-3595.

103. Yoda Y., Moriwaki O., Nishioka M., and Arakawa Y. Efficient Carrier Relaxation Mechanism in InGaAs/GaAs Self-Assembled Quantum Dots Based on the Existence of Continuum States. Phys. Rev. Lett., 1999, v. 82. pp. 4114-4117.

104. Besenbacher F. Scanning tunneling microscopy studies of metal surfaces. Rep. Prog. Phys. 1996, v. 59, pp. 1737-1802.

105. Kolobov A.V. Raman scattering from Ge nanostructures grown on Si substrates: Power and limitations. -J. Appl. Phys., 2000, v. 87, pp. 2926-2930.

106. Mooney P.M, Dacol F., Tsang J.C., Chu J.O. Raman scattering analysis of relaxed GexSi]~x alloy layers. Appl. Phys. Lett., 1993, v. 62, pp. 2069-2071.

107. Abstreiter G, Schittenhelm P, Engel С, Silveira E, Zrenner A, Meertens D, Jäger W. Growth and characterization of self-assembled Ge-rich islands on Si. — Semicond. Sei. Technol., 1996, v. 11, pp. 1521-1528.

108. Cerdeira F., Buchenauer C.J., Pollac F.N., Cardona F. Stress-Induced Shifts of First-Order Raman Frequencies of Diamond- and Zinc-Blende-Type Semiconductors. -Phys. Rev. B, 1972, v. 5, pp. 580-593.

109. Groenen J., Carles R., Cristiansen S., Albrecht M., Dorsch W., Strunk H.P., Wawra H., Wanger G. Phonons as probes in self-organized SiGe islands. Appl. Phys. Lett., 1997, v. 71, pp. 3856-3858.

110. Yakimov A.I., Stepina N.P., Dvurechenskii A.V., Nikiforov A.I., Nenashev A.V. Excitons in charged Ge/Si type-II quantum dots. Semicond. Sci. Technol., 2000, v. 15, pp. 1125-1130.

111. ГОСТ 1772-88 Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик. - М.: Изд-во стандартов, 1988, с. 66.

112. Приемные оптические модули ДФДМШ40-16, www.dilas.ru.

113. Землянов А.А., Кириенко В.В., Якимов А.И., Донченко В.А. Исследование временных характеристик фотодетекторов на основе наногетероструктур Ge/Si. Известия высших учебных заведений, 2010, № 5, с. 64 - 67.

114. Двуреченский А.В., Зиновьев В. А., Кудрявцев В .А., Смагина Ж.В. Эффекты низкоэнергетического ионного воздействия при гетероэпитаксии Ge/Si из молекулярных пучков. Письма в ЖЭТФ, 2000, т. 72, № 3, с. 190-194.

115. Dvurechenskii A.V, Smagina Zh.V., Groetzschel R., Zinoviev V.A., Armbrister V.A., Novikov P.L., Teys S.A., Gutakovskii A.K. Ge/Si quantum dot nanostructures grown with low-energy ion beam-epitaxy. Surface & Coating Technology, 2005, v. 196, pp. 25-29.

116. Ригс.В., Паркер M. Анализ поверхности методом рентеновской фотоэлектронной спектроскопии в кн. «Методы анализа поверхности», М. Мир, 1978, с 142-149.

117. Cho В, Schwarz-Selinger Т, Ohmori К, Cahill D.G., Greene J.E. Effect of growth rate on spatial distributions of dome-shaped Ge islands on Si(001). Phys. Rev. B, 2002, v. 66, pp. 195407-195411.

118. McDaniel E.P., Jiang Q., Crozier P.A., Drucker J., Smith D.J., Kinetic control of Ge(Si)/Si(100) dome cluster composition. Appl. Phys. Lett., 2005, v. 87, pp. 223101223103.

119. Stepina N.P., Dvurechenskii A.V., Armbrister V.A., Kesler V.G., Novikov P.L., Gutakovskii A.K., Kirienko V.V., Smagina Zh.V. Pulsed ion-beam induced nucleation and growth of Ge nanocrystals on Si02. Appl. Phys. Lett., 2007, v. 90, p. 133120.

120. Paine D.C., Caragianis C., Schwartzman A.F. Oxidation of Sij-xGex alloys at atmospheric and elevated pressure. J. Appl. Phys., 1991, v. 70, pp. 5076-5084.

121. Lion H.K., Mei P., Gennser U., Yang E.S. Effects of Ge concentration on SiGe oxidation behavior. Appl. Phys. Lett., 1991, v. 59, pp. 1200-1202.

122. Eugene J., LeGoues F.K., Kesan V.P., Lyer S.S., d'Heurle F.M. Diffusion versus oxidation rates in silicon-germanium alloys. Appl. Phys. Lett., 1991, v.59, pp.78-80.

123. Sass T., Zela V., Gustafsson A., Pietzonka I., Seifert W. Oxidation and reduction behavior of Ge/Si islands. Appl. Phys. Lett., 2002, v.81, pp. 3455-3457.

124. Швец B.A., Спесивцев E.B., Рыхлицкий C.B., Михайлов H.H. Эллипсометрия — прецизионный метод контроля тонкопленочныхструктур с субнанометровым разрешением. Российские нанотехнологии, 2009, т. 4, № 3, с. 72-85.

125. Novikov P., Heinig K.-H., Larsen A., Dvurechenskii A.V. Simulation of ionirradiation stimulated Ge nanocluster formation in gate oxides containing Ge02 Nucl. Instum. Methods Phys. Res. B, 2002, v. 191, pp. 462-467.

126. Spenser B.J., Tersoff J. Stresses and first-order dislocation energetics in equilibrium Stranski-Krastanow islands. Phys.Rev. B, 2001, v. 63, pp. 205424- 205432

127. Tillmann K., Fôrster A. Critical dimensions for the formation of interfacial misfit dislocations of Ino.0Gao.4As islands on GaAs(OOl). Thin Solid Films, 2000, v. 368, pp. 93-104.