Модификация морфологических и структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца при электрохимической и плазменной обработках

Богоявленская, Елена Александровна

Модификация морфологических и структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца при электрохимической и плазменной обработках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Богоявленская, Елена Александровна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ярославль МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Модификация морфологических и структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца при электрохимической и плазменной обработках»

Автореферат диссертации на тему "Модификация морфологических и структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца при электрохимической и плазменной обработках"

На правах рукописи

БОГОЯВЛЕНСКАЯ Елена Александровна

МОДИФИКАЦИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЁНОК ХАЛЬКОГЕНИДОВ СВИНЦА ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКАХ

Специальность 01.04.04 - физическая электроника

2 6 НОЯ

2009

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Ярославль - 2009

003484819

Работа выполнена на кафедре микроэлектроники Ярославского государственного университета им. П.Г.Демидова

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор С.П.Зимин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.Ю.Тимошенко

кандидат физико-математических наук, доцент М.К.Есеев

Ведущая организация Российский государственный

педагогический университет им. А.И.Герцена

Защита состоится " 15 " _декабря__ 2009 г. в 15 часов на

заседании совета по защите кандидатских диссертаций К.212.191.04 при Поморском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 163002, г. Архангельск, пр. Ломоносова, д. 4, ауд. 37 .

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Поморского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан "

ноября

2009 г.

Учёный секретарь совета по защите кандидатских диссертаций К.212.191.04, кандидат физико-математических наук

Е.С.Гусаревич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Халькогениды свинца PbTe, PbSe, PbS, являющиеся соединениями группы AIVBVI, широко применяются при создании оптоэлектронных приборов ИК-диапазона и термоэлектрических устройств. Для данных материалов характерны малая ширина запрещённой зоны, высокая подвижность носителей заряда, малые массы электронов и дырок, чрезвычайно высокие значения показателей преломления и статической диэлектрической проницаемости и т.д. Разработка тройных и четверных твёрдых растворов на основе халькогенидов свинца обеспечила их широкое применение в изготовлении многослойных ИК-оптоэлекгронных устройств. Легирование халькогенидов свинца примесями Ш-, IV-, V-, VII- групп и редкоземельными элементами привело к появлению большого ряда новых модифицированных материалов, обладающих уникальными свойствами. Вариация состава, концентрации примеси позволяет управлять такими важными параметрами материалов, как постоянная решётки, ширина запрещённой зоны и показатель преломления, что делает возможным совершенствование приборов, работающих на основе халькогенидов свинца. С появлением требований к повышению уровня интеграции всё больший интерес для исследователей и практиков представляют эпитаксиальные плёнки AIVBVI на Si-подложках, на базе которых создаются монолитные твердотельные матрицы с системой обработки информации.

Несмотря на имеющиеся работы по изучению гетероэпитаксиальных структур AIVBVI/Si, ощущается недостаток информации о структурных параметрах и деформационных явлениях, возникающих в плёнках, выращиваемых без применения и с применением буферных слоев. В результате различия параметров кристаллических решёток, коэффициентов термического расширения материалов плёнок, подложек и буферных слоев в эпитаксиальных композициях возникает комплекс явлений, приводящих к появлению растягивающих и сжимающих напряжений, трещин, дислокаций, оказывающих значительное влияние на свойства гетероэпитаксиальных систем и работу создаваемых приборов. К началу выполнения данной работы практически отсутствовали сведения о структурных параметрах и деформационных явлениях в плёночных системах Pbi.xEurSe/CaF2/Si(111) с относительно большими значениями х. Поэтому комплексное исследование структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца на Si остаётся актуальной материаловедческой задачей.

На сегодняшний день одной из наиболее развивающихся областей является создание структур нанометрового масштаба и формирование на их основе приборов наноэлектроники. Интерес к низкоразмерным материалам вызван тем, что они проявляют совершенно новые свойства, не характерные для объёмных структур. Один из технологических подходов по переходу к нанометровому масштабу заключается в создании пористых объектов, когда при высокой пористости размеры оставшихся после вытравливания элементов кристаллической матрицы могут бьггь уменьшены до нескольких нанометров. Первым из пористых материалов был детально исследован пористый кремний; вслед за ним были получены и описаны пористый германий, пористые

материалы соединений Aivbiv и Ah'bv. Все они создавались анодированием монокристаллических пластин, а параметры пористой структуры определялись условиями электрохимической обработки. К началу выполнения данной работы отсутствовали литературные данные, в которых сообщалось бы об образовании пористой структуры при электрохимическом травлении плёнок халькогенидов свинца. В последнее время появились новые подходы к созданию наноструктурированных халькогенидов свинца при помощи методов плазменного распыления. Исследования в этом направлении представляют важную задачу физической электроники. Поиск путей формирования наноразмерных материалов Aivbvi представляется актуальным, поскольку наноструктурированные халькогениды свинца обладают большими перспективами при создании устройств ИК-диапазона, термоэлектрических приборов, при разработке систем телекоммуникации на длине волны 1,55 мкм и Т. д.

Цель работы заключалась в комплексном исследовании морфологических и структурных параметров эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца, выращенных на Si-подложках с буферным слоем CaF2, в исходном состоянии и после проведения операций электрохимического и плазменного травления.

Для достижения поставленной цели в рамках представляемой диссертационной работы требовалось решить следующие задачи:

1. Исследовать с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии состояние поверхности плёнок халькогенидов свинца, выращенных на подложках CaF2/Si (111) методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

2. Определить структурные параметры плёночных систем PbTe/CaF2/Si (111), PbSe/CaF2/Si (111), Pb^Eu.Se/CaFj/Si (111) (x=0,06-0,16) и многослойных композиций на их основе методами рентгеноструктурного анализа.

3. Разработать методику анодирования халькогенидов свинца, провести электрохимическое травление плёнок РЬТе при малых плотностях тока и исследовать структурные, электрофизические и оптические свойства анодированных образцов.

4. Исследовать влияние индукционной высокоплотной аргоновой плазмы низкого давления на структуру плёнок РЬТе, подвергнутых предварительно электрохимическому травлению.

5. Развить модельные представления о процессах, происходящих на поверхности и в объёме плёнок теляурида свинца при электрохимическом и плазменном воздействиях.

Научная новизиа работы заключалась в следующем:

1. Впервые показано, что морфология поверхности эпитаксиальных плёнок Pb1.IEurSe/CaF2/'Si (111) при значении х<0,16 характеризуется треугольными наноступенями высотой 15-20 А и ямками выходов пронизывающих дислокаций.

2. Впервые экспериментально определены величины напряжений, возникающих в эпитаксиальной системе Pb1.rEuxSe/CaF2/Si (111) при вариациид; в интервале от 0,00 до 0,16. •

3. Впервые установлено, что электрохимическая обработка системы PbTe/CaF2/Si (111) в травителях на основе раствора Норра приводит к модификации поверхности и объёма теллурида свинца, заключающейся в образовании пористой структуры и формировании микровыступов на поверхности.

4. Впервые проведены исследования двухступенчатой операции анодирования и плазменной обработки для формирования крупных выступов халькогенидов свинца на Si-подложках.

Положения, выносимые на защиту:

1. При молекулярно-лучевой эпитаксии плёнок Pbi.xEUjSe (0,06<х<0,16) на подложки CaF2/Si(lIl) происходит проникновение европия в буферный слой фторида кальция и образование твёрдого раствора Ca1_J,EuyF2.

2. Пронизывающие дислокации в плёнках теллурида свинца являются местом локализации субмикронных выступов, возникающих на поверхности при анодировании PbTe/CaF2/Si (111) в травителях на основе раствора Норра.

3. Комплекс структурных, электрофизических и оптических исследований свидетельствует об образовании пористой структуры плёнки РЬТе при анодном электрохимическом травлении системы PbTe/CaF2/Si (111) в электролитах на основе раствора Норра при малых плотностях тока (3-15 мА/см2).

4. Анодированные плёнки РЬТе имеют более высокие значения скорости распыления в аргоновой плазме (до 50 нм/с) по сравнению с монокристаллическими плёнками теллурида свинца (17,3 нм/с), что объясняется пористой структурой материала.

Практическая ценность диссертационной работы:

1. Предложен способ и разработана методика электрохимической обработки полупроводников AIVBVI, заключающиеся в применении эпитаксиальных структур на Si-подложках с тонким (2-4 нм) диэлектрическим слоем CaF2.

2. Показана информативность использования метода построения полюсных фигур при определении типа эпитаксии и выявлении взаимного расположения кристаллических решёток сопрягающихся слоев в гетерокомпозициях на основе халькогенидов свинца на Si.

3. Определены скорости распыления эпитаксиальных систем PbTe/CaF2/Si (111), PbSe/CaF2/Si (111) и Pb^Eu.Se/CaFj/Si (111) (*=0,06-0,16), значения которых важны при формировании мезаструктур халькогенидов свинца.

4. Предложен способ формирования крупных выступов халькогенидов свинца на кремниевых основаниях при последовательном использовании анодной и плазменной обработок.

5. Определены технологические условия формирования пористых структур теллурида свинца, перспективных для создания приборов наноэлектроники, плотноупакованных микроэлектронных термоэлектрических преобразователей, люминесцентных устройств и т. д.

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XI-IX международных конференциях "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы" (Ульяновск, 2009, 2008 и 2007 гг.), научно-практической межрегиональной конференции "Квантовые компьютеры, микро-и наноэлектроника (физика, технология, диагностика и моделирование)" (Ярославль, 2008 г.), всероссийской конференции "Кремний-2006" (Красноярск, 2006 г.), IV научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века" (Пенза, 2006 г.), VI1-VI всероссийских молодёжных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2005 и 2004 гг.), VIII и VII научных молодёжных школах по твердотельной электронике "Актуальные аспекты нанотехнологии" (Санкт-Петербург, 2005 и 2004 гг.), международной научной школе-конференции "Тонкие плёнки и наноструктуры" (Москва, 2004 г.), XI всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва (Зеленоград), 2004 г.), всероссийской научной конференции, посвященной 200-летию Ярославского государственного университета им. П.Г.Демидова (Ярославль, 2003 г.), IV международной научно-практической конференции "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики" (Новочеркасск, 2003 г.).

Достоверность результатов, полученных в данной работе, определяется применением высокоточных современных экспериментальных методик, воспроизводимостью результатов, сравнением полученных научных результатов с литературными данными, согласием предложенных моделей с результатами экспериментальных исследований.

Личное участие автора. В диссертации изложены результаты, полученные как лично автором под научным руководством проф. Зимина С.П., так и в сотрудничестве с ГеркеМ.Н. и Горлачевым Е.С. (АСМ-исследования), Амировым И.И. (плазменная обработка), Наумовым В.В. (рентгеновские исследования), Бучиным Э.Ю. (электрохимическое травление), Спивак Ю.М. (электронная микроскопия), Симакиным С.Г. (элементный анализ), Цогом X. (ЕТН, Цюрих) (оптические исследования). Подготовка экспериментов, обработка и интерпретация всех полученных экспериментальных данных, построение зависимостей и физических моделей проводились соискателем самостоятельно. Научным руководителем проф. Зиминым С.П. была оказана помощь в планировании экспериментов и построении физических моделей. Гетероэпитаксиальные структуры для исследований были представлены Цогом X., тестовые образцы PbTe(Ga)/BaF2 (111) - Акимовым Б.А. (МГУ, Москва).

Работа выполнялась в рамках гранта Минобразования РФ (проект Е02-3.4-423), Госконтракта 02.513.11.3462 и в рамках Программы "Развитие научного потенциала высшей школы" (проект 2.1.1/466).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, из них 4 -статьи в рецензируемых журналах, входящих в список изданий, рекомендованных ВАК РФ. Список работ приведен в конце автореферата.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы и содержит 128 страниц, 66 рисунков, 10 таблиц, 48 формул. Список использованных источников включает )30 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель и конкретные задачи исследований, излагаются научная новизна и положения, выносимые на защиту, отмечаются практическая ценность работы и достоверность полученных результатов. Описывается структура диссертации и даётся список опубликованных работ по теме исследований.

В первой главе представлен литературный обзор по теме диссертации. Приводится описание основных свойств, приборного применения бинарных соединений и твёрдых растворов на основе халькогенидов свинца. Обсуждаются вопросы по созданию плёночных композиций с заданными свойствами на основе материалов АГУВМ. Даётся описание свойств наноструктурироваиных халькогенидов свинца. Представленный обзор литературных источников показывает перспективность материалов А1УВУ| для создания приборов ИК-опто- и наноэлекгроники. Освещаются существующие методы создания наноструктурироваиных материалов, при этом особое внимание уделяется формированию пористых полупроводников с помощью электрохимического травления как способу перехода к структурам нанометрового масштаба. Отмечается, что, несмотря на отработанные технологические приёмы получения пористых полупроводников групп Ап/Вп/ и АП1ВУ, процессы порообразования в полупроводниках А^В41 практически не проводились. К началу наших исследований существовала только одна работа [1] по анодированным кристаллам РЬТе, в которой изучались изменения оптических свойств материала.

Вторая глава посвящена описанию характеристик исследуемых образцов, методов обработки их поверхности, методик исследования, Образцы представляли собой эпитаксиальные плёночные системы на основе

халькогенидов свинца (рис. 1). Плёнки РЬТе, РЬ8е и РЬ^Еи^е (г=0,06-0,16) выращивались на высокоомных (ЮОООм-см) кремниевых подложках ориентации (111) методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Толщина плёнок РЬТе находилась в диапазоне 1,3-5,0 мкм, РЬ8е - 2-6 мкм, РЬкгЕи^е 2-3 мкм. Для уменьшения расхождения по параметру решётки материалов АПВУ1 и подложки использовался тонкий (2-4 нм) буферный слой СаР2. Дополнительно, для сопоставления с вышеописанными образцами и решения методических задач, исследовались плёнки РЬТе(Са)/ВаР2 (111) и многослойные системы РЬЙе/РЬ]^Еи^е/ВаРзЯ'Ь,^Еи^е/СаРг^ (111), РЬ^Ки^е/ВаР/РЬ, ^-и^е/СаР^ (111) сх=0,06.

СаР,

58(111)

Рис. 1. Схематическое изображение образцов А^В^/СаР^ (111).

В ходе работы предложена новая методика анодирования халькогенидов свинца, основанная на применении эпитаксиальных систем на кремниевых подложках. Такой технологический приём, во-первых, решил задачу отсутствия плоскопараллельных пластин материала AWB 1 большого диаметра, а во-вторых, позволил использовать стандартные электролитические установки, применяемые при создании пористого кремния. Электрохимическому травлению подвергались плёночные образцы PbTe/CaF2/Si (111). Использовались травители, выполненные на основе раствора Норра [2] или на основе сульфата никеля и аммиака. Анодирование осуществлялось при значениях плотности тока 3-15мА/см2 в течение 1-10 мин при постоянной подсветке и температуре 15 °С.

Операция плазменного распыления поверхности плёнок PbTe/CaFj/Si(111), PbSe/CaF2/Si (111) и Pb^Eu^Se/CaFj/Si (111) (x=0,06-0,16) проводилась в высокоплотной плазме индукционного разряда низкого давления (HDICP) на установке RDE-300 (ALCATEL) в течение ЗОсек. Ппазмообразующим газом являлся аргон Ar, расход которого равнялся 5 hcmVmhh, а рабочее давление составляло 0,07 Па. Средняя энергия ионов Аг-плазмы, бомбардирующих поверхность образцов, была около 400 эВ. Плазма зажигалась с помощью ВЧ-генератора (/=13,56 МГц, Wu„d=0,8 кВт); ВЧ-мощность смещения WCM была равна 0,4 кВт.

Для изучения свойств плёночных композиций был проведён широкий комплекс исследований. Морфология поверхности плёнок халькогенидов свинца тестировалась на оптическом микроскопе ELSAM, сканирующем электронном микроскопе LEO 430 SEM, атомно-силовых микроскопах "Smena" фирмы NT-MDT и Integra-Aura, установке для препарирования остросфокусированным ионным пучком Strata FIB 205хР. Для элементного анализа плёнок РЬТе применялась установка вторично-ионной масс-спектрометрии САМЕСА IMS-4f. Исследование вольтамперных характеристик систем PbTc/CaF2/Si (111) осуществлялось зондовыми методами исследования электрических характеристик. Спектры пропускания были получены с помощью спектрометра Perkin Elmer 16РС. Для проведения структурного анализа был использован рентгеновский дифрактометр ДРОН-ЗУМ.

В третьей главе описывается комплексное исследование структурных свойств систем А В J/CaF2/Si (111) и созданных на их основе многослойных композиций. Основное внимание уделялось детальному описанию мало изученной композиции Pbj^EUjSe/CaF^Si (111) (х-0,06-0,16). Эпитаксиальные плёнки теллурида свинца исследовались для последующего сравнения исходных, параметров с данными после внешних воздействий. Многослойные системы и плёнки PbTe(Ga)/BaF2(lll) целенаправленно использовались для отработки методических вопросов анализа B-типа эпитаксии материалов с помощью построения полюсных фигур.

Методами оптической, электронной и атомно-силовой микроскопии показано, что в исходном состоянии поверхность плёнок халькогенидов свинца является достаточно гладкой; на ней присутствуют нанотеррасы (рис. 2), имеющие треугольную форму с углами при вершине около 60° и высоту, равную 15-20 Á. Также на поверхности видны треугольные ямки выходов

пронизывающих дислокаций,

плотность которых находится в интервале 2х ] 07-4х ] О8 см"2.

Обнаружено, что некоторые группы дислокаций лежат на прямых, пересекающихся под углом около 54,7°, Анализ полученных морфологических характеристик показал, что состояние поверхности исследованных плёнок AIVBVI соответствует модели Цога [3] для бинарных соединений, согласно которой релаксация механических

напряжений в эпитаксиальной структуре происходит благодаря скольжению дислокаций

несоответствия в главной для слоев A1VBV1 на Si (111) системе скольжения {100}<110>.

Исследование плёночных композиций PbTe/CaF2/Si (1 И), PbSe/CaF2/Si (111) и PblJrEuxSe/CaF2/Si (111) (х от 0,06 до 0,16) методами рентгеноструктурного анализа, включая построение полюсных фигур, позволило говорить о монокристаллическом состоянии плёнок халькогенидов свинца, повторяющих ориентацию Si-подложки. На всех дифрактограммах проявлялся запрещённый рефлекс CaF2/Si (222), наличие которого связано с присутствием напряжений в плёночной системе, приводящих к нарушению идеальности кристаллического строения CaF2 и Si.

С помощью полюсных фигур сопрягающихся слоев многослойных композиций на примере образца PbSe/Pbi.IEuiSe/BaF2/Pb1.iEuxSe/CaF2/Si(lll) (jc=0,06) показано, что кристаллические решётки плёночной системы PbSe/Pbi.jEiiiSe и подложки сонаправлены, а кристаллическая решётка слоя BaF2 развернута на 180°, что характеризует В-тип эпитаксии [4].

Прецизионное исследование дифракционных профилей плёнок Pbi^EUjSc/CaFj/Si (111) (дг=0,00-0,16) позволило определить зависимость степени деформации плёнок от содержания европия. Установлено, что с увеличением х от 0,00 до 0,16 растягивающие напряжения в плоскости плёнки увеличиваются от 0,15% до 0,24%. На основании анализа уширения рефлексов, принадлежащих Si-подложке, определено, что значение микронапряжения в приповерхностном слое Si-подложки находится в диапазоне от 3,2x10"5 до 5,2x10"5.

Методом рентгеновской дифрактометрии эпитаксиальных систем PbiJEUjSe/CaF^Si (111) с 0,06<г<0,16 в области рефлекса CaF2/Si(lll) обнаружено присутствие пика при угле 2(7=28,20±0,05 град, имеющего малую интенсивность (рис. 3). Этот рефлекс имел место только при осаждении европийсодержащих плёнок. Для анализа были проведены дополнительные рентгеноструктурные построения, учитывающие В-тип эпитаксии материала

nH ~ Т~' ~ "W ..

-г

3800 f *

20ва '

1808 '

2000

Рис. 2. АСМ-изображение поверхности плёнки Pbi-cE^Se/CaFz/Si (111) (х=0,16).

СаР2 относительно плёнки А1УВУ1 и 8ьподложки. На основании полученных результатов было выдвинуто предположение о связи обнаруженного пика с

27 27,5 is 19 19$ 30

2 тега, град

Рис. 3. ДифрактограммырефлексаCal'2/Si (111) плёнок Pbi-tEu*Se/CaF2/Si (111) сх=0,00-0,16.

фторидом кальция. Предложена физическая модель проникновения европия в кристаллическую решётку тонкого буферного слоя CaF2 с последующим образованием твёрдого раствора Са^ЕиД^, для которого, в соответствии с правилом Вегарда, диапазон значений у находится в интервале 0,03-0,16.

В четвёртой главе описываются результаты морфологических, структурных, электрофизических и оптических исследований эпитаксиальных композиций PbTe/CaF2/Si (111) после операции электрохимического травления. Вольтамперные характеристики систем PbTe/CaF2/Si(l 11)/А1 показали

я™ отсутствие помех со стороны диэлектрического слоя CaF2 для * 1 J проведения электрохимической t * обработки плёнок

PbTe/CaF2/Si (111) в ячейках

'ч'ЪгЛ яШЯ»

"-'Г* ?.

ь«- ПГ'.'Чг

ттт

V/"» 1<~

л „

Шт&т

'■ЩЬ ' * '"if-

• i Ч

вертикального типа в условиях

ЯШ

1 "'^-'•-Г^^Ч.'л. ^ 4 ^ ^ -. "г малых значений плотности тока

> „ */ » ' * (0,1-15,0 мА/см2). Составлен атлас

з> ^ изображений поверхности после

~ ......" ' 1

гл . t

шш

„ , » « J» .

f >v * a

\ <. - ^ - _ ,-«. .^.j»____«,

„,

I " f ^ .. .

v поверхности плёнок теллурида

>u л.'.Ч-мс.'а«^? ~

_ анодирования в разных

,' - \ электролитах. Экспериментально * ** ?*. ^ установлено, что изменение морфологического состояния

Рис. 4. РЭМ-снимок поверхности анодированной в классическом растворе Норра плёпкиРЬТе.

свинца после электрохимического травления имело место только при использовании травителей на

основе раствора Норра. Изменение морфологии поверхности РЬТе заключалось в уменьшении исходной толщины плёнок, в формировании развитой поверхности (рис. 4) и образовании крупных выступов - микровыступов. Установлено, что микровыступы на поверхности локализуются в местах выхода дислокаций и имеют плотность, равную плотности пронизывающих дислокаций плёнок в исходном состоянии.

При помощи рентгеновской дифрактометрии обнаружены структурные изменения плёнок РЬТе, произошедшие в результате анодирования. Наблюдалось уменьшение интенсивности рефлексов, принадлежащих пленке, и увеличение интенсивности рефлексов для системы СаР2/51, свидетельствующие об уменьшении толщины плёнки теллурида свинца. Обработка дифракционных профилей показала уменьшение межплоскостного расстояния кристаллических решёток РЬТе и СаР2/51, а также уширение рефлексов первого из материалов в результате электрохимического травления.

В ходе проведения вторично-ионной масс-спектрометрии исходных и анодированных плёнок РЬТе основное внимание уделялось анализу химических элементов РЬ, Те, Н, С и К, присутствовавших в плёнке и электролите. Выявлено, что в результате электрохимического травления произошло нарушение стехиометрии в системе теллурид-свинец в пользу повышения доли свинца; в объёме плёнки зафиксировано увеличение содержания водорода и углерода, а также выход калия на поверхность плёнки РЬТе. Уменьшение содержания калия объясняется как уходом калия в электролит при анодировании, так и его вымыванием при финишной обработке образцов в азотной кислоте.

Для измерения удельного сопротивления плёнок теллурида свинца до и после электрохимического травления был применён классический четырёхзондовый метод, с помощью которого было показано, что для систем РЬТс/СаЬУ81, анодированных в электролитах на основе раствора Норра при 3-15 мА/см2 в течение 4-10 мин, наблюдалось стабильное увеличение удельного сопротивления в 1,4-2,5 раза по сравнению с исходными данными.

Спектры пропускания исходных и анодированных плёнок РЬТе снимались

32 28

-.о

£ 24 х я

I го

& 16 X

1 12

•еЯ 8

о И

4401} 40«9 36««

3200 280¡1 240*1 201)0 Волновое чнело, см"1

16110 126(1

Рис. 5. Типичные спектры пропускания плёночного образца РЬТе/СаР2/81 (111) до (1) и после (2) процесса

электрохимического травления.

в области длин волн 2,2-16,7 мкм. В обоих случаях они имели классический интерференционный вид (рис.5), связанный с явлением интерференции в плёночной системе. По полученным спектрам пропускания были определены ширина запрещённой зоны и показатель преломления плёнок РЬТе. Установлена тенденция увеличения ширины запрещённой зоны и уменьшения показателя преломления, причём максимальные изменения указанных величин - от 0,31±0,01 до 0,34±0,01 эВ и от 6,2±0,1 до 5,5±0,1 соответственно - оказались характерными для плёнок, обработанных в классическом растворе Норра при плотности тока 6 мА/см2 в течение 10 мин.

На основании приведённых экспериментальных результатов исследований плёнок теллурида свинца до и после электрохимического травления была выдвинута гипотеза образования пористой структуры эпитаксиальных плёнок РЬТе в результате их анодирования в травителях на основе раствора Норра. Учитывая изменение удельного сопротивления при анодировании, определено значение пористости образцов, прошедших электрохимическое травление. В рамках модели эффективной среды [5], при условии отсутствия обеднения и однородном характере распределения пор сферической формы, пористость Р рассчитывается по формуле:

р _ Рпор ~ РчС!

А* + 0.5Д«' (>

где ржх и Ртр - удельное сопротивление исходной и анодированной плёнок РЬТе соответственно. Показано, что значение пористости анодированных образцов находится в диапазоне (0,15-0,49)±0,01.

При использовании гиперболической модели [6] определён радиус наночастиц анодированных плёнок РЬТе при максимальной пористости с помощью формулы:

1/2

(2)

где £¿5 - значение запрещённой зоны монокристаллического РЬТе, Ея - значение запрещённой зоны РЬТе после анодирования, Я - радиус наночастицы, т -эффективная масса экситона, рассчитываемая с учётом изотропной модели расчётов [7]. Определено, что для плёнок РЬТе, имеющих в результате электрохимического травления наибольшие изменения удельного сопротивления, ширины запрещённой зоны и показателя преломления, характерный радиус наночастиц равен 13 им.

Пятая глава посвящена исследованию влияния высокоплотной индукционной плазмы низкого давления (НЕНСР) на модификацию поверхности плёнок халькогенидов свинца, в том числе - предварительно анодированных. Для плёнок РЬТе/СаР2/Б1 (111) показано, что после 1ГО1СР-обработки на их поверхности образуются микровыступы, причём их плотность коррелирует с плотностью ямок выходов дислокаций на исходной поверхности

плёнок, а их высота равна толщине распыленного слоя плёнки. В ходе работы на основании значений высот микровыступов, образовывавшихся на поверхности обработанных в плазме при значении мощности смещения 400 Вт и энергии ионов Аг 400 эВ плёнок РЬТе и РЬ8е, определены средние скорости НОТСР-травления указанных бинарных материалов, которые составили 17,3 и 18,7 нм/с соответственно. Экспериментальное определение скорости распыления плёнок твёрдого раствора РЬ^Еи^е в аргоновой плазме выявило зависимость указанного параметра от содержания европия. Обнаружено, что скорость распыления линейно уменьшается от 18,7 до 14,7 нм/с при увеличении х от 0,00 до 0,16, при этом найденная зависимость не подчиняется правилу Вегарда для скорости плазменного травления для интервала х от 0,0 до 1,0.

Проведены исследования 1Ш1СР-распыления плёнок РЬТе, прошедших

I I

0123456798 10

Piere ¡jm

Рис. 6. Поверхность анодированной плёнки РЬТе (Аш>1,5 мкм) после плазменной обработки

предварительно операцию электрохимического травления. В основу эксперимента комплексной анодной/плазменной обработки поверхности эпитаксиальных композиций РЬТе/Са1:2/К1 (111) положено 1 ГО1СР-травление

Рис. 7. Полное удаление анодированной плёнки РЬТе (Д,„<1,5 мкм) до буферного слоя Cai'2 в результате плазменной обработ ки

анодированных пленок теллурида свинца с вариациеи по толщине и пористости. Показано, что в итоге плазменного распыления анодированных плёнок РЬТе толщиной Dm имели место два варианта результирующих

поверхностей: в случае относительно больших толщин слоя после анодирования (Ц,„> 1,5 мкм) поверхность была представлена микровыступами с высотой, равной толщине плёнки после электрохимического травления, -(рис. 6), - а при небольших толщинах теллурида свинца после анодирования (Ц,„<1,5 мкм) плёнка распылялась полностью до гладкой поверхности буферного слоя СаР2 (рис. 7). Пористость первой плёнки была равна 0,49±0,01, а второй - 0.15±0,01. Соответствующие им скорости распыления составили 50 и 33 нм/сек. Это свидетельствует о том, что полученные значения скорости распыления превышают скорости распыления монокристаллических плёнок РЬТе. Предложен модельный ряд (рис. 8), отображающий состояние системы РЬгГе/СаР2/8|' (1 Л) после каждого из трёх типов воздействия (анодирования, плазменного распыления и комплексной электрохимической/плазменной обработки).

Область обработки

Проничьшаюлшс днсюкащш

Рис. 8. Модель исходного состояния (а) плёночной системы РЬТе/СаРгЖ (111) и её модификация в результате электрохимического травления (6), НОЮ-плазменной обработки (в) и последовательного воздействия анодирования и плазмы (г, д).

! ■ '

.а

Лт -1Ч/1Ч-

Шш

7° 7777:7:'-;7:.?^Ш:^

:ш*лг

РЫе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Для плёнок тройного твёрдого раствора РЬ)гРи^с (х<0,1 б), выращенных методом молекулярно-лучевой эиитаксии на 81 (11 !)-подложке с применением тонкого буферного слоя СаР2 (2-4 нм), показано наличие на поверхности треугольных нанотеррас высотой ¡5-20 А и треугольных ямок

выходов пронизывающих дислокаций, что позволяет применять модель Цога не только к бинарным, но и к сложным полупроводниковым соединениям.

2. На рентгеновских дифрактограммах плёночных систем PbTe/CaF2/Si(lll), PbSe/CaF2/Si (111) и Pb,.rBu,Se/CaF2/Si (111) (*=0,06-0,16) обнаружено присутствие запрещённого рефлекса CaF2/Si (222), что объясняется наличием напряжений в плёночных композициях, приводящих к нарушению идеальности кристаллического строения CaF2 и Si.

3. Анализ дифракционных профилей плёнок Pbi.rEuxSe/CaF2/Si (111) показал, что с ростом величины х от 0,00 до 0,16 наблюдается увеличение растягивающих напряжений в плоскости плёнки от 0,15 % до 0,24 %, при этом микронапряжения в приповерхностном слое Si-подложки имеют значение порядка (4,2±1,0)х10"5.

4. На рентгеновских дифрактограммах эпитаксиальных композиций Pb^EUfSe/CaF^Si(111) с 0,06<х<0,16 в районе рефлекса CaF2/Si(111) (при 2#=28,20±0,05 град) обнаружен дополнительный пик малой интенсивности, связанный с проникновением атомов европия в кристаллическую решётку тонкого буферного слоя CaF2 (2-4 нм) и образованием твёрдого раствора Ca^Eu^.

5. Показано, что метод построения полюсных фигур, применённый к многослойным композициям на основе халькогенидов свинца, является информативным при выявлении эпитаксиального характера роста, определении взаимной ориентации кристаллических решёток слоев, образующих многослойные системы, для демонстрации В-типа эпитаксии CaF2 и BaF2.

6. Исследование вольтамперных характеристик систем PbTe/CaF:/Si(lll)/Al показало, что буферный диэлектрический слой CaF2 не является препятствием для проведения электрохимической обработки плёнок РЬТе в ячейках вертикального типа в условиях малых значений плотности тока (0,1-15,0 мА/см2).

7. Исследование морфологии плёнок РЬТе, анодированных в четырёх вариантах электролитов, свидетельствует о том, что уменьшение толщины исходной плёнки, изменение её морфологии имеют место при использовании травителей на основе раствора Норра при плотности тока 3-15 мА/см2 в течение 4-10 мин. Модификация поверхности анодированных плёнок РЬТе заключается в формировании ансамбля микровыступов, плотность которых равна плотности пронизывающих дислокаций плёнок в исходном состоянии.

8. На основании рентгеноструктурных исследований анодированных плёнок РЬТе установлено, что после электрохимического травления в плёнках теллурида свинца не происходит образования новых фаз и изменения кристаллографической ориентации.

9. Для плёнок РЬТе после анодирования в травителях на основе раствора Норра наблюдается стабильное увеличение удельного сопротивления плёнок в 1,4-2,5 раза по сравнению с исходными данными. Для образцов с уровнем легирования порядка 5х1018см'3 в результате электрохимической обработки обнаруживается увеличение значения их ширины запрещённой зоны от 0,31±0,01 до 0,34±0,01 эВ и уменьшение значения показателя преломления с 6,2±0,1 до 5,5±0,1.

10. На основании анализа структурных, электрофизических и оптических характеристик анодированных плёнок РЬТе выдвинута гипотеза образования пористой структуры эпитаксиальных плёнок РЬТе, при этом максимальное значение пористости составляет 0,49±0,01, а характерный радиус наночастиц равен 13 нм.

11. Определено, что при увеличении величины * в твёрдом растворе РЬ1.гЕих8е (х от 0,00 до 0,16) скорость его распыления в аргоновой плазме линейно уменьшается от 18,7 до 14,7 нм/с, причём во всём диапазоне составов данного твёрдого раствора (х=0,0-1,0) линейный закон правила Вегарда для скорости распыления не выполняется.

12. Установлено, что скорости плазменного распыления анодированных плёнок РЬТе достигают чрезвычайно высоких значений (до 50 нм/с), что является следствием формирования пористой структуры при анодировании.

13. На основании комплексных исследований плёнок AIVBVI, подвергнутых электрохимическому травлению, плазменному распылению и комплексной электрохимической/плазменной обработке, предложен модельный ряд, дающий представление о морфологическом изменении плёнок халькогенидов свинца после каждого из видов обработки.

Список цитируемой литературы

1. Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И., Хохлов Д.Р., Лемешко С.В. Смешанные оптические моды колебаний в нанокристаллитах РЬТе // ФТП. 2002. Т. 36. Вып. 6. С. 701-708.

2. Norr М.К. An electrolytic polish and etch for lead telluride // J. Electrochem. Soc. 1962. Vol. 109. P. 433-434.

3. ZoggH., MaissenC., BlunierS., Teodoropol S., Overney R.M., Richmond Т., Tomm J.W. Thermal-mismatch strain relaxation mechanisms in heteroepitaxial lead chalcogenide layers on Si substrates // Semicond. Sd. and Technol. 1993. Vol. 8(1S). P. S337-S341.

4. BelenchukA., Shapoval O., KantserV., FedorovA., SchunkP., Schimme) Th., DashevskyZ. Growth of (lll)-oriented РЬТе thin films on vicinal Si (111) and Si (100) using fluoride buffers II J. ofCrys. Growth. 1999. Vol. 198/199. P. 1216-1221.

5. Кучис E.B. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования. М.: Радио и связь, 1990.264 с.

6. Wang Y., Suna A., Mahler W., Kasovski R. PbS in polymers. From molecules to bulk solids // J. Chem. Phys. 1987. Vol. 84. № 12. P. 7315-7322.

7. Tudury G.E., Marquezini M.V., Ferreira L.G., Barbosa L.C., Cesar C.L. Effect of band anisotropy on electronic structure of PbS, PbSe, and PbTe quantum dots U Phys. Rev. B. 2000-1. Vol. 62. № 11. P. 7357-7364.

Результаты диссертации опубликованы в работах: 1. Zlmiit S.P., Bogoyavlenskaya Е.А., Buchin E.Yu., Petrakov A.P., ZoggH., Zimin D. Formation of porous nanostructured lead telluride films by an anodic electrochemical etching method // Semicond. Sci. and Technol. 2009. Vol. 24. P. 105008 (6pp).

2. Зимин С.П., Горлачев Е.С., Богоявленская Е.А., Амиров И.И. Влияние европия на скорость распыления эпитаксиалъных пленок Pb^Eu^Se в аргоновой плазме // Вестн. Помор, ун-та. Сер. "Естественные науки". 2008. Вып. 4. С. 64-68.

3. ZiminS.P., Bogoyavlenskaya Е.А., Gorlachev E.S., Naumov V.V., Zimin D.S., Zogg H., ArnoldM. Structural properties of Pb^EUjSe/CaFz/Si (111) //Semicond. Sei. and Technol. 2007. Vol. 22. P. 1317-1322.

4. Богоявленская E.A., Зимин С.П. Изучение кристаллов и пленочных структур Aivlivl методом полюсных фигур // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2007. № 2. С. 67-71.

5. Зимин С.П., Богоявленская Е.А., Горлачев Е.С., Васин В.М. Особенности микрорельефа поверхности пленок РЬТе после анодирования // XI международная конференция "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы": сб. науч. тр. Ульяновск: УлГУ, 2009. С. 134.

6. Зимин С.П., Богоявленская Е.А., Бучин Э.Ю., Симакин С.Г., Васин В.М. ВИМС-исследования анодированных пленок РЬТе // Научно-практическая межрегиональная конференция "Квантовые компьютеры, микро- и наноэлектроника (физика, технология, диагностика и моделирование)": сб. науч. тр. Ярославль: ЯрГУ, 2008. С. 39-45.

7. Зимин С.П., Васин В.М., Богоявленская Е.А., Бучин Э.Ю., Ашхотов О.Г. Изменение соотношения атомов свинца и теллура в объеме анодированных пленок теллурида свинца // X международная конференция "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы": сб. науч. тр. Ульяновск: УлГУ, 2008. С. 163.

8. Зимин С.П., Богоявленская Е.А., КокановД.А., Бучин Э.Ю. Исследование модификации поверхности эпитаксиальных структур PbTe/CaF2/Si после анодирования // IX международная конференция "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы": сб. науч. тр. Ульяновск: УлГУ, 2007. С. 149.

9. Зимин С.П., Богоявленская Е.А., Наумов В. В. Возможности метода полюсных фигур для описания кристаллического строения эпитаксиальных пленок на кремнии // III Российское совещание по росту кристаллов и плёнок и исследованию их физических свойств и структурного совершенства "Кремний-2006": сб. науч. тр. Красноярск, 2006. С. 46.

10. Зимин С.П., Горлачев ЕС., Богоявленская Е.А., Бучин Э.Ю., Амиров И.И. Модификация эпитаксиальных пленок А4В6 на кремнии при анодировании и плазменной обработке // III Российское совещание по росту кристаллов и плёнок и исследованию их физических свойств и структурного совершенства "Кремний-2006": сб. науч. тр. Красноярск, 2006. С. 44.

11. Зимин С.П., Горлачев Е.С, Богоявленская Е.А., Бучин Э.Ю., Амиров И.И., Нестеров С.И., Герке М.Н., ZoggH., Zimin D. Модификация поверхности теллурида свинца при обработке в аргоновой плазме // IV научно-техническая конференция "Материалы и технологии XXI века": сб. науч. ст. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2006. С. 26-29.

12. Богоявленская Е.А. Деформационные явления в пленках Pbi_xEuxSe (х=0,00-0,16) // VII всероссийская молодёжная конференция по физике

полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: сб. науч. тр. СПб.: СПбГПУ, 2005. С. 19.

13. Богоявленская Е.А. Структурные параметры пленок Pb^EuxSe на кремнии // Актуальные проблемы физики: сб. науч. тр. молодых учёных, аспирантов и студентов. Ярославль: ЯрГУ, 2005. Вып. 5. С. 52-59.

14. Богоявленская Е.А. Исследование пленок PbbxEuxSe методом рентгеновской дифрактометрии // VIII научная молодёжная школа по твердотельной электронике "Актуальные аспекты нанотехнологии": сб. науч. тр. СПб.: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2005. С. 29.

15. Богоявленская Е.А,, ZiminD.S. Изменение параметров пленок РЬТе после анодирования // VII научная молодёжная школа по твердотельной электронике "Физика и технология микро- и наноструктур": сб. науч. тр. СПб.: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2004. С. 24.

16. Богоявленская Е.А., Зимин С.П. Анодирование эпитаксиальных структур PbTe/CaF2/Si // VI всероссийская молодёжная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: сб. науч. тр. СПб.: СПбГПУ, 2004. С. 39.

17. Зимин С.П., Богоявленская Е.А., Бунин Э.Ю., Наумов В.В., Герке М.Н., Фаткулин Е.Р., Зимин Д.С. Особенности структурных параметров эпитаксиальных пленок РЬТе после анодирования // Международная научная школа-конференция "Тонкие плёнки и наноструктуры INTERMATIC-2004": сб. науч. тр. М.: МИРЭА, 2004. Т. 3. С. 42-45.

18. Богоявленская Е.Л. Изменение межплоскостных расстояний в пленках теллурида свинца после электрохимической обработки // XI всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика": сб. науч. тр. М.: МИЭТ, 2004. С; 39.

19. Баклан A.B., Богоявленская Е.А., Зимин С.П., Наумов В.В. Анализ совершенства кристаллической структуры модифицированных сплавов халькогенидов свинца с помощью рентгеновской дифрактометрии // Всероссийская научная конференция, посвященная 200-летию Ярославского государственного университета им. П.Г.Демидова: сб. науч. тр. Ярославль: ЯрГУ, 2003. С. 33-37.

20. Баклан A.B., Богоявленская Е.А., Зимин С.П., Наумов В.В. Программа для анализа рентгеновских дифрактограмм кристаллов // IV международная научно-практическая конференция "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики": сб. науч. тр. В 3 ч. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. Ч. 2. С. 4-7.

Подписано в печать 06.11.09. Формат 60x84/16. Бумага оф. Отпечатано на ризографе. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 31/09. Отдел оперативной полиграфии ЯрГУ им. П.Г.Демидова. ¡50000, г. Ярославль, ул. Советская, д. 14.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Богоявленская, Елена Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СВОЙСТВА ХАЛЫСОГЕНИДОВ СВИНЦА И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ИК-ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ.

1.1. Бинарные соединения и твёрдые растворы на основе халькогенидов свинца.

1.2. Создание плёночных композиций с заданными свойствами.

1.3. Свойства наноструктурированных халькогенидов свинца.

1.4. Формирование пористых полупроводников при электрохимическом травлении.

1.5. Выводы Главы 1.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Характеристика исследуемых систем.

2.2. Режимы электрохимического травления.

2.3. Обработка эпитаксиальных плёночных систем в аргоновой плазме.

2.4. Методы контроля состояния поверхности, объёма и структурных характеристик образцов.

2.4.1. Оптический контроль качества систем.

2.4.2. Исследования с помощью сканирующей электронной микроскопии.

2.4.3. Определение элементного состава материалов.

2.4.4. Атомно-силовая микроскопия.

2.4.5. FIB-метод.

2.4.6. Рентгеноструктурные исследования.

2.5. Исследование спектров пропускания систем PbTe/CaF2/Si (111).

2.6. Выводы Главы 2.

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЁНОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ХАЛЬКОГЕНИДОВ СВИНЦА

НА КРЕМНИЕВЫХ ПОДЛОЖКАХ.

3.1. Оптическая, электронная и атомно-силовая микроскопия эпитаксиальных систем PbTe/CaF2/Si (111) иPbSe/CaF2/Si (111).

3.2. Рентгеновская дифрактометрия плёнок РЬТе и PbSe, выращенных на CaF2/Si (111).

3.3. Зависимость структурных параметров системы

Pbi.xEuxSe/CaF2/Si (111) от содержания европия.

3.3.1. Построение и особенности рентгеновских дифрактограмм систем Рb 1 -xEuVSе/СaF2/Si с разным содержанием европия.

3.3.2. Внедрение европия в буферный слой фторида кальция при эпитаксии европийсодержащих плёнок.

3.3.3. Микронапряжения в кремниевой подложке.

3.3.4. Полюсные фигуры для Pbi JEujSe/CaFjs/Si (х=0,00-0,16).

3.4. Метод полюсных фигур как информативный метод исследования многослойных композиций халькогенидов свинца на кремнии.

3.5. Выводы Главы 3.

ГЛАВА 4. МОДИФИКАЦИЯ ПЛЁНОК ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА ПРИ АНОДНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ.

4.1. Особенности электрохимического травления эпитаксиальных плёнокPbTe/CaF2/Si (111).

4.2. Модификация поверхности плёнок теллурида свинца после анодной электрохимической обработки.

4.2.1. Морфология поверхности плёнок после обработки в травителях на основе раствора Норра.

4.2.2. Особенности поверхности плёнок после обработки в смеси сульфата никеля и аммиака.

4.3. Структурные параметры плёнок РЬТе после анодирования.

4.4. Изменение элементного состава плёнок после электрохимической обработки.

4.5. Вольтамперные характеристики системы PbTe/CaF2/Si(l 11)/А до и после анодирования.

4.6. Изменение удельного сопротивления плёнок теллурида свинца при анодировании.

4.7. Оптические свойства плёнок РЬТе после анодирования.

4.8. Гипотеза формирования пористой структуры плёнок теллурида свинца методом электрохимического травления.

4.9. Выводы Главы 4.

ГЛАВА 5. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПЛЁНОК ХАЛЬКОГЕНИДОВ

СВИНЦА ПРИ ОБРАБОТКЕ В АРГОНОВОЙ ПЛАЗМЕ. МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОЙ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ/ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ.

5.1 Модификация поверхности плёнок халькогенидов свинца при обработке в аргоновой плазме.

5.2. Определение скоростей травления плёнок PbTe, PbSe в индукционной высокоплотной аргоновой плазме. Влияние содержания европия на скорость травления плёнок твёрдого раствора Pbi^Eu^Se в аргоновой плазме.

5.3. Морфология поверхности плёнок PbTe/CalVSi (111) после комплексной электрохимической/плазменной обработки.

5.4. Анализ экспериментальных результатов изменения морфологии поверхности плёнок халькогенидов свинца после проведения комплексной электрохимической/плазменной обработки.

5.5. Выводы Главы 5.

Введение диссертация по физике, на тему "Модификация морфологических и структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца при электрохимической и плазменной обработках"

Халькогениды свинца PbTe, PbSe, PbS, являющиеся соединениями группы AIVBVI, широко применяются при создании оптоэлектронных приборов ИК-диапазона и термоэлектрических устройств. Для данных материалов характерны малая ширина запрещённой зоны, высокая подвижность носителей заряда, малые массы электронов и дырок, чрезвычайно высокие значения показателей преломления и статической диэлектрической проницаемости и т. д. Разработка тройных и четверных твёрдых растворов на основе халькогенидов свинца обеспечила их широкое применение в изготовлении многослойных ИК-оптоэлектронных устройств. Легирование халькогенидов свинца примесями III-, IV-, V-, VII- групп и редкоземельными элементами привело к появлению большого ряда новых модифицированных материалов, обладающих уникальными свойствами. Вариация состава, концентрации примеси позволяет управлять такими важными параметрами материалов, как постоянная решётки, ширина запрещённой зоны и показатель преломления, что делает возможным совершенствование приборов, работающих на основе халькогенидов свинца. С появлением требований к повышению уровня интеграции всё больший интерес для исследователей и практиков представляют эпитаксиальные плёнки A1VBVI на Si-подложках, на базе которых создаются монолитные твердотельные матрицы с системой обработки информации.

Несмотря на имеющиеся работы по изучению гетероэпитаксиальных структур AIVBVI/Si, ощущается недостаток информации о структурных параметрах и деформационных явлениях, возникающих в плёнках, выращиваемых без применения и с применением буферных слоёв. В результате различия параметров кристаллических решёток, коэффициентов термического расширения материалов плёнок, подложек и буферных слоёв в эпитаксиальных композициях возникает комплекс явлений, приводящих к появлению растягивающих и сжимающих напряжений, трещин, дислокаций, оказывающих значительное влияние на свойства гетероэпитаксиальных систем и работу создаваемых приборов. К началу выполнения данной работы практически отсутствовали сведения о структурных параметрах и деформационных явлениях в плёночных системах Pbi-jEiixSe/CaiySi(111) с относительно большими значениями х. Поэтому комплексное исследование структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца на Si остаётся актуальной материаловедческой задачей.

На сегодняшний день одной из наиболее развивающихся областей является создание структур нанометрового масштаба и формирование на их основе приборов наноэлектроники. Интерес к низкоразмерным материалам вызван тем, что они проявляют совершенно новые свойства, не характерные для объёмных структур. Один из технологических подходов по переходу к нанометровому масштабу заключается в создании пористых объектов, когда при высокой пористости размеры оставшихся после вытравливания элементов кристаллической матрицы могут быть уменьшены до нескольких нанометров. Первым из пористых материалов был детально исследован пористый кремний; вслед за ним были получены и

А IVT-.IV A IIIT-.V описаны пористыи германии, пористые материалы соединении А В и А В . Все они создавались анодированием монокристаллических пластин, а параметры пористой структуры определялись условиями электрохимической обработки. К началу выполнения данной работы отсутствовали литературные данные, в которых сообщалось бы об образовании пористой структуры при электрохимическом травлении плёнок халькогенидов свинца. В последнее время появились новые подходы к созданию наноструктурированных халькогенидов свинца при помощи методов плазменного распыления. Исследования в этом направлении представляют важную задачу физической электроники. Поиск путей формирования наноразмерных материалов AIVBVI представляется актуальным, поскольку наноструктурированные халькогениды свинца обладают большими перспективами при создании устройств ИК-диапазона, термоэлектрических приборов, при разработке систем телекоммуникации на длине волны 1,55 мкм и т. д.

1. Исследовать с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии состояние поверхности плёнок халькогенидов свинца, выращенных на подложках CaF2/Si(lll) методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

2. Определить структурные параметры плёночных систем PbTe/XMVSi (111), PbSe/CaF2/Si (111), Pb|.^EuxSe/CaF2/Si (111) (x=0,06-0,16) и многослойных композиций на их основе методами рентгеноструктурного анализа.

5. Развить модельные представления о процессах, происходящих на поверхности и в объёме плёнок теллурида свинца при электрохимическом и плазменном воздействиях.

Научная новизна работы заключалась в следующем:

1. Впервые показано, что морфология поверхности эпитаксиальных плёнок Pbi-*EuxSe/CaF2/Si (111) при значении х<0,16 характеризуется треугольными наноступенями высотой 15-20 А и ямками выходов пронизывающих дислокаций.

2. Впервые экспериментально определены величины напряжений, возникающих в эпитаксиальной системе Pbi-xEu^Se/CaF2/Si (111) при вариации х в интервале от 0,00 до 0,16.

Положения, выносимые на защиту:

1. При молекулярно-лучевой эпитаксии плёнок Pbi.xEuxSe (0,06<г<0,16) на подложки CaF2/Si (111) происходит проникновение европия в буферный слой фторида кальция и образование твёрдого раствора Са^Еи^.

Практическая ценность диссертационной работы:

2. Показана информативность использования метода построения полюсных фигур при определении типа эпитаксии и выявлении взаимного расположения кристаллических решёток сопрягающихся слоёв в гетерокомпозициях на основе халькогенидов свинца на Si.

3. Определены скорости распыления эпитаксиальных систем PbTe/CaF2/Si (111), PbSe/CaF2/Si (111) и Pbi^EuxSe/CaF2/Si (111) (x=0,06-0,16), значения которых важны при формировании мезаструктур халькогенидов свинца.

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XI-IX международных конференциях "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы" (Ульяновск, 2009, 2008 и 2007 гг.), научно-практической межрегиональной конференции "Квантовые компьютеры, микро- и наноэлектроника (физика, технология, диагностика и моделирование)" (Ярославль, 2008 г.), всероссийской конференции "Кремний-2006" (Красноярск, 2006 г.), IV научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века" (Пенза, 2006 г.), VII-VI всероссийских молодёжных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2005 и 2004 гг.), VIII и VII научных молодёжных школах по твердотельной электронике "Актуальные аспекты нанотехнологии" (Санкт-Петербург, 2005 и 2004 гг.), международной научной школе-конференции "Тонкие плёнки и наноструктуры" (Москва, 2004 г.), XI всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва (Зеленоград), 2004 г.), всероссийской научной конференции, посвящённой 200-летию Ярославского государственного университета им. П.Г.Демидова (Ярославль, 2003 г.), IV международной научно-практической конференции "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики" (Новочеркасск, 2003 г.).

Личное участие автора. В диссертации изложены результаты, полученные как лично автором под научным руководством проф. Зимина С.П., так и в сотрудничестве с Герке М.Н. и Горлачевым Е.С. (АСМ-исследования), Амировым И.И. (плазменная обработка), Наумовым В.В. (рентгеновские исследования), Бучиным Э.Ю. (электрохимическое травление), Спивак Ю.М. (электронная микроскопия), Симакиным С.Г. (элементный анализ), Цогом X. (ЕТН, Цюрих) (оптические исследования). Подготовка экспериментов, обработка и интерпретация всех полученных экспериментальных данных, построение зависимостей и физических моделей проводились соискателем самостоятельно. Научным руководителем проф. Зиминым С.П. была оказана помощь в планировании экспериментов и построении физических моделей. Гетероэпитаксиальные структуры для исследований были представлены Цогом X., тестовые образцы PbTe(Ga)/BaF2 (111) - Акимовым Б.А. (МГУ, Москва).

Заключение диссертации по теме "Физическая электроника"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Для плёнок тройного твёрдого раствора Pbi^EuxSe (jc<0,16), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на Si (Ш)-подложке с применением тонкого буферного слоя CaF2 (2-4 нм), показано наличие на поверхности треугольных нанотеррас высотой 15-20 А и треугольных ямок выходов пронизывающих дислокаций, что позволяет применять модель Цога не только к бинарным, но и к сложным полупроводниковым соединениям.

2. На рентгеновских дифрактограммах плёночных систем PbTe/CaF2/Si (111), PbSe/CaF2/Si (111) и Pb,JEuxSe/CaF2/Si (111) (x=0,06-0,16) обнаружено присутствие запрещённого рефлекса CaF2/Si (222), что объясняется наличием напряжений в плёночных композициях, приводящих к нарушению идеальности кристаллического строения СаБг и Si.

3. Анализ дифракционных профилей плёнок Pbi.xEurSe/CaF2/Si (111) показал, что с ростом величины х от 0,00 до 0,16 наблюдается увеличение растягивающих напряжений в плоскости плёнки от 0,15 % до 0,24 %, при этом микронапряжения в приповерхностном слое Si-подложки имеют значение порядка (4,2±1,0)х10'5.

4. На рентгеновских дифрактограммах эпитаксиальных композиций PbiJEuxSe/CaF2/Si (111) с 0,06<х<0,16 в районе рефлекса CaF2/Si (111) (при 2в=28,20±0,05 град) обнаружен дополнительный пик малой интенсивности, связанный с проникновением атомов европия в кристаллическую решётку тонкого буферного слоя CaF2 (2-4 нм) и образованием твёрдого раствора Cai^Eu^.

5. Показано, что метод построения полюсных фигур, применённый к многослойным композициям на основе халькогенидов свинца, является информативным при выявлении эпитаксиального характера роста, определении взаимной ориентации кристаллических решёток слоёв, образующих многослойные системы, для демонстрации В-типа эпитаксии CaF2 и BaF2.

6. Исследование вольтамперных характеристик систем PbTe/CaF2/Si(lll)/Al показало, что буферный диэлектрический слой CaF2 не является препятствием для проведения электрохимической обработки плёнок РЬТе в ячейках вертикального типа в условиях малых У значении плотности тока (0,1-15,0 мА/см ).

9. Для плёнок РЬТе после анодирования в травителях на основе раствора Норра наблюдается стабильное увеличение удельного сопротивления плёнок в 1,4-2,5 раза по

1 о о сравнению с исходными данными. Для образцов с уровнем легирования порядка 5x10 см" в результате электрохимической обработки обнаруживается увеличение значения их ширины запрещённой зоны от 0,31±0,01 до 0,34±0,01 эВ и уменьшение значения показателя преломления с 6,2±0,1 до 5,5±0,1.

11. Определено, что при увеличении величины х в твёрдом растворе РЬ^ЕисБе (х от 0,00 до 0,16) скорость его распыления в аргоновой плазме линейно уменьшается от 18,7 до 14,7 нм/с, причём во всём диапазоне составов данного твёрдого раствора (х=0,0-1,0) линейный закон правила Вегарда для скорости распыления не выполняется.

13. На основании комплексных исследований плёнок А1УВУ1, подвергнутых электрохимическому травлению, плазменному распылению и комплексной электрохимической/плазменной обработке, предложен модельный ряд, дающий представление о морфологическом изменении плёнок халькогенидов свинца после каждого из видов обработки.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Богоявленская, Елена Александровна, Ярославль

1. Брандт Н.Б. Новый класс фотопроводящих радиационностойких полупроводниковых материалов // СОЖ. 1997. № 4. С. 65-72.

2. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники: учеб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1986. 367 с.

3. ФреикД.М., ГалущакМ.А., Межиловская Л.И. Физика и технология полупроводниковых плёнок. Львов: Вища шк., 1988. 152 с.

4. Равич Ю.И., Ефимова Б. А., Смирнов И. А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe и PbS. М.: Наука, 1968. 384 с.

5. Смит Р. Полупроводники: пер. с англ. М.: Мир, 1982. 560 с.

6. Волков Б.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Примеси с переменной валентностью в твёрдых растворах на основе теллурида свинца // УФН. 2002. Т. 172. № 8. С. 875-906.

7. Богоявленский В. А. Исследование фотоэлектрических и кинетических характеристик модифицированных сплавов халькогенидов свинца: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. МГУ, 2001. 16 с.

8. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Рябова Л.И. Хохлов Д.Р. Новый тип высокочувствительных приёмников излучения терагерцового диапазона // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2005. № 1. С. 59-64.

9. Равич Ю.И., Немов С.А. Прыжковая проводимость по сильно локализованным примесным сотояниям индия в РЬТе и твёрдых растворах на его основе // ФТП. 2002. Т. 36. Вып. 1. С. 3-23.

10. Долженко Д.Е., Дёмин В.Н., ИванчикИ.И., Хохлов Д.Р. Неустойчивость DX-подобных примесных центров в PbTe(Ga) при отжиге // ФТП. 2000. Т. 34. Вып. 10. С. 1194-1196.

11. Акимов Б.А., Богоявленский В.А., Рябова Л.И., Васильков В.Н. Особенности фотопроводимости тонких эпитаксиальных слоёв w-PbTe(Ga) // ФТП. 2001. Т. 35. Вып. 5. С. 524-527.

12. Акимов Б.А., Колобейникова E.H., Рябова Л.И., Тамм М.Е. Влияние Тт на свойства теллурида свинца // ФТП. 1991. Т. 25. Вып 2. С. 342-344.

13. AigleM., PascherH., KimH., TarhanE., MayurA.J., SciaccaM.D., RamdasA.K., SpringholzG., Bauer G. Optical phonons in РЬ^ЕиДе and PbTe/EuTe superlattices: Berreman effect //Phys. Rev. B. 2001. Vol. 64. P. 035316-1-035316-6.

14. Korczak Z., Subotowicz M. Structural and galvanomagnetic properties of PbixMnxTe single crystals grown by the Bridgman-Stockbarger method // Phys. Stat. Sol. (a). 1983. Vol. 77. P. 497-503.

15. PascherH., RothleinP., BauerG., vonOrtenbergM. Band structure of diluted magnetic Pbi.xMnxTe: magneto-optical investigations and four-wave-mixing spectroscopy // Phys. Rev. B. 1989-11. Vol. 40. № 15. P. 10469-10480.

16. Braunstein G., Dresselhaus G., Heremans J., PartinD. Magnetic properties of Pbj-xEuxTe grown by molecular-beam-epitaxy // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 35. № 4. P. 1969-1972.

17. ZiminD. Growth and Properties of Optoelectronic Structures Based on IV-VI Materials: Diss. ETH No. 15733. Zurich, 2004. 173 p.

18. YuanS., RrennH., SpringholzG., UetaY., BauerG., McCannP.J. Magnetoreflectivity of Pbi-xEuxTe epilayers and PbTe/PbixEuxTe multiple quantum wells // Phys. Rev. B. 1997. Vol. 55. Issue 7. P. 4607-4619.

19. Maurice Т., Mahoukou F., Breton G., Charar S., Masri P., Averous M., Bisaro R. Mid infrared optical investigations of Pbi.xEuxSe/BaF2 thin films grown by MBE // Phys. Stat. Sol. (b). 1998. Vol. 209. № 2. P. 523-534.

20. Partin D.L. Lead salt quantum effect structures // IEEE J. of Quant. Electron. 1988. Vol. 24. Issue 8. P. 1716-1726.

21. Zogg H., Arnold M., Felder F., Rahim M., Ebneter C., Zasavitskiy I., Quack N., Blunier S., Dual J. Epitaxial lead chalcogenides on Si for mid-IR detectors and emitters including cavities // J. of Electron. Mater. 2008. Vol. 37. Issue 9. P. 1497-1503.

22. ZhuT.J., LiuY.Q., ZhaoX.B. Synthesis of PbTe thermoelectric materials by alkaline reducing chemical routes // Mater. Res. Bulletin. 2008. Vol. 43. P. 2850-2854.

23. Banga D.O., Vaidyanathan R., Xuehai L., Stickney J.L., Cox S., Happeck U. Formation of PbTe nanofilms by electrochemical atomic layer deposition (ALD) / Electrochimica Acta. 2008. Vol. 53. P 6988-6994.

24. Нуриев И.Р., Фарзалиев С.С., Садыгов P.M. Рост эпитаксиальных плёнок PbixMnxTe(Ga) на монокристаллах PbTeixSex // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004. № 2. С. 110-112.

25. Валацка К., Дапкус Л., Лидейкис Т., Петрайтене А., Шимкене И. Упругие напряжения и пластическая деформация в эпитаксиальных гетероструктурах PbixSnxTe-KCl // Кристаллография. 1985. Т. 30. Вып. 6. С. 1172-1176.

26. Zogg H., Fach A., Maissen C., Masek J., Blunier S. Photovoltaic lead-chalcogenide on silicon infrared sensor arrays // Opt. Engin. 1994. Vol. 33(5). P. 1440-1449.

27. Logothetis E.M., Holloway H., Varga A.J., Wilkes E. Infrared detection by Shottky barriers in epitaxial PbTe //Appl. Phys. Lett. 1971. Vol. 21. P. 318-320.

28. Holloway H. Thin film IV-VI semiconductor photodiodes / in Physics of Thin Films. New York: Academic Press, 1980. Vol. 11. P. 105-203.

29. ZoggH., Maissen C., MaserJ., Hoshino Т., Blunier S., Tiwari A.N. Photovoltaic infrared sensor arrays in monolithic lead chalcogenides on silicon // Semicond. Sci. Technol. 1991. №6. P. 36-41.

30. Угай Я.А., Самойлов A.M., Сыноров Ю.В., Яценко О.Б., Зуев Д.В. Получение тонких плёнок теллурида свинца на кремниевых подложках // Неорганические материалы. 1994. Т. 30. № 7. С. 898-902.

31. Zogg Н. Strain relief in epitaxial fluoride buffer layer for semiconductor heteroepitaxy // Appl. Phys. Lett. 1986. Vol. 49. № 15. P. 933-935.

32. Boschetti C., AbramofE., Rappl P.H.O., Bandeira I.N., MotisukeP., HayashiM.A., Cardoso L.P. Characterization of PbTe epitaxial layers grown on BaF2/CaF2/Si structures // Braz. J. of Phys. 1996. Vol. 26. № 1. P. 406-409.

33. Molecular beam epitaxy. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Molecularbeamepitaxy (дата обращения: 14.04.2006).

34. Fang X.M., McCann P.J., Liu W.K. Growth studies of CaF2 and BaF2/CaF2 on (100) silicon using RHEED and SEM // Thin Solid Films. 1996. Vol. 272. P. 87-92.

35. Belenchuk A., Shapoval O., Kantser V., Fedorov A., Schunk P., Schimmel Th., DashevskyZ. Growth of (lll)-oriented PbTe thin films on vicinal Si (111) and Si (100) using fluoride buffers // J. of Crys. Growth. 1999. Vol. 198/199. P. 1216-1221.

36. KlustA., BierkandtM., Wollschlager J., MilllerB., Schmidt Th., FaltaJ. Low-temperature interface structure of CaF2/Si(lll) studies by combining x-ray standing waves with component-resolved photoemission // Phys. Rev. B. Vol. 65. P. 193404-1-193404-4.

37. Tromp R.M., Reuter M.C. Structure of the Si (11 l)-CaF2 interface // Phys. Rev. Lett. 1988. Vol. 61. № 15. P. 1756-1759.

38. Zegenhagen J., PatelJ.R. CaF2/Si heteroepitaxy: importance of stoichiometry, interface bonding, and lattice mismatch // Phys. Rev. B. 1990-1. Vol. 41. № 8. P. 5315-5318.

39. Mtiller P., Fach A., John J., Tiwari A.N., Zogg H., Kostorz G. Structure of epitaxial PbSe grown on Si (111) and Si (100) without a fluoride buffer layer // J. of Appl. Phys. 1996. Vol. 79(4). P. 1911-1916.

40. Breton G., NouaouraM., GautierC., CambonM., Masri P., Charar S., Averous M., Touhari F., Ribes V.D. Study of the first stage of PbSe growth on Se-terminated CaF2 surface // Appl. Surf. Sci. 1998. Vol. 123/124. P. 82-86.

41. Breton G., Nouaoura M., Gautier C., Cambon M., Charar S., Averous M., Ribes V. Anniling under vacuum and Se flux of CaF2 molecular beam epitaxy surfaces prior to PbSe/CaF2/Si growth // Surf. Sci. 1998. Vol. 406. P. 63-68.

42. McCann P.J., FangX.M., LiuW.K., Strecker B.N., Santos M.B. MBE growth of PbSe/CaF2/Si (111) heterostructures // J. of Crys. Growth. 1997. Vol. 175/176. P. 1057-1062.

43. Yakovtseva V., Vorozov N., Dolgyi L., Levchenko V., Postnova L., Balucani M., Bondarenko V., Lamedica G., Ferrara V., Ferrari A. Porous silicon: a buffer layer for PbS heteroepitaxy//Phys. Stat. Sol. (a). 2000. Vol. 182. P. 195-199.

44. Алфёров Ж.И., Асеев A.JT., Гапонов C.B., Копьев П.С., Панов В.И., Полторацкий Э.А., Сибельдин Н.Н., Сурис Р.А. Наноматериалы и нанотехнологии // МСТ. 2003. № 8. С. 3-13.

45. Rogach A.L., Eychmiiller A., Hickey S.G., Kershaw S.V. Infrared-emitting colloidal nanocrystals: synthesis, assembly, spectroscopy, and applications // Small. 2007. Vol. 3. № 4. P. 536-557.

46. Chakraborty I., Moulik S.P. Preparation and characterization of PbS nanoparticles in AOT micellar medium // J. of Nanopart. Res. 2004. Vol. 6. P. 233-240.

47. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров; Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Бонч-Бруевич, А.С.Боровик-Романов и др. М.: Сов. энциклопедия, 1984. 944 с.

48. TuduryG.E., Marquezini M.V., Ferreira L.G., BarbosaL.C., Cesar C.L. Effect of band anisotropy on electronic structure of PbS, PbSe, and PbTe quantum dots // Phys. Rev. B. 2000-1. Vol. 62. № 11. P. 7357-7364.

49. Wise F.W. Lead salt quantum dots: the limit of strong quantum confinement // Acc. Chem. Res. 2000. Vol. 33. P. 773-780.

50. СуздалевИ.П. Нанокластеры и нанокластерные системы // Вести. РФФИ. 1999. №1(15). С. 24-31.

51. Turyanska L., Patane A., Henini М., Hennequin В., Thomas N.R. Temperature dependence of the photoluminescence emission from thiol-capped PbS quantum dots // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 90. P. 101913-1-101913-3.

52. Bakueva L., Gorelikov I., Musikhin S., Zhao X.S., Sargent E.H., Kumacheva E. PbS quantum dots with stable efficient luminescence in the near-IR spectral range // Adv. Mater. 2004. Vol. 16. №11. P. 926-929.

53. Арутюнян Л.И., Богомолов B.H., Картенко Н.Ф., Курдюков Д.А., Попов В.В., Прокофьев А.В., Смирнов И.А., Шаренкова Н.В. Теплопроводность нового типа сред -нанокомпозитов с правильной структурой: PbSe в порах опала // ФТТ. 1997. Т. 39. №3. С. 586-590.

54. Okuno Т., Lipovskii А.А., Ogawa Т., Amagai I., Masumoto Y. Strong confinement of PbSe and PbS quantum dots // J. of Luminesc. 2000. Vol. 87-89. P. 491-493.

55. Baolong Y., Congshan Z., Haining X., Hangbing C., Fuxi G. Optical non-linearities of PbSe microcrystallites doped in glass // J. of Mater. Sci. Lett. 1997. Vol. 16. P. 2001-2004.

56. Craievich A.F., Kellermann G., Barbosa L.C., Alves O.L. Structure characterization and mechanism of growth of PbTe nanocrystals embedded in a silicate glass // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 89. № 23. P. 235503-1-235503-4.

57. Alchalabi K., Zimin D., Kostorz G., Zogg H. Self-assembled semiconductor quantum dots with nearly uniform sizes // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 90. № 2. P. 026104-1-026104-4.

58. ZoggH., Maissen C., Masek J., Blunier S., LabrechtA., TackeM. Epitaxial lead chalcogenide IR sensors on Si for 3-5 and 8-12 jim // Semicond. Sci. Technol. 1990. Vol.5. P. S49-S52.

59. Zogg H., Fach A., John J., Masek J., Mtiller P., Paglino C., Blunier S. Photovoltaic IV-VI on Si infrared sensor arrays for thermal imaging // Opt. Engin. 1995. Vol. 34(7). P. 1964-1969.

60. Springholz G., Holzinger A., Krenn H., Clemens H., Bauer G., Bottner H., Norton P., Maier M. Interdiffusion in PbixEuxSe/PbSe multi-quatum well structures // J. of Crys. Growth. 1991. Vol. 113. P. 593-598.

61. Максимов М.В., Ковш А.Р., Леденцов H.H. Современные полупроводниковые лазеры на квантовых точках // Петербургский журнал электроники. 2003. № 4. С. 3-13.

62. Khodr M.F., McCann P.J., Mason В.А. Optimizing and engineering EuSe-PbSeo,78Teo,22-EuSe multiple-quantum-well laser structures // IEEE J. of Quant. Electron. 1998. Vol. 34. №9. P. 1604-1611.

63. Springholz G., Schwarzl T., Heiss W., Bauer G., Aigle M., Pascher H., Vavra I. Midinfrared surface-emitting PbSe/PbEuTe quantum-dot lasers // Appl. Phys. Lett. 2001. Vol.79. №9. P. 1225-1227

64. McCann P.J., Selivanov Yu. IV-VI semiconductor mid-IR lasers // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2006. Vol. 891. P. 0891-EE01-05.1-0891-EE01-05.12.

65. Методы получения и свойства нанообъектов: учеб. пособие / Под ред. Н.И.Минько, В.В.Строкова, И.В.Жерновский, В.М.Нарцев. М.: Флинта: Наука, 2009. 168 с.

66. ОураК., ЛифшицВ.Г., СаранинА.А., Зотов A.B., КатаямаМ. Введение в физику поверхности / Отв. ред. В.И.Сергиенко. М.: Наука, 2006. 490 с.

67. Малыгин A.A. Химия поверхности и нанотехнология: взаимосвязь и перспективы // СОЖ. 2004. Т. 8. № 1. С. 32-37.

68. Зимин С.П. Пористый кремний материал с новыми свойствами // СОЖ. 2004. Т. 8. № 1.С. 101-107.

69. Schoisswohl M., Cantin J.L., Chamarro M., von Bardeleben HJ., Morgenstern T., Bugiel E., Kissinger W., Andreu R.C. Defects and visible photoluminescence in porous Si|-xGex // Thin Solid Films. 1996. Vol. 276. P. 92-95.

70. Казакова Л.П., Мынбаева М.Г., Мынбаев К.Д. Дрейфовая подвижность носителей заряда в пористом карбиде кремния // ФТП. 2004. Т. 38. Вып. 9. С. 1118-1120.

71. Аверкиев Н.С., Казакова Л.П., Лебедев Э.А., РудьЮ.В., Смирнов А.Н., Смирнова H.H. Оптические и электрические свойства пористого арсенида галлия // ФТП. 2000. Т. 34. Вып. 6. С. 757-761.

72. Ушаков В.В., Дравин В.А., Мельник H.H., Заварицкая Т.В., Лойко H.H., Караванский В.А., Константинова Е.А., Тимошенко В.Ю. Ионная имплантация пористого фосфида галлия // ФТП. 1998. Т. 32. Вып. 8. С. 990-994.

73. Лебедев А.А., Лебедев А.А., Рудь В.Ю., Рудь Ю.В. Создание и фоточувствительность гетероструктур на основе анодизированного карбида кремния // ФТП. 1998. Т. 32. Вып. 3. С. 326-328.

74. Улин В.П., Конников С.Г. Природа процессов электрохимического порообразования в кристаллах AXIIBV (Часть I) // ФТП. 2007. Т. 41. Вып. 7. С. 854-866.

75. Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И., Хохлов Д.Р., Лемешко С.В. Смешанные оптические моды колебаний в нанокристаллитах РЬТе // ФТП. 2002. Т. 36. Вып. 6. С. 701-708.

76. NorrM.K. An electrolytic polish and etch for lead telluride // J. Electrochem. Soc. 1962. Vol. 109. P. 433-434.

77. Norr M.K. A chemical polish for tin telluride // J. Electrochem. Soc. 1966. Vol. 113. № 6. P. 621.

78. Курносов А.И., Юдин B.B. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1979. 367 с.

79. Могэб К., Фрейзер Д., Фичтнер У., Паррильо Л., Маркус Р., Сейдел К., Бертрем У. Технология СБИС: пер. с англ. / Под ред. С.Зи. В 2-х кн. Кн. 2. М.: Мир, 1986. 453 с.

80. Scanning electron microscope laboratory. Capabilities of the instrument. URL: http://epmalab.uoregon.edu/UCBSEM (дата обращения: 30.08.2007).

81. Simons D. Microbeam mass spectrometry at NIST. Secondary ion mass spectrometry. URL: http://www.cstl.nist.gov/div837/Division/expertise/ions/massspecl.htm (дата обращения: 01.12.2008).

82. Распыление под действием бомбардировки частицами. Вып. 3: Характеристики распыленных частиц, применение в технике: пер. с англ. / Под ред. Р.Бериша и К.Виттмака. М.: Мир, 1998. 551 с.

83. Surface and depth profiling analysis at CSMA. URL: http://www.csma.ltd.uk/applicationnotes/depthprofiling.pdf (дата обращения: 04.11.2008).

84. NT-MDT: Integrated solutions for NanoTechnology. URL: http://www.ntmdt.eom/products/SMENA/3.html (дата обращения: 11.08.2007).

85. Fibics incorporated. Introduction: Focused ion beam systems. URL: http://www.fibics.com/FIBBasics.html (дата обращения: 20.08.2007).

86. Frabboni S., Gazzadi G.C. Focused ion beam (FIB): Principles of operation. URL: http://www.s3.infm.it/fib.html (дата обращения: 23.08.2007).

87. National center of CNR-INFM. Nanostructures and biosystems at surfaces. URL: http://www2.s3.infm.it (дата обращения: 23.08.2007).

88. Вегман Е.Ф., Руфанов Ю.Г., Федорченко И.Н. Кристаллография, минералогия, петрография и рентгенография: учеб. пособие. М.: Металлургия, 1990. 262 с.

89. Лиопо В.А. Рентгеновская дифрактометрия: учеб. пособие / Отв. ред. В.А.Лиопо, В.В.Война. Гродно: ГрГУ, 2003. 171 с.

90. ОрмонтБ.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников: учеб. пособие / Под ред. В.М.Глазова. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 1982. 528 с.

91. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ.: учеб. пособие. М.: МИСИС, 2002, 360 с.

92. Уманский Я.С., Скаков Ю.В., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

93. Бублик В.Т., Дубровина А.Н. Сборник задач и упражнений по курсу "Методы исследования структуры": учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1988. 192 с.

94. ZoggH., MaissenC., BlunierS., Teodoropol S., Overney R.M., Richmond Т., TommJ.W. Thermal-mismatch strain relaxation mechanisms in heteroepitaxial lead chalcogenide layers on Si substrates // Semicond. Sci. and Technol. 1993. Vol. 8(1S). P. S337-S341.

95. CoIellaR., MerliniA. A study of the (222) "forbidden" reflection in germanium and silicon//Physica Status Solidi (b). 1966. Vol. 18. Issue 1. P. 157-166.

96. Springholz G., HoizingerA., KrennH., Clemens H., Bauer G., BottnerH., Norton P., Maier M. Interdiffusion in PbiJEu^Se/PbSe multi-quantum-well structures // J. of Crys. Growth. 1991. Vol. 113. P. 593-598.

97. SharmaP.C. Composition dependent structural properties of Pbi-xEuxSe thin films // Thin Solid Films. 1999. Vol. 355-356. P. 12-16.

98. Wu H.Z., Fang X.M., SalasR. Jr., McAlisterD., McCannP.J. Transfer of PbSe/PbEuSe epilayers grown by MBE on BaF2-coated Si (111) // Thin Solid Films. 1999. Vol. 352. P. 278-282.

99. Kim J.-Ho, LeeY., Homes C.C., RhyeeJ.-S., ChoB.K., OhS.-J., Choi E.J. Optical spectroscopy study of the electronic structure of Еи^Са^Вб // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 71. P. 075105(l)-075105(4).

100. MalettaH., HeidrichW., Mossbauer R.L. Dependence of concentration of the isomer shift of divalent 151Eu in CaF2 // Phys. Lett. 1967. Vol. 25A. № 4. P. 295-296.

101. Pelzl J. Concentration dependence of the zero phonon line in CaF2:Eu // Phys. Stat. Sol. (a). 1971. №8. P. 161-165.

102. Sokolov N.S., Kaveev A.K., Krupin A.V., Tyaginov S.E., Vexler M.I., Ikeda S., Tsutsui K., Saiki K. High insulating quality CaF2 pseudomorphic films on Si (111) // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 90. Issue 14. P. 142909(1)-142909(3).

103. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. В 2 т. Т. 1. М.: Мир, 1984. 455 с.

104. Бузынин Ю.Н., Гусев С.А., Дроздов Ю.Н., МурельА.В. Пористый арсенид галлия с кластерами мышьяка// ЖТФ. 2000. Т. 70. № 5. С. 128-129.

105. Балагуров JI.A. Пористый кремний. Получение, свойства, возможное применение // Материаловедение. 1998. Вып. 1. С. 50-56.

106. Павлов JI.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов: учеб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1987. 240 с.

107. Бузынин Ю.Н., Гусев С.А., Дроздов Ю.Н., Красильник З.Ф., Мурель А.В., Ревин Д.Г., ШашкинВ.И., ШулешоваИ.Ю. Пористый арсенид галлия // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1996. Вып. 5. С. 40-44.

108. Кучис Е.В. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования. М.: Радио и связь, 1990.264 с.

109. Wang Y., Suna A., Mahler W., Kasovski R. PbS in polymers. From molecules to bulk solids //J. Chem. Phys. 1987. Vol. 84. № 12. P. 7315-7322.

110. Зимин С.П., Горлачев E.C., АмировИ.И., ГеркеМ.Н. Формирование микро- и наноструктур на поверхности эпитаксиальных плёнок А4В6 при обработке в аргоновой плазме // Микроэлектроника. 2008. Т. 37. № 3. С. 200-212.

111. СангвалК. Травление кристаллов: Теория, эксперимент, применение: пер. с англ. М.: Мир, 1990. 492 с.

112. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твёрдых тел: сб. статей 1986-1987 гг.: пер. с англ. / Сост. Е.С.Машкова. М.: Мир, 1989. 349 с.

113. Горлачев Е.С. Морфологические свойства нано- и микроструктур, сформированных на подложках кристаллического и пористого кремния: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. ЯрГУ, 2008. 16 с.

114. Никоненко В.А. Математическое моделирование технологических процессов: Моделирование в среде MathCAD. Практикум / Под ред. Г.Д.Кузнецова. М: МИСИС, 2001. 48 с.

115. SchwarzlT., HeissW., Kocher-Oberlehner G., SpringholzG. CH4/H2 plasma etching of IV-VI semiconductor nanostructures // Semicond. Sci. Technol. 1999. Vol. 14. № 2. P. L11-L14.

116. SigmundP. Theory of sputtering. I. Sputtering yield of amorphous and polycrystalline targets // Phys. Rev. 1969. Vol. 184. Issue 2. P. 383-416.

117. Falcone G., OlivaA. Sputtering of multicomponent materials. Numerical solution of the balance equation // Appl. Phys. A. 1984. Vol. 33. P. 175-178.

118. Вольпяс B.A., Дымашевский П.М. Регресионная модель каскада смещённых атомов при ионном распылении твёрдого тела // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 11. С. 1-5.

119. Распыление твёрдых тел ионной бомбардировкой: Физ. распыление одноэлементных твёрдых тел: пер. с англ. / Под ред. Р.Бериша. М.: Мир, 1984. 336 с.

120. Seah М.Р., Clifford С.А., Green F.M., Gilmore I.S. An accurate semi-empirical equation for sputtering yields I: for argon ions // Surf. Interface Anal. 2005. Vol. 37. P. 444-458.

121. Oxford plasma technology. Sputter rates. URL: http://www.oxford-instruments.com (дата обращения: 14.05.2009).

122. Sankaran A., KushnerM.J. Etching of porous and solid Si02 in Ar/c-C4F8, O2/C-C4F8 and Ar/02/c-C4F8 plasmas // J. of Appl. Phys. 2005. Vol. 97. P. 023307-1-023307-10.