Поверхностные фазы в системе Si-In и процессы на поверхности Si(III) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

я 1 1 О 9 о

АКЛДШ1Я НШ ОХР ДШэНЕНХЛОЧЖЕ ОТДЕ ТЕНГЕ

юсппуг авггожши и процессов управления

Н.-1 правах рукописи

Чурусоз Борис КЬиспиптаювич

ГОВЕРЙЮСШЕ ФАЗЫ В СШГЙ.Е 31-1п И ГРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ 31(111)

• 01.04.07 - фязика тгэрдого тега

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соясгедшэ учэкоп степени кандидата! фотшэ-^тематичэския паук

ВлаДИВОСТСЖ - 1990

///

! /

Рабата выполнена в йютпуго автоматики и процессов управления .ДО АН СССР

Шучкий рукошдогтель -

доетор ifiSiixo-iErroia'nwGciaiï: яаук, профессор тпшц б. г.

Офщиальнш oixnoiiSjjTu;

доктор фйтп^-штешткчоашк наук, прс&кяор КАГАГОЕСКШ Ю.С.

кандидат фшшо-чшештичвскнк гаук, профессор ВЕТЕР B.D.

Веющая организация - Институт физики твердого тала АН СССР

Задаха состоится isao года ь^ .ООчга.

sa ©азедаши епещшшзцройашюго совета к ооз.зо.ог. в Мкотшуте авггоштшда и прсцэссаз упрааншшя ЩЗ M СССР Уазоозг, Вшдаюотогс, ул. Радоо б/ С дассергацшй таю оииакащпъся в библиотека ПАПУ.

Аэторе^срат разослан " " issti года

Учэшй ое;срэтарь специализированного совета кащцщат фз.-шт.

Ю. Л. Гавршпж

L'./ST'Siai,

■ ::r.i :ертэци5>

огаш харагсгешлшл р/шш

Актуальность тени. В созрсмзаксТ! фоика полупроводника» больше вшшзниэ удоляэтся процессам, проттегас^йл пэ поверхности. С изученном этих прсдэссоз тсстто осязай рлд проблем физики тангаж пленок и пленойпей микротлзктрсгвгки. ¡h оскопз танкоплсиоч-исЯ тохиологш создаются швыэ тили пр:я5оров, жешвнда компонента различных эавкгроиш устройств. Пошжяпю надеотяг\ быстродействия, снижзнив етокмоста аппаратура таено связано с реггшжм *еких задач,как реакции з контактах коталл-колупровод-пик„ стабильность границы раздела, дг.йтузня на поверхности пояупрогаздншшв и т.д.

Тоетой примзняемж в промъгялэшгостп планок' в насшжгзэ вреш». «езэт э пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Д-шькэйиая шкрсюшгтюрказцяя свшзла о умзньташем этих рзтасров до толетн , близких ж arowftv нолослош, что позволит создать лрвдпослипат для разработки приборов нового типа. Эяект-раннш н атемныэ скойстт подобных структур £Q »люгси определятся явлениями т поверхности кристаляЗ, гсоторыэ пришит; :дгььго к® могут быть объяснены свойствами ебьешаго штср5пла. Согласно современным представлениям, фэрмаразанпе границы изталл-тдупро-водник сопровоздается радом последовательных фютсых переходов, поэтому захна знать условия формирования поверхностных фаз (ГОК их электронную структуру й сеоПстез. Кг:с правило, под ГО подргзумевапт двушрмш резтки, офаэованныэ адсорбирозан-1!»а атомами на подяойо. Ш> прэдетааштат собой субмоносяойкьэ племен, однородные ею составу и свойствам, обладашко определенной концентрацией. »яяошумом свободной энергии. Свойства Г1!> отштчаш-ся от свойств объемных фаз и определятся взаишдей-

ствиеы адатошв иодцу собой, с атошш подводки и атошз подюяки друг с даугш.

• В работах, шсшшшньк процессам да$|узшз ш досорбщш на поверхности полупровэдикшв, ва учктдаажась юличиа двух типов атомов на поверхности поду1фОЕОЯ1ЕЕса при субцэиослойшх по;сры--имк: атом в состава повархшстпой структуры и атоа, избыточный душ данной В экспериментах во гетеродиффузш та поазрх-

нсста тлуярозццншссв отсутствыэ градаеига концентрации адатошв ш даффуаишша распрадркадиях объяснялось. как правило, чреови-чайна малой шаденграццаа адатошв ¡ши ш высокой подашгастш. С датой сторона, ва пр:шзра с;:атс»дг креишй - е агата бит по»са-взю, что процесс гетсродкффузда на 31(111) реализуется нмашю ва ечэт градиента кшцзшрацшз "ыздфээньа® атоиов. Проставлялась необхцдавдвд вшсшхъ б единых условиях характер гоаздгздиа шик двух типов атодаа при разлзгашх процессах, таких как поверхностная диффузия, дзшрбщш н форилрованка ш^фааньЕс границ. Одшм из наиболее подходящи обшсгоа душ шяспзшт роли атошв в состава §азц и "над^ззкьЕС8 атомов ш шгархноста попупроводш!-ка является система крешшЯ индоЗ, в которой роагагзуатся большое гсзлкчзстао Ш и шхш ивдвя обладахгг достаточной шдажно-сты>. Крою того, аначнпшышй юпврас прадатавляло получвниэ необходимой для мнкраэлзкгрошюй «гсзшалопш качественной и количественной инфэраацш о процзссах» происходящих в скстеш крем-1Шй - гадай „ часто прзазнлзшй в акактрашшх приборах.

Научный и практический интерес представляло такхэ исслэ-дованш формирования трохкоышненпшх ПФ по аналогии с объемными трехкоьтонангнши фазами. Такие системы (наирлькзр, кремний-золото-индий) реализуется в шкршлекгронной тэхнаяопш при создании контактных площадок, мажэлементкых еоеданшяй, а атворов и т.д.

Цепь работа состояла в дэтаяыюм изучении шхашомов повэрхкоспгаа диффузии и десорбции идь^л ка юксгфиста^штзсясЯ кремниевой подложка к в исслэдосашш Формирования ирзхкошодапт-иык поверх!юстных фаз при суйлоносяойныж гкжрытиях. Оспотшэ задачи:

- исследование попархносггтой гшхзродиКуоет! атог.ов нпдяя на ПОЕСрхНОСТИ 31(111), С уЧЗТЗМ ЕОТШККОЕСШШ ПОЕЗрЗШООЕЯЫХ $23,

- исследование десорбции ггадгл е поверхности 31{ т > с учэтеи фазовых переходов,

- изучение мгхгшяшз фсрьгироЕЗзтя кзтфгзтгой границу крайний -кидий,

- иэоледогзаниэ йормгфопаипя трэхгямгапетгпз« поверхностных фаз в систаэ кремний - голого - кгщий.

Научная новкзга.

1. Впоррыэ пссизясггя процесс путсродкфаузпп ИНДИЯ П0,31<111) с учетом роли йомрхиоспшх Определены параметры. хгракгера-аугязга этот процесс.

г. С модели. подрззуьовавдэй различия спойсга

атомов а состава поверхиосиюа фпяы и "¡адфгзгшх*' ато'-яз. впер-

ПЫ1Э кссдэдсвэ,!! ГфСЦОСС ДЭСОрбЩШ ИЩИ С ПОВСрХНОСТИ 8ШИЬ

3. Показана возможность создания пэугсоркдочегшой поверхностной фггзы з 1 -1 п и исследовано фзрыированка мзз$гаиоЛ гранщц кремний

- гадай*.

4. 1Еа примере систекгу крег-зий - золото - индий нпэрпьи показана Еовшяггость формирования трвхгзхлюнзитных поверхностных фаз и исследованы условия образования таких струстур.

Нз заиятту выносятся:

- результаты экспериментального исследования изотерыической десорбции индия с поверхности кршдшя при субмонаслойных покра-

тиях с учетом pcuas атодав шталла, входящих в сослав поверхностной фазы и "нащфазньвс".атошз,

- результаты экспериментального исследования процессов гетеро-диффузии атомов индия на поверхности si(iii). полученные с учетом влияния струюурных разовых переходов в суСыонослойных

'пшиках индия.

- результаты исследований формирования неупорядоченных поверхностных фаз si-iu,

- экспериментальные результаты ш фэрмироващю трехкшпоненпшя поверхностных фаз в системе кремний - золото - индий.

Практическая ценность. Информация о начальных стадиях формирования границы раздела тояунровсдник-мэталл представляет интерес при зыращгтанда тонкзк пленок металлов с заданной структурой м свойствами на полупроводниковых шдлсшсах.

1Ьпольэул свойства поверхностных фаз и вная условия их реыщзацш, представляемся возшишы изготовление так называемых дельта-слоев со строго фиксированной концеггграцией шгалла.

Кшшествешцз и качествашпиэ дшшыа о диффузионной ПОДВ1Шюсти на поюерхноогя 61(111} такой легирующей примэси как нщргЯ- касйходиш при рзалшацш сварзазшоковакууших технологических процессов в ьскрсалшсгронике.

Результата исследований взаимодайствия индия и золота при суСмзнаслойных покрытиях на поверхности крсшия та1с;в ыогут найти применение в свзрхвиоокоьакуушой технологии при сшдашш сверхтонких проводников, контактных площадок микросхем и.т.д.

A^ofeLjjMjeatooi^ Результата дисяерггащгашюй расЬта докладывались а обсуздшшсь: на конференции "Фгоичэскиэ проблема ВДЬшгегралыюй электроники (Севастополь, 1633 г. >, на Ш ВсесошиоП конференции по эмцссиионной влснсгрошжа (Ташкент.

1534 г.). ¡га Всесоюзной конференции "Диагиоап!ка поверхности" (Каутас, 1933 г.), на уц Всеетвзио». конференции пд росту ¡сртаташюв (Москва» 1533 г.), на Всссаюзгай конференции "Поверхность - 89" {Черноголовка}, на VI Всесоюзном семинар® "Эпическая З!мия ггоЕерзшости моиакрнсталлнчэских пол.упрасодшс:оп'1 (Шхетибкргк, 1939 г.).

Цуйликзчки. По ¡.птериалам диосэрггацпи опубликовано ю печатаю: рзйзт. гхгрочислсиих в конца автореферата.

Огрутсгурз гу сбтг.ч д?;содрт^.!пг!1, ДисозЕтацгязшия работа

сеется? ж* впздзкия, пяти газе, ззетэчзккя и сэдгрпгг Ю5 стрзгащ. включая л рисунка и сппсок лэтсрзтурч га -юо иаткяк»-

еиеЛ.

КРАТТСФС (ЖЯРГЖ'Е РАШ'Ш

пссггг ссЬсгт.т?! ^гпкггр I! плсгхпшгп

еф'лстгчглоп. В сЗочь^см йюерпзявэ работ показало, что на погсрхгастя нгаояр:гсЕ;ялсв ¡хлуг сфсзопшшъ пссерх-коспгкэ сверхрсгатка. Сйлотргш этих рогаток определяется скм-ьгзтртай гюгтизталыюш рельефа подпепхи и Езагалэдайсгшгсм адатошз мэкду собой и поягагкой. Обнаругэгаэ, что пркеугстпиэ суб:<оносяой!!ЫХ покрупй ю чугеродют ажез га поверхности мяюкристалла приваздгг к изменения да*рзкциошшх картин. Такие суперструктуры обусловлены формированием поверхностных §е«з, которые представляют собой тонкие силициды со своей электронной структурой, кристаллографией. свойствами.

В этой плааэ приведена некоторые эксперямиггаяьньэ результаты, показывающие роль ГО а процессах га поверхности (.юкокристалпов. Так, яке;»ерименти по гаотершческай десорбции

субшнсолойньк покрытий мзталлоа с поверхности кремния показали йавкскшсть юшотичзских. параштрсв десорбции от фазового состояния шшкки. В случае гетвродийуэии ара субмснослойных концентрациях по массивной подложка обнаружено формирование струкщжо-упорадоченг-мх двумерных слоев (поверхностных фаз), опредедянгда параметры диффузионного процесса.

Отдалыай параграф главы посвящен анализу сведений, полученных с использованием разл45чных экспериментальных методов, о поведении тонких слоев ттш на поверхности монокристаллического хрбшшя.

Во второй главе содерззггся описание экспериментальных методов, исследования процессов на поверхности твердых тел. вйзшримэшалыюго оборудования и шгодик исследоваш1й. Элезс-троыая оав-спеюросшэпшг (ЭОС), дифракция медленных электронов (ДО) и снеетроскошш харакгерастичаских потерь анергии электронами (ИШ) асезвшшзог получить основные характеристики ирит-взрхностных атомных слоев: жимичзскиЯ состав, строение и тро^нус структуру. Электроны' с энергиями, хараотериаш для данных штодов." испытывает сйяьксо иаупругое рассеяние. В евши с этим длина свободного пробега элаюронов составляет Б+'го А, т.е. иэтоды позволяет иссладовать самые поверхностнда слои вещества.

БОС позволяет проводить коьчроль примесей на поверхности образца на уровне ю'г ©тдать оа процессом очистки,

обеспечивая контролируем» и воспроизводимые условия эксперимента. С помощью ЭОС шзно определять концентрацию адатомов, причем во всех случаях сущсзотвуат лмнзйкая свкгь мезду интенсивность» охе-сигнала и концентрацией при субиэзюсшЯиых покрытиям поверхности.

ЛМЭ является одним ей самых эффективных методов, позволявшее изучать двумериьеэ структуры, котспмэ образуются на поверхности монокристаллов при реконструкции поверхностных слоев, при напылении тонких плекок.

ХПЭЭ позволяет суятть об электронной структур® и состава пргатоверхнссткай области, йзмэняя энергию первичиого пучка, когзю анализировать состав ио глубикэ. Несмотря ка то. что при этом получается некоторая усредненная информация о алоэ а рэзмэ-ргмя, равными глубш«э выхода электродов, охгзшзагтея возмогкш определить 'ззыэпения в составе приповерхностной области.

Эксперименты проводились в условиях сверхвысокого вакуума па установке. оснащенной скстэмой Д!,Э. анализатором энергии электронов, прецезгазннш >®тпшуляторс!.5 для перемещения образца, системой очистки образца и иоточтасаш! металлов.

Образцы крамшга енрсзались из стандартных шайб КЗФ-7,5 с ориентацией (Ш), После химический 'очистки они отчитались в УСЛОВИЯХ ОТерХВЦСОКИГО Вакуума при ТеШЭПЗТурЭ 1250*С для получения эгсшарно-чистой' поверхности. При окспЕряяетггалыкзм гэучзшш закояшэряоетса посеряюстаоа гэтеродийузхя! гадай хккячзекп чггстьЛ пвдггй через кэдевуо изсгсу напылялся в ввде полосам поперек образца, которая 1ггрзла роль источника бесконечной тацности. При оттяге в результате дпфЗузпагпшх процессов происхоетяо распространение гагдия за продели полоски. Поверхностная атомная концептрзщш ивдпя находилась с поизагьо пзтода КСЭф^ЩКЗКТОП ЭЛеМЗКП'ОЗ ЧувСТВИтаЛЬКОСТИ 133 ссотпогапш гпггеп-

сивностеЛ огэ-пикоа 404 зВ индия и ог зВ крошим. Для того, в

чтобы найти рзстсредэле;п:з гахгцентрацш индия вдоль поверхности образца, осуществлялось скшпгроггшкз первичного электронного пучка ояв-спектромэтра. Для каядсЛ температуры находился

uctâop кривых распределения, полученных при разных временах

отита.

В аксяерииантах по изотермической десорбции несколько исшолоав шщия осаздалось на всю поверхность годлозки. Для каддой температуры енишлась вависююсть поверхностной концен-"трацш от вреыаяи otsotb. Как и в шсспериыэнтах по 1'втеродиф-фузш, структурнш шшкешга, проиоходащнэ па поверхности образца, контролировались по картинам дифракции ыэдленных злак-тронов.

При исследовании треххшшшешчюй систем крехашй -золото - индий, тонкие слои ютаплов осацдались последовательно на noanqjncy. Процессы, протекающиа при отгигэ образца, контролировались, как и в предыдущие експеримаш-ах. методами БОС, и оптической шкроскотм.

В третьей глава представлены результаты исследований процесса формирования повэрхпостной фаза su 111 )i*i-in. В рэ-еультате осавдения нескольких ыанослоав индия на поверхность si(iii) при кшгдтша тешерзтурэ формировалась острозяовая планка. Картина ДМЭ практически отсутствовала. Площадь поверхности,- эашшешя островками, составляла ка йоявэ 7Х площади подложат, тогда как поворхиостзшя концзхпрация индия была около 55 ат.а, то есть повграность шзду островками такш покрыта атоизш индия, кодцзптрацня которых соотЕзтствуегг поверхностной <*азе si( 111)1><1-1ц. Спектры ХГОЭ такой системы отличались от спектров чистого индия, а такш из могли бить объяснены простои слогэшем алектрощлл: плотностей вакантных полос индия и крш-ния. Появился новый плаэысн, обусловленный химической связь» индий-креший. Отеиг такого образца приводил к формирований дальнего порядка атомов индия ыадцу островками и. как следствие.

j к появлению картины дифракции si(ili)i*i-in. КЬнцеггграция индия . и площадь островков при зтсм осгавалпа. dea ижлгашй. В спзэтрэ ХГБЭ наблюдалось лк'д» ксзпачгггзльпсо изюквнкэ ашшитуд некоторых пиков. Таким образом, дагокэ ЭОС и ШЗЭ позволят1 саклзчагь, что угэ при комнатных температурах образуется поуперлдочзшая фаза, близкая по составу и алвкзрошюЛ структурэ к si(iii )i*i-xn.

В чэтвертоа глзеэ представлены результата экспериментальных исследований процессов десорбции и гогсродкйузия га поверхности кремния. коториэ позволили устаетиггь евгаь f-ззду ююкэ-кгам кинетических пара!Ллроз я (Tnsoma превращениями в пленко.

3 области нгпылепшЗ шямкп пространство ¡.ладу остроз-ками индия в результата отгига рокрьзалось фззой si(m)ixi-in. На повсрхпосш этой фсеы присутствовал ивдпй а вццэ двумерного rana, который находился в равновесии с островками. При дашоЯ тгкпгрэтурэ ста впад;Таз:;ая" концентрация постояша. несмотря на то, «по часть двушршго газа за счет поверхностной диффузии уходат за. пределы полоски, а тагаз кспаряотся. Полученные с:сспертя!ггалыга крдаыэ распрздздяшм индия (рис.i) существенны« образом отличается от ргепрадэлгшй, ' предсказываемых теорией диффузии и наблюдаваихся в аналогичных sKcnepiasirrax па готеро-виффуэия золота. В результата дпфйгаотшвот потока вдоль поверхности подлогки локальная платесоть аташв индия в данной Томска возрастает, Когда концкггрецня индия досгегаэт критического значения ?г, на поЕгрхх гости локально начинает* формироваться области с поверхностной фгзоП aKlilM*t-ln. При с1(|= 25 ат.а вся поверхность покрыта фазой Si(lli)4»i-in. Дальнейшее повкшэ-кто концентрации приводит к ¡саконлетт атомов индия, которые находятся п состоянии адсорбции 1га этой поверхностной фпэо и неупоркдочены. фи достшгэшш критичзской точки п отдельных

Рис.1. Диффузия индия по поверхности б 1 (111); а - исходная полоска, 0Т2ИГ боо'с: 6 - 45 с, В - 90 с.

местах пленки начинается фгесвиЛ переход от ГО 3i( m Н*я-1п

(cIn= 25 ат.х) к ГО 3i(iii)ixi-in <с1в» so ат.я). Псстеиезшга

вся поверхность покрывается йззой si( lîï)m-im В области с,п

ст so ат.х и r.t*re arc»*! кадия находятся в ссстсглгия адсорбции на

фазе si<iii)ixi-in. Диффузионный поток вдоль поверхности опредо-

япотся траднипсм "надфзоной" гашентргщп. Диффузия происходит

i

путем броуновского блулдания неупорядоченных атомэз, ctípaeyвда rao. а то вреда как атомы индия. входашз» з состав псгерхностноЯ вест энергия сатан существенна болъзую и

гстс'.г/ Есраотнссть дп$фгугионкото с.кзчха для них значительно т!Ь!гэ. чем для *над}гз1пяв атсука.

Распределение к~т!це:прг.!ц1и чнад&31пж* -атсно" не удалось кзфяскровать прядая измерениями из-за влияния эяезстравюш пучка огэ-анашЕатсрз, кртсрнЛ гляъгвзп десорсЗшя» этих аш» с поверхности «^сеи га гр::; ri, zpsvsœt регистрации

спектров. По этой причине ка дкЗСЗддаяяааа распределениях sjatíao-д"зтгся "плато*. Лрпогятго.'гнигэ пссдэдсгг:^!» csa^ora-TbCTsyET о палячяя "падфэзноП" к»вуяпрзц;я аптаоэ еда», а тгхгэ градиента

CTCÍÍ К0НЦе1ГГр21ЦИ.

На начальном этапе процесса даф&тип»,. *де скорость двиаэ-ния границ ф» пропорциональна /t„ 1<ооф$издзгп'»* поверхностной дафйгаиа еычясяялесь кз закона двадвняя Çpoma ссотезтетвукдей фазы. Теипграпуркая завис,в-юсть к0эф$пщкяггоэ ягф^пзиа эмпирически ЕурзЕгетсд cccm:c~:o:i:"Z>i: для Çanu si (îîl )î*i-in

í>/t; з a,s o.*p(-a,6 cB/üt> c?/c"'. для £нзы 3i(Ul )4»i-in

ViT) я 1 ,8-10Эедср<-1,0 СЭ/îiï) Cî/ c"V 1Ъ í.sps) прЙДЕЯЗКНИЯ ДИф^^ЗИСННОГО ЙрОНТЭ •утаЛКЧИЭЭЛСЯ путь !,'1ггр?.;ц:;5 атс-.хта ст попссяи до граязвда фззи. «тго увеличивало

вероятность дзсорбцет атэдз. Это шзызало нарушение линейного хода оашюиыосто хг(ь). Дальнейший оптят приводил к стабилизации границ, фаз.

С цдпьо выяснения условий сущаствовагаш поверхностных фаз крэшикй - индий, 1£гхаж£зь«а сшш фаз и определения характеристик адсорбции атошв шдаш на 81(111) бьши проведена эксперименты по изотермической десорбции. Типичное шиавзшга поверхностной концентрации индия в результата такого процесса показано ка рис. г. В исходной состоянии поверхность подложи поЕсршп поверхностной фазой акт)1*1-1п, поверх которой расположены кзбыгочшэ по отюиэн5ш к фазе адаоши индия в виде двумерного газа и обк&с-шх островков. Некоторое врвия шсяз начала отпита поверхностная концентрация ицдия на изшккзтоя,. так как происходит испарение "надфозных® аюиоа, кахвдкЕЕШзя в равновесии с островками. С момента лстш^шш островков начш затся десорбция атошв индия, составляв®« повархкосгаую фазу. Этоц^г соответствует первый экспоненциальный участок ка кривой ркс.2. Гесизтрг.я рзазтки сохранялась до достшвния кршгмескпй коицеэтрацкн. затеи происходила сдана реаэток (т) -у(4я1). В результате этого часть атошв кндия сказалась кзбшочкоП па стпгошшаз к новой фазе. Их бькяроцу испарению ссагвэтствузт резкий спад ка десорбщккаюй кривой. Дап.8 концентрация пэдкя вновь уменьшалась по экспоненциальному закону, ш с друпа^: параметрам. Проггсжодила десорбция атомов кндия га фазы <4*1). Тагом еэ образом происходила десорбция ивдня кз фаз /51 н /Зо

Температурная замхзвасть враиэнм кизни ютов индия в фазах эмпирически вырзягется состшхианияш:

г,= 2,&-10'*ехр10,9 эВ/кТ), С - ДЛЯ 81(111>1*1-1п; Тгш 6,7• 1 О*°ехр( 1,6 эВ/кТ), С - ДЛЯ 61 (111 )4*1-1п;

$1{Ш)1*1-1п

, $цтм-1 п

ОЭ

ЗЩИШ-Ы

о То го во но

Рйс. г. Изотерьшческая десорбция ивдпя и фазозш перехода на 51{ш).

О

То 20 30 1о Т^ин.

Рис.з. Десорбция индия с поверхности при (зоо'с) и струетурнка превращения в система 81-Аи-1п.

гз= 3,6-10'"влгр(2,0 эВ/кТ),С - ДЛЯ Si(lll)/3-In.

Уманывеша величин энергий активации U-ак десорбции. так и диффузии) с ростом концентрации металла связывается с увеличением экранирования связей кремний - металл электронами. осуществляющими металлическую связь.

Пятая глава посвящена исследовании ваэшшэстя форшро-вания поверхностных фаз в трехкомпонеаткой скстеш при субмоко-слойных покрытиях золота и индия ш кзучэшш взаимодействия тонких пленок золота и гаадия ка поверхности si(iii). Объектов исследования служил образец, состалигй кз Ш si(iu)s*í-aa. покрытой пленкой индая с вф^гетигвай токщшой в взсшлькхэ монослоев. На начальной стздгаз отаяг такого образца приводив к формированию структуры sí.<uiH*i-ib с островгсаш кздвд и исчезновешго ожэ-гепса золота (69 эВ). Поверхностная атомная кшцеотрацая кидая соответствовала ПФ sidUjixi-Ir. (» 66 агг.к). Поскольку при использоващшх температурах стаига (зоо-55о"с) кэ происходит диффузия заг.ота в объем кргьашевой подетаа!, а такгз прензброашмэ мала десорбция адатомзв золота, то для ваясиезшя поведения тонких плзнок ивдия и салата на sí(iii) кродоягны дополнительные исследования.

Осазгдениэ плешот золота тсив^аюй порядка иоиослоя ка Ш sí.(111 )i*i-iii с осяровкаыа {т.о. с ьзбатком шуцхя) вызывало по данным ога-сш;стрс1»атр;п! узвзшчакэ воЕсрхнотпай ¡квдагггращгн индия вместо ожидаемого "затскэяая". Qrzivc такой сиэтсмы вначале также приводил к ксчерковэшк осэ-пика золота, а концентрация индия оставалась повышенной. Такое увеличение поверхностной конце*гграцш1 индия связано с больсгзп шюпюстьэ островетв индия ка том участка подлозсз. где ссаадалось золото. Оказалось, что в результата взаимодействия субмэнослойньвс пленок индия и золота

Л 5

происходит собирали» золота в ¡ьотртостроети. отгорда служат дагаднигаяышш ЩЕмгра&яи ювдзизэдда дз]д®ргош твза гадки. Огэ-сигаэя ссясга от та-сш; ойьозстов еэ ратеяраруетоя, т.к. гяубзиа шхода сосггЕототзуггзк: ОЕэ-вяпяровоа мзшга толщины слоя индия.

Присутствий полота на гаовгртгостп образца подгаердаяось скспорж.'снтал!! га гезстсрлзчссксй дссорбягзз издкя (р5©.э5 из трехкоипонентиой сютяэд. создэинсй га осшвэ Ю зкш)5*а-Аи„ как описавд висэ. Пижэ жятаретзжз сетрззжз ¡етадоттрагота индия ужншэлзсь за счет рс.г.рул:с:1-«г. Ш 8!!ш )1х1-1п._|4гл С <45 ат.8 появлялся огв-пик гюлота п «йштр® Еозатаиазыпваяся до первоначальной' еэличины, есг*тезтетвуюе2'й кптнлправд'л колота в 1ГМ> 31 (их) б*1-Аи, Измененкэ ковдскпрзцЬз кядая еопроюздшась структурными переходам! на шверяюсш подашсв (рис.з): зцш)

1*1-1и о 31(111 )Аи-3*1-1га •» 31(111)'1"1*бх1 . -» 31(111 )Е«1-Аи.

Обнаружено формирование . новой зМ1Н)Аи-Зх1-1» при С » зо ат.х и 0Ац » го ат.%, которая на проявляется а саукгаиюнзншажс системах з 1 -1п и 31-Аи. Эта Ш образована атго.сая шидия. :то:о-ляизаагоя в патгащиальпои рельеф} :срс?лв;сгсй подлога! н неупорядоченно расположи да атомов золота.

ВЫВОДЫ

1. Субмонослойныэ пленки индия з (зависимости от концентрации образуют на поверхности 31(111) упорядоченные повэрх-ностнь:э фазы 31(111 )1*1-1п, 81Ш1Н»Ип, Б1(1П)/31-1п и 31 (т )/3-1п. характеризующиеся разлтптой кристаллографией, электронной структурой и свойствами.

г. Методами ояэ-спектрсскогши, спектроскопии ХГВЭ и ДОЗ исследован процесс формирования неупорядоченных поверхностных

фаз. Обнаружено, что осаздэниэ шадня на síílli) ухэ при комнатной температура привада- к образованна свнтемг. вдвтичко-Я по составу и электронной етругаурз № si( m)m-im но на ншицэЯ дальнего сорядка-. Отяиг такой шшаки приводит к е® упорядочение.

з. Исследования гвтеродвфЗ^ии атомов индия на поверхности s 1?■ х i» поевоаяли усгсаищкпь связь ьекду взызкаакямц диф^узшянш. параметров к фазовш-яг нрсзра^гнзшш в ккзжв. Диф^узЕошгой потоп обуодавлсп 1рддйетка1 ксвдэдцацпв дверного газа, т.е. кзупорядочзшмг аташ, каетдгвцягсзя в еэстояыкк адсорбщса на поазрскоспа« ©азах. Тег-22£рг™->рцая вавискмзсть козффяцшятов до£[узш cspa*s:eiTííi ссвдшхззсзя:

ДЛЯ ПУ 111) 1*1—Iii

Bf Г* в 0,9 ФХр{- 0,6 ©В/кТ> СУ Ve,

да IK- si(ii!)<*wo

аПУ » i„e-ioSí.\*j>(-!,o cB/tí) ciíVc. •í. ¡£.ряду с §ззо£^глг шрзадгзиа, кгш;ч.;э двух рголнчгшх ткпза атшзш юталяа m вдгерздоегш крелзш (ехша в рюше 1>5 и "игасфазикэ" мои) опрздоляэт пракнззндз здэорбцвэинык si дэсорбцюш&вс працаееоз га rjáisi (m> iqssiisai. Тежературкая завксШйОсть врамзни хизнн атоиоз в состава шл^зрхносгпгьк фаз зьэтиричэски вирахаэтея состкхззшшш:

t а i ,5-10~*ехр( 0,9 SB/.47Í,C - ДЛЯ Ei (111) 1*1-In, t s S ,7• 10"aexp{ 1,6 sB/kT) ,C - ДЛЯ Si(m)4xl-In, t а 3,6-1<Г,1ехр(2,0 oB/kT),C - ДЛЯ SI< 111 )/5-In. б. При исследованиях процессов, привходящих на поверхности полупроводника, в условиях еубммрел^йных покрытий адсорбата с использованием катодов эыассиошвзЯ спектроскопии следует имэть ввиду возможность десорбции слабо связанных атомов под воолействиеа первичного электронного пучка.

6. Взаимодействие атомов золота к индия на поверхности мснокрксталлическолэ кремния при субшкссдойзагя похрыггаяк приводит к формировании трехксмпсвгентных поверхностных ore. В с"слг.»э крвмний-волсггс-шадий обнаружена новая поверхностная фаза Sl(lll)Au-3xI-In.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Лифшяц В.Г., ЧУруоов Б.К. Гетеродяффузия вддия ма поверхности кремния при субмонослоЯикх похршпях: Тш. докл. Bcscora. конф. "Физические прсбяеш ЯШ-интегральноЗ элеэтрсннта". Севастополь. 1983. С.91.

2. Гавршшк Ю.Л.. Лкфигц D. Г.. ;?урусов Б. К, Проявление двуизркой , структуры адсорбированных плеток индия при даф^узии по поверхности (m) кренния: Тез. докл. злх Веесспз.кояф. по эмиссионной электронике. Ташкент, 1984. C.I0L

3. biffohlts У.О.» Akilov V.B. „ Churuao-/ В,К., Gavriljuk yu.L. and Savodinsk'.i V.G. The formation of ïnSl surface phase // Sol.State Соав., 1985. V.6S, Î1 3. P.ПТ-720.

4. Ахилое В. Б., Завсяннсхлй В. Г., Лиф шщ В. Г.„ Чурусов Б. К. Тожскэ пленхя in на поверхности si(iii) Il ¡Ьверхнссть, I98S. w 6. С. 5-1-60.

5. Акилов В.Б., Гаврзык» Ю.Л.. Лифииц В.Г.. Чурусов Б.К. Электрснная структура поверхностных фаз и процесса nrasepx-ностиой диффузии к десорйщст в спотеяз si(m)-in: Тез. дскл. Bcscora. конф. "Д-гагйсстнкз поверхности*. Каунас, IC86.

5. Акилов В. Б.. Ворогов Л. В., Галкин Н.Г., Гавршдах Ю.Л., Зотов Д. В.. Еотляр В. Г.. Лн^шсд, В. Г., (hp-чстн Л. Л.. Пппснин Н.й.. Чурусов Б. К. tepunpcssKS» шсгрсгстиих фаз в сасгмюс кремт!й-)..зтал я, крэч;птГН я гяе рель п процессах

lesKpoajffisnpoKHîasî Тез. доов. ï Вазоота. коцф. яФкэичгскив и фииет-иаичзскиэ еакш щгфаэяаетроникив. - Вииьгшз, 1937. 0.291-222.

7. Беетврова O.S.. Якфзкг, В. Г. „ 'Урусов Б.К. Формирование шворхжйгиш $зэ m гаг ■ щишлгнйэ в процессах. диффузии и досорйвш о csCTEis ïta-si // Пазсршип». КШ. и 8. С. 54-60.

8. Бзггорвза О.В.. Ювшрагакг О.Л., 1к§шц'В.Г., %рзгоов Б. К. (tooysssoTBosaiasQ шввртзсшшн физ крадгиЗ-аалаго и крбмний-квдай: Тез. 7 Boscoso, исиф. га росту кристаллов. Госква. IS88. Т.4. C.SS-S3.

9. Бехтерева О.В.„ 'Дгфзщ В.Г.» Цщоов Б.К. Повархкостнш фазы в сжявю si-Au-io: Тез. Бсссокз. кшф. ТЬверхность-Ш". %риашжшка, Í8S9. С.200.

10. Lifehito V.e, , Âfeilow V.B. s, Churuoov В.Ko, Oevriljuk Yu.L. ïijb rolo off surface pitemos in processes on silicon surfaces fi Surf.8ci., 1889. V.222. P.21-30.