Поверхностные процессы при формировании плотных массивов и одиночных наноструктур германия и кремния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ШКЛЯЕВ Александр Андреевич

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПЛОТНЫХ МАССИВОВ И ОДИНОЧНЫХ НАНОСТРУКТУР ГЕРМАНИЯ И

КРЕМНИЯ

Специальность 01 04 07 (Физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Новосибирск - 2007 г

003165503

Работа выполнена в Институте физики полупроводников им А В Ржанова Сибирского отделения Российской Академии наук, в Институте физических и химических исследований (ШКЕМ) и в Объединенном исследовательском центре нанотехнологий (ЖСАТ) в Японии

Научный консультант Доктор физ -мат наук, профессор О П Пчеляков

Официальные оппоненты-

Доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, профессор Саранин Александр Александрович

Доктор физико-математических наук Альперович Виталий Львович

Доктор физико-математических наук Гаспаров Виталий Агасиевич

Ведущая организация*

Институт физики микроструктур Российской Академии наук

Защита диссертации состоится 15 апреля 2008 г в 15 часов

на заседании диссертационного Совета Д 003 037 01 в Институте физики полупроводников им А В Ржанова СО РАН по адресу 630090 г Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников им А В Ржанова СО РАН

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор физико-математических наук

А Г Погосов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Впечатляющие успехи современной физики низкоразмерных систем достигнуты на фоне общей тенденции, направленной на уменьшение размеров электронных приборов В основе этих успехов лежит явление пространственного квантования, делающее свойства низкоразмерных структур отличными от свойств объемных материалов

Такие оптические приборы, как фотодиоды и твердотельные лазеры, обычно изготавливаются из прямозонных полупроводниковых материалов типа А|ПВУ и АПВУ| [1], в которых излучательная рекомбинация носителей происходит без генерации фононов с эффективностью на несколько порядков выше, чем в непрямозонных германии и кремнии Но теоретические исследования показывают, что при уменьшении размера кластера полупроводникового материала эффект пространственного квантования носителей кардинально меняет его электронную структуру [2], и в наноструктурах кремния и германия становится возможной рекомбинация носителей без возбуждения фононов

Это явление принципиально важно для расширения области практического применения кремния и германия в оптоэлектронике Однако для проявления эффектов пространственного квантования при температурах, удобных для практического использования, геометрические размеры кластеров должны быть около 10 нм и менее [2-4] Кроме того, для повышения эффективности и для появления коллективных эффектов требуется максимально высокая плотность их массивов

В последние двадцать лет методы получения массивов трехмерных наноостровков на поверхностях полупроводников основывались на использовании перехода от послойного двумерного роста к образованию трёхмерных островков, происходящему под действием упругих напряжений, возникающих из-за несоответствия параметров решеток растущего слоя и подложки [1,5,6] Этот же механизм роста реализуется и при гетероэпитаксии германия на поверхностях кремния [5,6] Так, при осаждении германия на поверхность кремния (100) после образования смачивающего слоя при температурах около 500 "С происходит формирование «хат» кластеров [7] Однако эти кластеры термически неустойчивы и при отжиге преобразуются в «макроскопические» островки Другой особенностью является то, что размер и форма «хат» кластеров оказались практически независимыми от условий роста Размер их основания превышает 10 нм, а их форма в виде плоских пирамид не оптимальна для использования эффекта пространственного квантования В диссертационной работе установлены особенности роста по механизму Странского-Крастанова, которые препятствуют образованию островков размером менее 10 нм

Ограниченные возможности влияния на самоорганизованный рост через параметры процесса обусловили развитие других методов Было установлено, что осаждение определенных материалов в количестве до одного монослоя на поверхность кремния стимулирует образование трёхмерных островков при последующем росте германия Нами обнаружено, что использование оксидированных поверхностей кремния в качестве подложки приводит к созданию плотного

3

массива трёхмерных островков германия с размером каждого из них около 10 нм и менее Проведено детальное исследование соответствующих поверхностных процессов

Актуальной была и задача создания трёхмерных наноостровков кремния на поверхности кремния Это связано с тем, что рост кремния на кремнии не сопряжен с появлением значительных упругих напряжений в растущем слое, и поэтому движущая сила для образования трехмерных островков при эпитаксии отсутствует Происходящий послойный рост широко используется для создания эпитаксиальных пленок кремния, и, в частности, 8-легированных слоев кремния Однако структура легированных квантовых точек кремния в кремнии потенциально может обладать более сильными квантоворазмерными эффектами, чем 5-легированные слои Кроме этого, поверхность кремния, сформированная массивом трёхмерных островков, является перспективной для роста на ней наноструктурированных материалов

Морфология поверхности наноструктур с размерами порядка одного нанометра успешно исследуется с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) В то же время метод СТМ активно развивается и для создания наноструктур путем переноса атомов по поверхности, а также посредством переноса вещества либо с поверхности образца на зонд СТМ, либо с зонда на образец Наиболее широко используется метод, при котором короткий импульс напряжения прикладывается между зондом и образцом в момент, когда зонд приближается к поверхности на расстояние до нескольких ангстрем При таких коротких расстояниях уменьшается потенциальный барьер для переноса атомов между образцом и зондом Однако из-за постоянно меняющихся структуры и формы острия зонда образование наноструктуры в момент импульса происходит только с некоторой вероятностью Создание методов модификации поверхности под действием зонда СТМ является одной из ключевых задач современной нанотехнологии

В диссертационной работе развит метод непрерывного переноса атомов с помощью зонда СТМ для создания нанострукутр на поверхностях германия и кремния

Нами обнаружено, что сверхтонкие плёнки оксида кремния обладают уникальными физико-химическими свойствами для создания на их поверхности наноструктур Эти свойства проявляются на начальной стадии взаимодействия оксида с атомами осаждаемого материала Подходы к анализу соответствующих реакций основываются на изучении начальных стадий оксидирования кремния и термического разложения образованного оксида Их изучение в диссертационной работе основано на привлечении высокочувствительных экспериментальных методов таких, как эллипсометрия и оптическая генерация вторичных гармоник, а также на разработке методик их использования

Цель работы заключалась в установлении закономерностей атомно-молекулярных процессов, протекающих на атомарно-чистых и оксидированных поверхностях кремния, и определении роли этих процессов в создании предельно плотных массивов и одиночных наноструктур германия и кремния Для этого было необходимо выполнить исследования процессов образования зародышей, поверхностной диффузии и взаимодействия осаждаемых атомов с подложкой и с зарождающимися наноструктурам, а также эволюции поверхности при релаксации напряжений Проведение исследований этих процессов требовалось как при самопроизвольном зарождении плотных массивов наноструктур, так и при стимулированном формировании одиночных наноструктур при воздействии на локальные участки поверхности сфокусированного пучка электронов или сильного электрического поля, создаваемого зондом СТМ

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи

• Поиск метода создания наноструктур германия и кремния размером менее 10 им с предельно высокой плотностью массива

• Определение возможности минимизации размера трёхмерных островков германия на поверхности кремния при переходе от двумерного роста под действием напряжения, вызванного несоответствием постоянных решеток германия и кремния

• Установление механизма образования предельно плотных массивов трехмерных островков германия и кремния на оксидированных поверхностях кремния

• Определение параметров поверхностных реакций, протекающих при зарождении кластеров оксида кремния, при их разложении и при взаимодействии оксида кремния с осажденными атомами германия и кремния

• Изучение и развитие метода создания одиночных наноструктур германия и кремния при непрерывном переносе атомов под действием сильного электрического поля, создаваемого зондом СТМ

• Поиск метода и установление механизма создания наноструктур на оксидированных поверхностях кремния при одновременном воздействии электрического поля, создаваемого зондом СТМ, и внешнего пучка электронов

• Определение роли кинетики и термодинамики при формировании наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее

Научная новязва работы заключается в создании нового направления в области физики и технологии формирования наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее, открывающего новые возможности создания наноструктур и определяющего подход к установлению механизма их формирования В диссертационной работе впервые осуществлено следующее

• Проанализирована роль кинетики и термодинамики при формировании наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее Показано, что при создании структур малого размера такие кинетические факторы как процесс зарождения, поверхностная диффузия и реакции взаимодействия осаждаемых атомов с подложкой и растущим зародышем играют определяющую роль, а влияние такого термодинамического фактора как упругое напряжение не является существенным

• Установлена эволюция поверхностных процессов при росте германия на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова, при которой двумерный смачивающий слой германия частично распадается после зарождения трехмерных островков Такая эволюция вызывает неконтролируемый рост островков и препятствует созданию наноструктур германия размером до 10 нм на поверхности кремния

• Построена расширенная модель образования оксида кремния через промежуточные адсорбционные состояния Выведено размерное соотношение между скоростью роста оксида, давлением кислорода и размером зародыша критического кластера, с помощью которого определены зависимости размера зародыша от давления кислорода и температуры кремния на основе измеренных скоростей роста

• Установлено, что граница между областями образования оксида и травления кремния кислородом в координатах давления кислорода и температуры кремния имеет две ветви Наличие двух ветвей свидетельствует о том, что зарождение кластеров оксида требует более высокого давления кислорода, чем давление, необходимое для роста уже образованных кластеров

• Установлен механизм образования трехмерных островков германия на оксидированных поверхностях кремния, в котором рост начинается с реакции одиночного атома германия с поверхностью Параметры процесса диффузии и реакции атомов германия с поверхностью обеспечивают образование массива островков плотностью -2* 10'2 см'2 независимо от условий осаждения германия

• Обнаружено, что осаждение атомов германия на оксидированную поверхность кремния в зависимости от температуры приводит либо к образованию массива трехмерных островков на слое оксида, либо к эпитаксиальному росту трехмерных островков на участках чистой поверхности кремния возникающих в результате разложения слоя оксида с образованием летучих продуктов реакции молекул ЭЮ и ОеО

• Показано, что условия для создания массива трёхмерных эпитакснальных островков кремния появляются в результате образования участков чистого кремния на оксидированной поверхности при разложении части оксида При высоких температурах созданию островков способствует формирование энергетически выгодной структуры и\ боковых граней

• Определены условия непрерывного переноса атомов под действием сильного электрического поля в центр области взаимодействия между образцом и зондом СТМ Выведено соотношение связывающее скорость переноса с приложенным электрическим потенциалом и величиной эффективного дипольного момента атомов на поверхности На основе данных кинетики переноса атомов проведена оценка эффективных зарядов на поверхностных атомах германия и кремния

• Обнаружено влияние облучения внешним пучком электронов на взаимодействие зонда СТМ и образца кремния, покрытого слоем оксида При облучении создаются условия для сближения образца и зонда до расстояний, при которых снижается барьер и изменяется направление переноса атомов между образцом и зондом

Научная и практическая значимость работы состоит в создании комплексного подхода к экспериментальному исследованию и анализу поверхностных процессов при формировании плотных массивов и одиночных наноструктур моноатомных полупроводников размером 10 нм и менее Полученные результаты показывают новые возможности создания структур германия и кремния с размерами, при которых их электронные свойства существенно изменяются благодаря квантоворазмерным эффектам

Работа выполнена с использованием микроскопических, а также оптических методов исследования дающих прямую информацию о состоянии морфологии поверхности в масштабе вплоть до размера отдельного атома и отражающих эволюцию поверхности на уровне сотых долей монослоя

Использование высокочувствительных приборов сочеталось как с разработкой методик исследования так и построением моделей поверхностных процессов для описания полученных экспериментальных результатов

Использовался единый подход к описанию процесса формирования наноструктур посредством анализа таких стадий, как зародышеобразование, поверхностная диффузия и реакции осаждённых атомов с поверхностью подложки и зародившихся наноструктур, а также факторов, оказывающих стимулирующее влияние на образование наноструктур при внешнем воздействии

С помощью такого подхода были получены результаты, имеющие важное практическое значение

Найден способ выращивания островков германия полусферической формы с базовым размером до 10 нм и высокой плотностью массива 2 * 1012 см2 на основе использования оксидированной поверхности кремния При плотности массива, имеющей практически постоянную величину в широком интервале условий роста, размер островков определяется только количеством осаждённого германия

Определены условия и измерены скорости непрерывного переноса поверхностных атомов германия и кремния в центр взаимодействия между образцом и зондом СТМ Показано, что данный метод переноса атомов позволяет создавать индивидуальные наноструктуры, такие как трехмерные островки и линии

Обнаружен эффект воздействия внешнего пучка электронов на взаимодействие между образцом и зондом СТМ Этот эффект дает возможность создавать наноструктуры на оксидированных поверхностях кремния посредством переноса атомов с образца на зонд (и обратно) В результате удаления оксида сформированы окна чистого кремния на оксидированной поверхности кремния

Определены величины давления кислорода для газового травления поверхности кремния и для роста на ней оксида в области средних температур, реально используемых в сверхвысоковакуумных ростовых камерах Эти данные позволяют выбрать оптимальные величины давления и температуры для создания однородных сверхтонких пленок оксида кремния

Установлено наличие ограничения на создание островков германия размером менее 10 нм в основании при их росте на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова

Найден способ выращивания трехмерных островков кремния с базовым размером до 10 нм и предельно высокой плотностью массива на основе использования оксидированной поверхности кремния

Островки германия и кремния размером до 10 нм и плотностью массива, превышающей 1012 см 2, не могут быть созданы другими известными методами

На защиту выносятся следующие основные научные положения

1 При росте германия на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова созданию островков размером менее 10 нм препятствует избыточное количество германия, осаждение которого требуется для начала зарождения островков Этот германий, состоящий из слоя адатомов и части смачивающего слоя, вызывает рост островков после их зарождения

2 Электрическое поле между образцом и зондом СТМ воздействует на эффективные дипольные

моменты поверхностных атомов образца, вызывая направленный перенос атомов, и приводит к созданию наноструктур на поверхностях образцов германия и кремния в центрах взаимодействия с зондом

3 Облучение внешним электронным пучком влияет на взаимодействие образца и зонда СТМ и создает условия для изменения направления и уменьшения барьера для переноса атомов между зондом и образцом

4 Оптические методы исследования свидетельствуют о том, что в области низких давлений кислорода при повышенных температурах образца кремния образование оксида кремния проходит через стадию зарождения кластеров оксида, при этом размер критического зародыша кластера зависит как от давления кислорода, так и от температуры кремния

5 Граница, разделяющая области условий газового травления поверхности кремния кислородом и роста на ней оксида имеет две ветви Обе ветви показывают минимально необходимое давление кислорода одна - для зарождения оксида на чистой поверхности кремния, другая -для роста уже образованных островков

6 Рост германия на оксидированной поверхности кремния начинается с образования трехмерных островков в результате реакции отдельных атомов (ермания с поверхностью и приводит к созданию трехмерных островков с плотностью массива 2 х Ю12 см 2 и размером островка в основании до 10 нм, определяемым количеством нанесенного германия

7 Предельно плотные массивы трехмерных островков кремния размером до 10 нм создаются при нанесении кремния на оксидированную поверхность кремния Оксид кремния при температурах выше 500 °С в процессе роста островков удаляется с поверхности за счет сублимации молекул ЭЮ

8 При формировании наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее играют определяющую роль такие кинетические факторы как процесс зарождения, поверхностная диффузия и реакции осаждаемых атомов с подложкой и растущим зародышем, а влияние такого термодинамического фактора как упругое напряжение не является существенным

Итогом работы явилось получение совокупности новых знаний, которые можно квалифицировать как крупное научное достижение в направлении изучения поверхностных процессов при формировании плотных массивов и одиночных наноструктур германия и кремния

Научная обоснованность и достоверность полученных экспериментальных результатов, представленных в диссертационной работе, определяется использованием современной экспериментальной техники и воспроизведением обнаруженных эффектов в ряде зарубежных научных коллективов о чем свидетельствуют ссылки на опубликованные автором работы по теме данной диссертации

Настоящая работа выполнена в основном в трёх организациях

1 В Институте физики полупроводников СО РАН в течение 1974-1994 и 2005-2007 гг в соответствии с планами НИР Института по теме Исследование и разработка физико-химических основ и перспективных базовых элементов кремниевой микроэлектроники

2 В Институте физических и химических исследований (The Institute of Physical and Chemical

Research R1KEN) в г Вако (Япония) с 1994 по 1997 гг по теме Развитие лазерных методов для исследования поверхностных явлений

3 В Объединенном исследовательском центре нанотехнологий (The Joint Research Center for Atom

Technology JRCAT) в г Цукуба (Япония) с 1997 по 2002 гг по теме Разработка технологии создания наноструктур на основе кремния

Апробация работы Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях

Laser Science Conference of RIKEN (Japan Wako The 17th Annual Conf 1994, Abstract, p66, The 18th Annual Conf 1995, Abstract p 20) 13th International Vacuum Congress 9th Int Conf on Solid Surface, (Japan Yokohama, 1995), Abstracts, p 109, The Physical Society of Japan (50th Annual Meeting, Yokohama 1995 Abstracts, p 528, 51st Annual Meeting Kanazawa 1996 Abstract, p 543, 52nd Annual Meeting Nagoya 1997 Abstracts, p 367) The Second Japan-Russian Seminar on Semiconductor Surfaces (Japan Osaka, 1995) Abstract, p 213-217 18th Annual Riken Symposium on Laser Science (Japan Wako 1996), Abstracts p 20, Advanced Research NATO Workshop on Fundamental Aspects of Ultrathin Dielectrics on Si-Based Devices Towards an Atomic-Scale Understanding (St Petersburg, 1997), Abstract, p 18, JRCAT International Symposium on Atom Technology (Tokyo 1997, Abstract, p 15-18, 1998 Abstract p 139-142, 1999, Abstract, p 139-142, 2000 Abstract, p 141-144) 14th International Vacuum Congress and 5th International Conference on Nanometer-scale Science and Technology (UK, Birmingham, 1998), Abstract p 89 The Japan Society of

10

Applied Physics and Related Societies (The 45th Spring Meeting, 1998, Abstract, p 606, The 46th Spring Meeting, 1999, Abstract, p676, The 47th Spring Meeting, 2000, Abstract, p 630, The 48th Spring Meeting, 2001, Abstract, p670), International Symposium on Surface Science for Micro- and Nano-Device Fabrication (Tokyo, 1999), Abstract, p 192, Fifth International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (France, Aix en Provence, 1999), Abstract, p P5 The Fourth Japan-Russian Seminar on Semiconductor Surfaces (Japan, Nagoya, 2000) Abstract, p 17a-5, The Japan Society of Applied Physics (The 61st Autumn Meeting 2000, Abstract, p 530, The 62nd Autumn Meeting, 2001, Abstract, p493 and p496), Eighth Annual International Conference on Composites Engineering (Spain, Tenerife, 2001) Abstract, p 851-852, The 6th International Symposium on Advanced Physical Fields Growth of Well-defined Nanostructures (Japan, Tsukuba, 2001), Abstract p 162-166 Yamada Conference LVII on Atomic-scale surface designing for functional low-dimensional materials (Japan, Tsukuba, 2001), Abstract, p 68, Spring meeting of the German Physical Society (Hamburg 2001), Abstract О 25 17, JRCAT Symposium on Atom Technology (Tokyo, 2001) Abstract, p F22 10th Canadian Semiconductor Technology Conference (Canada, Ottawa 2001), 8th International Conference on Synchrotron Radiation and Materials Science (Singapore, 2002) Joint Seminar of IHW and FKP of the Hannover University (Wmklmoosalm, Germany, 2002), Spring meeting of the German Physical Society (Dresden, 2003), Abstract О 12 33, 1st International Symposium on Active Nano-Characterization and Technology (Tsukuba, 2003), Abstract, p 141-142 MRS fall meeting (Boston, 2006), Abstract, p 322

Публикации По теме диссертации опубликована 41 статья, список которых приведен в конце автореферата и включает в том числе три обзорные статьи в книгах зарубежных издательств а также обзорную статью в журнале Успехи физических наук

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения с общими выводами и содержит 313 страниц текста, включая 107 иллюстраций, 1 таблицу, 352 наименования списка цитируемой литературы

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности исследований процессов, лежащих в основе технологии создания наноструктур германия и кремния, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, а также основные положения, выносимые на защиту, излагается научная новизна и практическая значимость полученных результатов, описывается общая характеристика выполненного исследования

В первой главе описано устройство сверхвысоковакуумных установок, используемых в данной работе Рассмотрены основные методы исследования, такие как отражательная электронная

микроскопия (ОЭМ) СТМ, оптическая генерация вторичных гармоник и эллипсометрия В работе в основном использовались три сверхвысоковакуумные установки В Институте физики полупроводников СОРАН установка, оснащённая быстродействующим автоматическим эллипсометром, позволяла исследовать начальные стадии роста кремния и оксида кремния, а также процессы адсорбции и десорбции при контролируемом заполнении вакуумной камеры двумя газами раздельно Сверхвысоковакуумная установка, использованная в Институте физических и химических исследований (The Institute of Physical and Chemical Research) в г Вако в Японии, имела оптические окна для облучения поверхности образца лучом лазера и для регистрации излучения оптической генерации вторичных гармоник Остаточное давление в камере составляло -1 * I О"'Topp Эта установка также была снабжена системой для контролируемого напуска газов в частности, кислорода

Наибольшее количество экспериментальных данных было получено на установке молекулярно лучевой эпитаксии в Объединенном исследовательском центре нанотехнологий (Joint Research Center for Atom Technology) в г Цукуба в Японии Особенность этой установки состояла в том что ростовая камера кроме источников для роста структур была оснащена СТМ, сверхвысоковакуумной пушкой сканирующего ОЭМ детектором вторичных электронов и детектором дифракции быстрых электронов (ДБЭ) а также окном для регистрации сигнала рентгеновской флюоресценции Расположения зонда СТМ и электронной пушки позволяли использование их для одновременного сканирования поверхности образца и наблюдения на экране ОЭМ состояния острия зонда и его манипуляций на поверхности образца В процессе роста структур поверхность образца могла контролироваться с помощью электронного микроскопа Осаждение германия и кремния производилось из ячеек Кнудсена В некоторых случаях для нанесения кремния использовался электронно-лучевой испаритель Одновременное наблюдение поверхности с помощью обоих микроскопов могло проводиться при комнатной температуре образца после проведения технологических процессов Это единственная из известных установка молекулярно-лучевой эпитаксии, оборудованная таким набором микроскопов внутри ростовой камеры

При изучении морфологии поверхности, методы ОЭМ и СТМ охватывают весь диапазон возможных размеров поверхностных структур от нескольких микрон до нескольких ангстрем, тогда как оптические методы, эллипсометрия и оптическая генерация вторичных гармоник, дают интегральную характеристику состояния поверхности кремния, усреднённую по размеру зондирующего луча света, то есть, по площади около 1 мм2 Эти оптические методы по сравнению с другими являются наиболее чувствительными к начальной стадии взаимодействия кремния и кислорода и позволяют регистрировать покрытия величиной в сотые доли монослоя

В главе 2 приведены результаты исследования роста германия на поверхности 51(11!) происходящего по механизму Странского-Крастанова, в котором послойный рост посредством движения атомных ступеней, а также зарождения и срастания двумерных островков, сменяется зарождением и ростом трёхмерных островков Этот механизм роста широко используется для создания наноструктур разных полупроводниковых материалов Было необходимо определение его возможностей для создания массивов трехмерных островков германия размером 10 нм и менее Для анализа процесса зарождения трёхмерных островков нами была измерена зависимость плотности их массива от таких параметров как температура, плотность потока атомов германия и количество осажденного германия Полученная температурная зависимость и литературные данные об энергии активации поверхностной диффузии германия позволили нам провести оценку энергии отрыва атома германия от островка в процессе его формирования Используя теоретическое соотношение связывающее плотность массива островков с плотностью потока атомов на поверхность, нами был определен размер критического зародыша трехмерного островка то есть островка, способного к устойчивому росту (а не распаду) после присоединения еще одного адатома германия Критический размер трехмерного островка оказался большим и равным приблизительно девяти атомам Такой большой размер критического островка свидетельствует о существовании кинетического барьера для перехода от послойного роста к зарождению и росту трёхмерных островков Для образования зародыша такого большого размера требуется слой с высокой концентрацией адатомов Этот слой адатомов поглощается островками сразу после их зарождения и тем самым обеспечивает рост островков, даже если внешний поток атомов будет перекрыт Существует и другой внутренний источник атомов германия для последующего роста трёхмерных островков после их зарождения

Переход от послойного роста к образованию трёхмерных островков, происходящий по механизму Странского-Крастанова, обычно используется для получения структур с квантовыми точками При этом обычно подразумевается, что размер квантовых точек определяется количеством материала, осаждённого после перехода к трёхмерному росту Наши попытки получения маленьких островков германия при росте на поверхности $1(111) показали что после прекращения подачи германия из внешнего источника, островки продолжали увеличиваться в размере, как показано на Рис 1

Зависимость толщины двумерного слоя германия между островками от времени отжига была измерена нами с помощью метода рентгеновской флюоресценции при использовании сфокусированного пучка электронов диаметром около 4 нм Измерения показали что толщина слоя убывает после зарождения трёхмерных островков В области невысоких температур зарождение островков происходило после осаждения трёх бислойв германия При этом оказалось

13

что термически устойчивая толщина слоя германия между островками составляет два бислоя. Это означает, что один бислой германия распадается после образования трёхмерных островков и является вторым внутренним источником атомов для их роста (Рис. 2).

иV" * > , 3

* V1 мкм ¿»„а* ЗЙ^Гмк^^^Ь- зтГ^Ль^л

Рис. 1 Островки германия, полученные на подложке 81(111) после (а) осаждения 3.1 бислоя германия при 480 "С, и последующих отжигов при 480 "С в течение (б) 10 мин и (в) 25 мин. На всех изображениях показан один и тот же участок поверхности, на котором большой островок- в правой части изображения, являющийся частицей вЮ, использовался как метка на поверхности.

Осажденные н термически Зарождение островков

генерируемые алатомы Ое Ое критического размера

Рис. 2. Схематичное изображение зарождения островков ве и их самоиндуцированного роста за счёт поглощения части двумерного слоя Ое на поверхности 51(111).

Такое свойство роста по механизму Странского-Крастанова наблюдалось нами впервые Анализ экспериментальных данных, известных из литературы, показал, что такое явление в той или иной мере обнаруживается при гетероэпитаксии у широкого круга материалов. В диссертационной работе делается вывод: установлено, что созданию трёхмерных островков размером до 10 нм при росте германия на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова препятствует необходимость осаждения избыточного количества германия, требуемое для начала зарождения островков. Этот избыточный германий в виде слоя адатомов и части смачивающего слоя поглощается островками после их зарождения.

Неустойчивость двумерного слоя германия была использована нами для стимулированного создания трёхмерных островков. Облучение образца сфокусированным электронным пучком вызывало образование островка в точке облучения после последующего отжига структуры как

14

показано на Рис. 3. Облучение внешним пучком вызывает образование дефектов в двумерном смачивающем слое, которые служат центрами зарождения трёхмерных островков. Последующий рост островков происходит за счёт поглощения атомов, возникающих в результате распада окружающих участков неустойчивого двумерного смачивающего слоя

- " " ~ Т

-■-J- . ,7 , ' ■■

2 мкм ;■■', 0.3 мк

í 'Ш

л

Рис. 3. Изображения поверхности с плоскими островками германия (только на (а)) и островками, созданными с использованием облучения электронным пучком. Наблюдаемые структуры были получены в результате осаждения 2.6 бислоя германия на поверхность Si(lll) при 450 "С. Затем, после облучения в 12 точках при комнатной температуре, образец отжигался при 570 'С в течение 10 мин. Контур на (а) показывает область изображения (б)

Другой способ состоял в осаждении германия на поверхность кремния, покрытую сверхтонкой плёнкой оксида кремния и содержащую окна чистой поверхности кремния шириной около 10 нм При нагреве оксид кремния испарялся, и в точке положения каждого окна образовывался трёхмерный островок (Рис. 4) в случаях, когда толщина нанесённого слоя германия превышала два бислоя, то есть толщину стабильного двумерного слоя.

Таким образом, зарождение трёхмерных островков требует осаждения избыточного количества германия по сравнению с тем, которое является достаточным для формирования стабильного двумерного смачивающего слоя при росте по механизму Странского-Крастанова. Это избыточное количество состоит из насыщенного слоя адатомов и части двумерного смачивающего слоя Приведённые примеры методов создания наноструктур, основанные на использовании нестабильности двумерного смачивающего слоя германия на поверхности кремния, показывают определяющую роль стадии зарождения островков на начальном этапе их формирования, то есть роль кинетического фактора. Дальнейшая эволюция морфологии поверхности происходит в результате релаксации избыточного упругого напряжения в двумерном слое, то есть под действием термодинамического фактора.

2 мкм

_J2

Рис. 4. Изображение поверхности на различных стадиях формирования трёхмерных островков: (а) плёнка оксида кремния с окнами чистой поверхности Si(lll) после осаждения 3.3 бмслоя германия при 550 °С (окна видны как светлые точки), (б) после разложения оксида кремния путём отжига при 690 °С в течение 5 минут и (в) после дополнительного отжига при 690 °С в течение 5 минут. При получении изображения (в) было использовано меньшее увеличение, чтобы показать, что на поверхности нет других островков германия кроме тех. что образовались на месте положения окон. Большая чёрная структура в верхней части изображения - тень от частицы SiC, использованной в качестве метки на поверхности.

Глава 3 посвяшена проблеме адресного создания наноструктур германия и кремния в заданных точках на поверхности. Как один из способов решения этой проблемы, нами развивался метод непрерывного переноса атомов под действием сильного электрического поля, возникающего между образцом и остриём зонда СТМ при подаче повышенного напряжения смещения. Наши исследования показали, что результат взаимодействия образца и зонда зависит от полярности приложенного напряжения При отрицательном напряжении смещения на острие поверхностные атомы образца переносились в центр взаимодействия, создавая трёхмерный островок, размер которого зависел как от величины напряжения, так и от времени взаимодействия (Рис. 5 и 6а).

Нами проведено исследование влияния таких параметров, как величин туннельного тока и приложенного напряжения на скорость переноса атомов для роста наноструктур как германия, так

и кремния На основе развития модели переноса атомов, основанной на взаимодействии

*

эффективных дипольных моментов поверхностных атомов (р ) с электрическим полем, выведено соотношение между начальной скоростью роста островка Л, величиной напряжения смещения Г

где 5 - расстояние между зондом СТМ и образцом. Используя полученные данные скорости роста островка (Рис. 66), с помощью этого соотношения была проведена оценка величин эффективных дипольных моментов и энергий их взаимодействия с приложенным электрическим полем.

и jо в виде

/?~Гехр|УГ/(.г*7-)1

(1)

" /1

\ л

Рис 5. (а) Изображение островков германия на слое германия толщиной 2.9 бислоя, нанесённого на подложку 51(111) при 450 "С. Три ряда островков были выращены с помощью зонда СТМ при одинаковом постоянном туннельном токе величиной 0.3 нА, но разных величинах отрицательного напряжения смещения на острие зонда, указанных у каждого ряда. Для создания каждого островка взаимодействие между образцом и зондом длилось 7 с. Вставка показывает профиль высот в направлении между белыми стрелками, (а) Изображение, показывающее зависимость размера островков от времени взаимодействия между образцом и зондом.

Рис. 6. (а) Изображение поверхности вокруг выращенного островка германия, (б) Скорости начальных стадий роста островков германия и кремния в зависимости от величины отрицательного напряжения смещения, приложенного к острию СТМ. Сплошные линии представляют описание экспериментальных данных с помощью соотношения (1)

В соответствии с полученными результатами в диссертации делается вывод: установлено, что одиночные наноструктуры германия и кремния формируются на поверхности образца в центре воздействия зонда СТМ в результате направленного переноса поверхностных атомов, вызванного взаимодействием электрического поля, созданного зондом СТМ. с эффективными дипольными моментами поверхностных атомов. Выведенное соотношение между параметрами процесса позволяет делать оценку дипольных моментов на основе измерения скоростей переноса атомов. Возможности этого метода переноса атомов были продемонстрированы нами на примерах создания линий (Рис. 7) и пересечения линий в режиме, когда зонд СТМ двигался вдоль

поверхности с заданной скоростью. При создании линий в слое островков германия на оксидированной поверхности кремния нами была реализована высокая скорость записи 0.6 мкм/с. Можно отметить, что такие же по величине скорости записи известны в литературе для случая депассивации поверхности кремния, покрытой водородом.

Рис. 7. Изображение одного и того же участка линий германия на слое германия толщиной 2.5 бислоя, нанесённого на подложку Si(l 11) при 450 °С Линии были выращены при отрицательном напряжении смещения —9 В, приложенного к зонду СТМ при постоянном туннельном токе величиной 0.3 нА и скоростью записи 0.8 нм/с. Изображения были получены (а) до и (б) после отжига образца в течении 10 мин при 550 "С. Вставка в центре рисунка показывает изображение участка размером 356 х 356 нм, содержащего всю структуру с выращенными линиями после их отжига. Участок, приведённый на изображениях (а) и (б), обведён на вставке белыми линиями.

Описанный выше метод переноса атомов с помощью зонда СТМ на чистых поверхностях германия и кремния оказался неэффективным для модификации оксидированных поверхностей кремния. Дня решения этой проблемы было использовано обнаруженное нами влияние облучения внешним электронным пучком на взаимодействие образца и зонда СТМ. При облучении и при отрицательном напряжении смещения на зонде наблюдался перенос атомов с образца на остриё зонда. В результате такого переноса на оксидированной поверхности кремния были созданы, например, окна чистого кремния как показано на Рис. 8а и 86. Влияние облучения состояло во внесении флуктуаций в туннельный ток СТМ. Эти флуктуации могут быть инициированы как первичными, так и вторичными электронами от рассеяния внешнего пучка электронов. Когда система обратной связи СТМ установлена на поддержание туннельного тока на постоянном уровне, эти флуктуации тока приводят к вибрации зонда СТМ по направлению к поверхности образца, так как обратная связь поддерживает туннельный ток постоянным посредством изменения расстояния между образцом и зондом. При вибрации расстояние между образцом и зондом уменьшается до нескольких ангстрем, что приводит к уменьшению потенциального барьера для переноса атомов с образца на остриё. В диссертации делается вывод: обнаружено, что наноструктуры в слоях германия на поверхностях оксида кремния создаются с помощью зонда СТА1 при облучении внешним электронным пучком области взаимодействия зонда и образца. Облучение создаёт условия для изменения направления и уменьшения барьера для переноса атомов

18

между зондом и образцом.

Скорость переноса атомов с образца на зонд зависела от напряжения смещения и величины туннельного тока. Результат переноса наблюдался с помощью ОЭМ и состоял в росте шипа на острие зонда Диаметр шипа зависел от скорости переноса атомов. Шип становился острым при низкой скорости переноса. Материал, накопленный в шипе, переносился обратно на образец при изменении полярности смещения зонда относительно образца Обратный перенос продемонстрирован посредством создания островков на поверхности образца.

Расстояние (им)

Рис. 8. (а) Изображения структуры, созданной в результате переноса атомов с образца на остриё зонда СТМ. Процесс переноса стимулировался облучением области взаимодействия образца и зонда пучком электронов, (б) Профиль поверхности между стрелками, отмеченными на (а), (в) Схема кривых потенциальной энергии поверхностных атомов при сближении образца и зонда.

В главе 4 рассматриваются начальные стадии образования сверхтонких слоев оксида при оксидировании поверхности 51(111) кислородом в сверхвысоковакуумной камере. Исследования проводились с использованием оптической генерации вторичных гармоник и эллнпсометрии, то есть методов, обладающих высокой чувствительностью именно к начальной стадии этого процесса. Нами впервые детально исследовано поведение начального коэффициента прилипания (5„) кислорода на поверхности кремния, характеризующего начало роста оксида, в широких диапазонах давлений кислорода и температур образца кремния. Было показано, что 5,„ характеризующий начало роста оксида, плавно убывает с увеличением температура образца, обращаясь в нуль при температуре перехода от процесса роста оксида на поверхности к газовому травлению поверхности кремния кислородом с образованием летучего продукта реакции, молекул БЮ (Рис. 9).

(а);

х

g 0.2 x

CS

с s

в 0.1S с. с н

1 0.1 3

0.05

-s» 1С" Тит ■ 2Х10*Тяп .7»IO*Torr '

О

о ^о

О - IxlO*7 Torr оо о - lxlO"8 Torr

°о о 00

О 100 200 300 400 500 600 700

Температура ('С)

Рис. 9. Начальный коэффициент прилипания СЬ на поверхности Si(lll)-7 х 7 в зависимости от температуры для двух давлений. Стрелка показывает температуру перехода (Тп.) в область газового травления кремния кислородом для давления l х 10"7 Topp. Вставка показывает температурную зависимость начального коэффициента прилипания вблизи Т1Г для трёх давлений. Дополнительный изгиб температурной зависимости S0 наблюдается вблизи Ttr при давлениях О? выше 1 х 10 й Topp.

Новым результатом является также полученная зависимость S„ от давления кислорода. Анализ показал, что эти данные согласуются с моделью адсорбции через промежуточные адсорбционные состояния (Рис. 10).

С /

! ол / _ —

ET

-е- Q.Ü1 Mh Ja

ff " P. =5.\i0" Topp

CS O.OÜ1 / b I> rs2\IO Topp

J5 0 001 0 0012 0 0014 0.0016 — Обратная температура (К'1)

Рис. 10 Начальный коэффициент прилипания 02 на поверхности Si(lll)-7 х 7 как функция обратной температуры. Сплошные линии (а) и (Ь) показывают результат описания экспериментальных данных для давлений 2 * 10~7 и 5 •' 10"9 Topp с помощью построенной модели адсорбции. Прямая линия показывает аппроксимацию экспериментальных данных для давления 2 * Ю"7 Topp экспоненциальной функцией.

Для описания полученных результатов была построена расширенная модель адсорбции, в рамках которой в результате подгонки к экспериментально измеренным зависимостям были получены константы скоростей соответствующих реакций в зависимости от температуры и давления.

Образование оксида рассмотрено также с точки зрения подходов, развитых для описания зародышеобразования при эпитаксии, полагая, что порядок реакции при образовании оксида аналогичен числу, описывающему размер критического зародыша. Для образования островка оксида выведено размерное соотношение между размером критического островка /. давлением кислорода Рох и начальной скоростью образования оксида в виде

Я^-Р^. (2)

Зависимости размера критических островков оксида кремния от давления кислорода и температуры были получены из аппроксимации экспериментальных данных с применением этого соотношения (Рис. 11 и 12) В диссертации делается вывод: показано, что при низких давлениях кислорода и повышенных температурах обрата кремния оксидирование происходит через стадию зарождения мастеров оксида. Выведено соотношение между параметрами процесса оксидирования, с помощью которого определены зависимости размера зародыша кластера от давления кислорода и температуры кремния.

I 3 1 2

§■ о

Рис. 11. Зависимости от давления размера критического зародыша оксида для двух температур. Стрелками отмечены давления перехода, Рц-( Т), в область травления поверхности кремния кислородом для этих двух температур.

Таким образом, обнаружено, что начальный коэффициент прилипания Ог к поверхности 51(111)-7 х 7 связан с давлением кислорода таким образом, что его температурная зависимость сдвигается как целое в область более высоких температур при более высоких давлениях кислорода. Показано, что построенная расширенная модель адсорбции через промежуточные адсорбционные состояния хорошо описывает полученные экспериментальные данные. Согласно этой модели,

21

У_____У________

107 10е Давление кислорода(Topp)

сдвиг температурной зависимости с ростом давления происходит в результате увеличения константы скорости роста оксида и уменьшения константы скорости образования летучих молекул БЮ При этом величина заполнения промежуточных адсорбционных состояний достигает значительной величины при росте давления и, тем самым, может определять зависимость параметров процесса начального оксидирования от давления О2 Кроме этого, процесс начальной стадии роста оксида кремния впервые описан посредством такого параметра, как размер критического кластера оксида /. Выведено размерное соотношение между давлением Ог и скоростью роста оксида Используя это соотношение и полученные экспериментальные

данные, найдено возрастание / с ростом температуры, которое связывается как с числом реакций, сопровождающих взаимодействие кислорода и кремния, так и с соотношением между их скоростями.

й 4

£ з

¥ 2 £

I-1

с_

2 О

5 300 400 500 600 700

Температура ("С|

Рис. 12. Температурная зависимость усреднённого размера критического кластера оксида /. Сплошная линия использована в интервале, где справедливо соотношение (2), по которому проводилось определения ¡. В интервале, где использована пунктирная линия, соотношение (2) выполняется частично. Точечная линия показывает экстраполяцию /' к величине, полученной оценкой для 720 °С.

В главе 5 представлены результаты исследования взаимодействия кислорода с

поверхностью кремния в области так называемых критических условий. В координатах давления

кислорода и температуры кремния в диапазонах реально используемых в сверхвысоковакуумных

камерах критические условия определяют границу между областью газового травления кремния

кислородом и областью, где происходит рост оксида на его поверхности. Проведённый нами

анализ наших (частично представленных в главе 4) и литературных данных показал, что картину

взаимодействия вблизи этой границы определяет конкуренция между несколькими

поверхностными процессами Особенность здесь состоит в том, что образование оксида

происходит через образование кластеров. Процесс же образования кластеров оказался очень

чувствителен к таким параметрам как давление и температура. В результате наблюдалась

зависимость размера образующихся кластеров от этих параметров. И как следствие этого,

22

зависимость от этих же параметров и скорости разложения кластеров. Более того, нами экспериментально установлено, что критические условия могут быть описаны с помощью двух границ. Одна граница (Ргг ) отделяет область условий травления кремния кислородом от области образования кластеров оксида на чистой поверхности кремния. А другая граница (Рс) описывает условия равенства скоростей роста и разложения оксида, когда часть поверхности покрыта кластерами оксида (Рис 13). Этот результат, но другими словами, представлен в сделанном в диссертации выводе: установлено, что граница, отделяющая область газового травления кремния кислородом от области роста оксида на его поверхности, раздваивается. Обе ветви показывают минимально необходимое давление кислорода: одна для зарождения оксида на чистой поверхности кремния, другая - для роста уже образованных островков.

Окисленная

поверхность

кремния

р

Рс

Чистая

поверхность

кремния

1 105 1.1

Обратная температура (Ю3 К"')

Рис 13. Критические условия для взаимодействия кислорода с поверхностью Si(l 11)-7 х 7. Сплошная линия Рп. представляет границу для зарождения кластеров оксида на чистой поверхности. Сплошная линия Рс описывает условия, при которых рост оксида сбалансирован его разложением. В области между Рс и Pfr результат взаимодействия между О2 и кремнием зависит от степени покрытия поверхности оксидом.

Процесс газового травления кремния кислородом был использован нами как источник молекул 8Ю для осаждения плёнок оксида кремния Проведено исследование свойств таких плёнок, выращенных из потока 5Ю как при воздействии высокочастотного газового разряда в кислороде, так и в среде кислорода без этого разряда. Разработан метод осаждения низкотемпературных диэлектрических плёнок, состоящий из двух слоев. Во избежание облучения границы раздела полупроводник/диэлектрик высокоэнергетическими частицами газового разряда подслой диэлектрика выращивался без его использования Введение разряда в процессе роста плёнки на последующей стадии улучшало её диэлектрические свойства.

Приведённые в данной главе полученные нами экспериментальные результаты также показывают, что вблизи критических условий оксидирования кремния кислородом, эволюция покрытия поверхности оксидом зависит не только от температуры и давления кислорода, но также от времени реакции и величины покрытия. Обнаружение двух границ для критических условий свидетельствует о том, что для зарождения оксида на чистой поверхности кремния требуется значительно более высокое давление кислорода, чем для поддержания равновесия между двумя фазами: оксидированной и чистой поверхностями кремния. Различие между параметрами этих границ означает, что области существования этих фаз определяются не только термодинамикой, но и кинетикой, а именно: соотношением между скоростями вовлечённых поверхностных реакций.

В главе 6 представлены результаты изучения поверхностных процессов, протекающих на оксидированных поверхностях кремния при осаждении германия и кремния в широком интервале условий. Оксидированные поверхности приготавливались оксидированием чистых поверхностей кремния кислородом при его напуске в сверхвысоковакуумную ростовую камеру и содержали слой оксида толщиной 0.3-0.5 нм. Нами обнаружено, что осаждение германия приводит к созданию плотного массива трёхмерных островков без образования смачивающего слоя германия на оксидированной поверхности кремния (Рис. 14а).

Рис. 14. (а) Изображение островков германия, полученных в результате осаждения 5-и монослоёв германия на оксидированную поверхность 51(111) при 420 "С. Вставка показывает соответствующее распределение островков по размеру на участке поверхности размером 64 х 64 нм". (б)-(г) Изображения островков германия по данным просвечивающей электронной микроскопии. Островки получены при осаждении (б) и (в) 12-и, и (с) 8-и монослоёв германия при 400 °С и 500 "С, соответственно, на оксидированную поверхность 51(100).

Для определения механизма зарождения островков, нами была измерена зависимость плотности островков от температуры роста, плотности падающего на поверхность потока атомов германия (Рис. 15а) и величины покрытия. Плотность массива оказалась величиной, независящей от плотности потока атомов германия на поверхность. Этот результат свидетельствует о том. что

зарождение островков происходит по механизму, в котором одиночный атом германия в результате реакции с атомами поверхности создаёт место для стабильного роста островка. Коэффициент диффузии и константа скорости реакции встраивания осаждённых атомов в островок обеспечивают создание высокой плотности массива островков (Рис 14). В диссертации делается вывод: установлено, что рост германия на оксидированной поверхности кремния начинается в результате реакции отдельных атомов германия с оксидом кремния и приводит к созданию трёхмерных островков размером до 10 нм и предельно высокой плотностью массива 2 х ¡о'2 см''. Плотность массива оказалась также практически независящей от температуры подложки (в широком интервале 320-630 °С) и от покрытия поверхности германием до величин, соответствующих началу срастания островков. Независимость плотности массива от этих параметров приводит к тому, что средний размер островков определяется только количеством осаждённого германия, что является удобным при практическом использовании.

_ 4

— 1

Л

ь

о

X

е-

£ %

(а)

Рис. 15. (а) Зависимость плотности массива островков германия от плотности потока атомов на поверхность (б) Схема образования островков германия на оксидированной поверхности кремния при разных температурах.

Другой особенностью использования оксидированных поверхностей кремния является то, что в зависимости от температуры роста, островки германия могли быть эпитаксиальными или неэпитаксиальными по отношению к кристаллической подложке кремния (Рис. 14г и 15). Условия для эпитаксиапьного роста создаются в результате частичного разложения оксида при его взаимодействии с атомами германия с образованием летучих продуктов реакции молекул ЭЮ и веО. В диссертации делается вывод: обнаружено, что при осаждении германия при повышенных температурах на оксидированную поверхность кремния трёхмерные островки растут эпитаксиально по отношению к кристаллической подложке кремния. Условия для эпитаксиапьного роста возникают в результате распада части слоя оксида кремния при его взаимодействии с германием на начальной стадии осаждения.

.1 1 К)

Скорость осаждения (МС/мин)

11с икпаксна 1ьныс Эшпашшлмше

Зарождение

Ок.п:с|М *1родышГ!с 3,0 ¡зао

____Да., _________X

О

■ :

(б) -320-430^0

Интересна также нетипичная для кристаллических структур полусферическая форма островков, которая образуется в результате действия преимущественно кинетических факторов После зарождения, формирование островков происходит при конкуренции двух реакций встраивание осаждённых атомов в островок и удаление остатков оксида В области средних температур первая реакция доминирует над второй и островки растут поверх остатков слоя оксида Такие островки имеют малую по размеру контактную область между кристаллической подложкой кремния и островком и поэтому испытывают слабые упругие напряжения по сравнению с островками, выращенными без использования слоя оксида кремния При более высоких температурах до 630 "С, удаление остатков оксида продолжается и во время роста до тех пор пока есть поступление атомов германия Остатки оксида стабилизируют островки, предохраняя их от растекания по поверхности кремния, и обеспечивают образование высоких островков с большим значением геометрического фактора (отношение высоты островка к длине его основания) В таких наноструктурах с размером основания менее 10 им упругие напряжения значительно слабее, чем в больших по размеру и более плоских структурах, образующихся при росте без использования оксидированных поверхностей В диссертации делается вывод показано что соотношение между скоростями поверхностных реакций определяет условия формирования наноструктур германия и кремния размером до 10 нм при этом роль упругих напряжений не является существенной Это утверждение согласуется с литературными данными как экспериментальными, так и теоретическими, согласно которым островки германия в матрице кремния, образованные под действием упругих напряжений имеют размеры десятки и даже сотни нанометров в основании Роль упругих напряжений ие была также существенной и при формировании одиночных наноструктур с помощью зонда СТМ

Осаждение кремния на оксидированные поверхности кремния дало результаты, имеющие определённые сходства и различия с осаждением германия В области температур до -580 °С, рост кремния происходит по такому же механизму, как и рост германия с тем лишь отличием, что максимально возможная плотность массива островков кремния была выше и составляла величину около 1013 см'2 (Рис 16а) При такой плотности максимально возможный диаметр округлых островков кремния имеет размер около 3 нм и наблюдается при малых покрытиях Увеличение покрытия приводит к росту островков и их слиянию При этом плотность массива островков уменьшается (Рис 16а-16г)

Существенное различие в форме островков германия и кремния наблюдалось при температурах роста выше 580 °С (Рис 16д) Оно состояло в том, что островки кремния на подложке Si(IOO) приобретали форму четырёхгранных скошенных пирамид с ориентацией боковых граней преимущественно {311} (Рис 17) При этом интересным аспектом процесса

26

2(1 40

Расстояние (им)

Рис 17. Данные СТМ для островков кремния, выращенных на оксидированных поверхностях $¡(001) при температурах (а) 420, (б) 590 и (в) 640 °С. (г)-(е) Профиль высот между стрелками, показанными, соответственно, на (а)-(в).

Используя данные, полученные нами методами СТМ, дифракции быстрых и медленных

электронов, а также спектроскопии характеристических потерь медленных электронов, построена

схема морфологии поверхности при разных температурах. Различие в морфологии поверхностей,

полученных при разных температурах, объясняется как результат конкуренции между реакциями

встраивания осаждённых атомов в островок и разложения остатков слоя оксида кремния, а при

высоких температурах дополнительным фактором, влияющим на морфологию, является

появление энергетически выгодной ориентации {311} боковых граней пирамид. В диссертации

делается вывод: установлено, что трёхмерные островки округлой формы с предельно высокой

плотностью массива образуются при осаждении кремния на оксидированную поверхность

27

формирования островков кремния было то, что после зарождения островков удаление остатков слоя оксида кремния продолжалось посредством образования летучих молекул 5Ю. В результате пирамидальные островки кремния оставались на поверхности, которая уже не содержала оксида.

Рис 16. (а-г) Изображение островков, полученных при осаждении разных покрытий кремния на оксидированную поверхность кремния при 400 °С. (д) Плотность массива, форма и структура островков кремния в зависимости от температуры роста для покрытия 6 монослоёв.

Полу сферические ) Пирамидадышс нипнк-

'>иитаксиа.1ыше

500 ЫЮ

Темпера г\ра ( "О

кремния Условия для образования пирамидальных островков возникают при появлении участков чистого кремния благодаря сублимации молекул 8Ю при высоких температурах

Нами был установлен механизм роста кремния на слое островков германия и изучена фотолюминесценция структур, выращенных на оксидированных поверхностях кремния Эти структуры показали высокую интенсивность излучения света в области длин волн 1 5 мкм, которая широко используется в оптоволоконных средствах связи

Таким образом, нами найден метод выращивания предельно плотных массивов наноструктур германия и кремния размером до 10 нм В результате детального экспериментального исследования и анализа полученных данных установлены поверхностные процессы ответственные за их формирование и построены соответствующие схемы морфологии поверхности для разных температур роста

В заключении приведены общие выводы и некоторые сведения об оценке полученных результатов, а также представлены данные о личном вкладе соискателя

Личный вклад автора является основным и заключается в формулировке проблемы, постановке задач исследования, проведении экспериментов с использованием комплекса методов, анализе и интерпретации полученных данных, выводе соотношений между параметрами исследованных процессов для их определения из экспериментальных данных, обосновании основных положений и нового научного направления - поверхностные процессы при формировании плотных массивов и одиночных наноструктур германия и кремния на чистых и оксидированных поверхностях кремния

На основе полученных результатов были сделаны следующие общие выводы

1 Установлено что созданию трехмерных островков размером до 10 нм при росте германия на

поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова препятствует необходимость осаждения избыточного количества германия, требуемое для начала зарождения островков Этот избыточный германий в виде слоя адатомов и части смачивающего слоя поглощается островками после их зарождения

2 Показано, что одиночные наноструктуры германия и кремния формируются на поверхности

образца в центре воздействия зонда СТМ в результате направленного переноса поверхностных атомов, вызванного взаимодействием электрического поля, созданного зондом СТМ, с эффективными дипольнымн моментами поверхностных атомов Выведено соотношение между параметрами процесса которое позволяет проводить оценку дипольных моментов на основе измерения скоростей переноса атомов

3 Обнаружено, что наноструктуры в слоях германия на поверхностях оксида кремния создаются с

помощью зонда СТМ при облучении внешним электронным пучком области взаимодействия зонда и образца Облучение создает условия для изменения направления и уменьшения барьера для переноса атомов между зондом и образцом

4 Показано, что при низких давлениях кислорода и повышенных температурах образца кремния

оксидирование происходит через стадию зарождения кластеров оксида Выведено соотношение между параметрами процесса оксидирования, с помощью которого определены зависимости размера зародыша кластера от давления кислорода и температуры кремния

5 Установлено, что граница, отделяющая область газового травления кремния кислородом от

области роста оксида на его поверхности, раздваивается Обе ветви показывают минимально необходимое давление кислорода одна для зарождения оксида на чистой поверхности кремния, другая - для роста уже образованных островков

6 Установлено, что рост германия на оксидированной поверхности кремния начинается в

результате реакции отдельных атомов германия с оксидом кремния и приводит к созданию трехмерных островков размером до 10 нм и предельно высокой плотностью массива 2 х 1012 см 2

7 Обнаружено, что при осаждении германия при повышенных температурах на оксидированную

поверхность кремния трехмерные островки растут эпитаксиально по отношению к кристаллической подложке кремния Условия для эпитаксиального роста возникают в результате распада части слоя оксида кремния при его взаимодействии с германием на начальной стадии осаждения

8 Установлено, что трехмерные островки округлой формы с предечьно высокой плотностью

массива образуются при осаждении кремния на оксидированную поверхность кремния Условия для образования пирамидальных островков возникают при появлении участков чистого кремния благодаря сублимации молекул БЮ при высоких температурах

9 Показано, что соотношения между скоростями поверхностных реакций определяют условия

формирования наноструктур германия и кремния размером до 10 нм, при этом роль упругих напряжений не является существенной

Основные результаты диссертации изложены в следующих статьях

1 Шкляев А А Исследование поверхностной самодиффузии по изменению профиля интенсивности рефлекса при дифракции медленных электронов / А А Шкляев, С М Репинский//ФТП -1980 -Т 14, №7 - С 1300-1305

2 Шкляев А А Эллипсометрические характеристики чистых поверхностей Si(320) при фазовых переходах/А А Шкляев М Р Бакланов//Поверхность - 1982 -№1 -С 96-98

3 Бакланов М Р Критические условия при взаимодействии закиси азота с поверхностью кремния при низких давлениях / М Р Бакланов В Н Кручинин, С М Репинский, А А Шкляев//Поверхность - 1986 -№10 - С 79-86

4 Кручинин В Н Адсорбция моносилана на оксидированной поверхности кремния и начальные стадии роста слоев аморфного кремния / В Н Кручинин С М Репинский А А Шкляев // Поверхность - 1987 -№3 -С 60-66

5 Baklanov М R Initial stages of the interaction of nitrous oxide and oxygen with the (100) silicon surface under low pressure /MR Baklanov V N Kruchinin, S M Repinsky, A A Shklyaev // React Solid - 1989 - Vol 7 - P 1-18

6 Kruchinin V N Monosilane adsorption and initial growth stages of silicon layers on the (100) and oxidized silicon surfaces Hllipsometric investigation / V N Kruchinin S M Repmsky A A Shklyaev // Surf Sci - 1992 - Vol 275 -P 433-442

7 Shklyaev A A Plasma-enhanced reactivity evaporated deposition of S1O2 films / A A Shklyaev, A S Medvedev//Appl Surf Sci - 1995 - Vol 89 -P 49-55

8 Shklyaev A A Branching of critical conditions for Si(l 1 l)-7x7 oxidation / A A Shklyaev T Suzuki //Phys Rev Lett -1995 - Vol 75, №2 -P 272-275

9 Shklyaev A A Kinetics of initial oxidation of the Si(l 1 l)-7x7 surface near the critical conditions / A A Shklyaev, T Suzuki//Surf Sci - 1996 - Vol 357-358 -P 729-732

10 Shklyaev A A Initial reactive sticking coefficient of O2 on Si(l 11 )-7x7 at elevated temperatures / A A Shklyaev, T Suzuki //Surf Sci -1996 - Vol 351 -P 64-74

11 Shklyaev A A Influence ot growth conditions on subsequent submonolayer oxide decomposition on S 1(111) / A A Shklyaev M Aono, T Suzuki//Phys Rev В - 1996 - Vol 54 № 15 -P 1089010895

12 Interaction of O2 and N2O with Si during the early stages of oxide formation / Shklyaev A A // Fundamental Aspects of Ultrathin Dielectrics on Si-based Devices / Editors E Garfunkel, E Gusev, A VuP - Dordrecht/Boston/London Kluvver academic publishers, 1997 -P 277-287

13 Shklyaev A A Nanometer-scale germanium islands on Si(lll) surface windows formed in an ultrathin silicon dioxide film / A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa // Appl Phys Lett -1998 -Vol 72 № 3 - P 320-322

14 ShklyaevA A Instability of two-dimensional layers m the Stranski-Krastanov growth mode of Ge on Si(l 11) / A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa//Phys Rev B - 1998 - Vol 58, № 23 -P 15647-15651

15 ShklyaevA A Ge islands on Si( 111) at coverages near the transition from two-dimensional to three-dimensional growth / A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa//Surf Sci - 1998 - Vol 416 -P 192-199

16 Shklyaev A A Critical oxide cluster size on Si(l 11) / A A Shklyaev, M Aono, T Suzuki, // Surf Sci - 1999 - Vol 423 -P 61-69

17 Shklyaev A A Formation of three-dimensional Si islands on Si(lll) with a scanning tunneling microscope / A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa // Appl Phys Lett - 1999 - Vol 74 - P 2140-2142

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

19 Shklyaev A A Effect of tunneling current on the growth of silicon islands on Si(l 11) surfaces with a scanning tunneling microscope / A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa // Surf Sci - 2000 - Vol 447 -P 149-155

20 Shibata M Observation and nucleation control of Ge nanoislands on Si(l 11) surfaces using scanning reflection microscope / M Shibata, A A Shklyaev, M Ichikawa // J Electron Microscopy - 2000 -Vol 49(2) -P 217-223

21 ShklyaevA A High-density ultrasmall epitaxial Ge islands on Si(l 11) surfaces with a S1O2 coverage /A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa//Phys Rev B -2000 - Vol 62, №3 -P 1540-1543

22 Shklyaev A A Formation of Ge nanoislands using a scanning tunneling microscope / A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa//J Appl Phys -2000 - Vol 88, № 3 -P 1397-1400

23 Shklyaev A A Kinetics of tip-induced island growth on Si(lll) with a scanning tunneling microscope/A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa//1 Vac Sci Technol B -2000 - Vol 18, № 5 - P 2339-2343

24 ShklyaevA A Continuous transfer of Ge by the tip of a scanning tunneling microscope for formation of lines/A A Shklyaev, M Shibata, M Ichikawa//J Vac Sci Technol B -2001 - Vol 19,№1 -P 103-106

25 Kolobov A V Local structure of Ge nanoislands on Si(l II) surfaces with a S1O2 coverage / A V Kolobov, A A Shklyaev, H Oyanagi, P ,Fons, S Yamasaki, M Ichikawa//Appl Phys Lett -2001 -Vol 78, .№17 -P 2563-2565

26 Yasuda T Optical anisotropy of oxidized Si(001) surfaces and its oscillation in the layer-by-layer oxidation process / T Yasuda, S Yamasaki, M Nishizawa, N Miyata, A Shklyaev, M Ichikawa, T Matsudo, T Ohta // Phys Rev Lett -2001 - Vol 87, № 3 -P 037403-1—4

27 Shklyaev A A Electron-beam initiated transfer of Ge from Ge islands on SiOj surfaces to the tip of a scanning tunneling microscope / A A Shklyaev, M Ichikawa//Jpn J Appl Phys —2001 — Vol 40, Part 1, № 5A -P 3370-3374

28 Shklyaev A A Three-dimensional Si islands on Si(100) surfaces / A A Shklyaev, M Ichikawa // Phys Rev B -2002 - Vol 65 -P 045307-1—6

29 Shklyaev A A Effect of interfaces on quantum confinement in Ge dots grown on Si surfaces with a S1O2 coverage / A A Shklyaev, M Ichikawa//Surf Sci -2002 - Vol 514 -P 19-26

30 Shklyaev A A Visible photoluminescence of Ge dots embedded in S1/S1O2 matrices / A A Shklyaev, M Ichikawa//Appl Phys Lett -2002 -Vol 80, № 8 -P 1432-1434

31 Matsudo T Observation of oscillating behavior in the reflectance difference spectra of oxidized Si(001) surfaces / T Matsudo, T Ohta, T Yasuda, M Nishizawa, N Miyata, S Yamasaki, A A Shklyaev, M Ichikawa//J Appl Phys -2002 - Vol 91, №6 -P 3637-3643

32 Kolobov A V Effect of the interface on the local structure of Ge-Si nanostructures / A V Kolobov, H Oyanagi, K Brunner, G Abstreiter, Y Maeda, A A Shklyaev, S Yamasaki, M Ichikawa, K Tanaka // J Vac Sci Technol A -2002 - Vol 20 - P 1116-1119

33 Kolobov A V Local structure of Ge/Si nanostructures Uniqueness of XAFS spectroscopy // A V Kolobov, H Oyanagi, A Frenkel, I Robinson, J Cross, S Wei, K Brunner, G Abstreiter, Y Maeda, A Shklyaev, M Ichikawa, S Yamasaki, K Tanaka//Nucl Instr and Meth B -2003 - Vol 199 -P 174-178

34 Shklyaev A A Surface morphology of three-dimensional Si islands on Si(001) surfaces / A A Shklyaev, V Zielasek//Surf Sci -2003 - Vol 541 -P 234-241

35 Shklyaev A A Photoluminescence of Ge/Si structures grown on oxidized Si surfaces / A A Shklyaev S Nobuki, S Uchida, Y Nakamura, M Ichikawa // Appl Phys Lett - 2006 - Vol 88 -P 121919-1-3

36 Single and Highly Dense Germanium/Silicon Nanostructures / A A Shklyaev, M Ichikawa //

32

Handbook of Semiconductor Nanostructures and Nanodevices, Vol 1 / edited by A A Balandm, К L Wang -California Amencan Scientific Publishers, 2006 - Chapter 8 -P 337-387

37 Shklyaev A A Nanostructures on oxidized Si surfaces fabricated with the scanning tunneling microscope tip under electron beam irradiation / A A Shklyaev, M Ichikawa // J Vac Sci Technol В -2006 - Vol 24 -P 739-743

38 Шкляев А А Создание наноструктур германия и кремния с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа / А А Шкляев, М Ичикава // Успехи Физических Наук - 2006 - Т 176,№9 -С 913-930

39 Formation of Si and Ge nanostructures at given points by using surface microscopy and ultrathin S1O2 film technology / M Ichikawa, A Shklyaev // Nanoscience and technology Lateral alignment of epitaxial quantum dots / edited by О G Schmidt - Berlin Springer, 2007 -P 569-588

40 Shklyaev A A Influence of growth and annealing conditions on photoluminescence ol Ge/Si layers grown on oxidized Si surfaces / A A Shklyaev, S -P Cho, Y Nakamura, N Tanaka, M Ichikawa // J Phys Condens Matter -2007 - Vol 19 -P 136004-1-8

41 Shklyaev A A Photoluminescence of Si layers grown on oxidized Si surfaces / A A Shklyaev, Y Nakamura,M Ichikawa//J Appl Phys -2007 -Vol 101 -P 033532-1-5

Цитированная литература

1 Леденцов, H Н Гетероструктуры с квантовыми точками получение, свойства, лазеры (Обзор) / Н Н Леденцов, В М Устинов, В А Щукин, П С Копьев, Ж И Алферов, Д Бимберг // ФТП - 1998 -Т 32, №46 - С 385-410

2 Bimberg D Quantum dot heterostructures / D Bimberg, M Grundmann, N N Ledentsov - Toronto John Wiley & Sons, 2001 -328 p

3 Zrenner A A close look on single quantum dots // J Appl Phys -2000 - Vol 112, N 18 -P 77907798

4 Moriarty P Nanostructured materials//Rep Prog Phys -2001 - Vol 64 -P 297-381

5 Пчеляков О П Кремний-германиевые наноструктуры с квантовыми точками механизм образования и электрические свойства / О П Пчеляков, Ю Б Болховитянов, А В Двуреченский, Л В Соколов, А И Никифоров, А И Якимов, Б Фойхтлендер // ФТП - 2000 -Т 34,Вып И -С 1281-1299

6 BrunnerK. Si/Ge nanostructures // Rep Prog Phys -2002 - Vol 65 -P 27-72

7 Mo Y M Kinetic pathway in Stranski-Krastanov growth of Ge on Si(001) / Y M Mo, D E Savage, В S Swartzentruber, M G Lagally//Phys Rev Lett -1990 - Vol 65 -P 1020-1023

ШКЛЯЕВ Александр Андреевич

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПЛОТНЫХ МАССИВОВ И ОДИНОЧНЫХ НАНОСТРУКТУР ГЕРМАНИЯ И КРЕМНИЯ

Автореф дисс на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Подписано в печать 28 01 2008 Формат 60x84 1/16 Заказ № 24 Офсетная печать Объем 2 п л Тираж 150экз

Издательский центр НГУ 630090, г Новосибирск, 90, ул Пиропова, 2

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Экспериментальное оборудование и методы исследования.

1.1. Введение.

1.2. Приготовление подложек.

1.3. Основные методы исследования и параметры оборудования сверхвысоковакуумных ростовых камер.

1.3.1. Отражательная электронная микроскопия.

1.3.2. Сканирующая туннельная микроскопия.

1.3.3. Совмещение методов СОЭМ и СТМ в камере для роста слоев.

1.3.4. Оптическая генерация вторичных гармоник.

1.3.5. Эллипсометрия.

2.2. Образование трёхмерных островков германия на поверхности

Si(lll)7 х 7.58

2.2.1. Зависимость плотности островков германия от температуры.59

2.2.2. Зависимость плотности островков от потока атомов германия.62

2.2.3. Зависимость плотности островков от количества осажденного германия.65

2.2.4. Определение критического размера трёхмерного островка германия.66

2.2.5. Анализ энергетических параметров процесса зарождения островков германия.68

2.3. Нестабильность двумерного слоя германия на поверхности 81(111) при росте по механизму Странского-Крастанова.70

2.3.1. Свидетельства распада двумерного слоя германия после зарождения трёхмерных островков по данным ОЭМ.70

2.3.2. Изменение толщины двумерного слоя германия при отжигах.74

2.3.3. Нестабильность двумерных слоев германия на кремнии с разной ориентацией поверхности.75

2.4. Диаграмма образования структур германия на поверхности 81(111) для покрытий вблизи перехода от двумерного к трёхмерному росту.79

2.5. Контролирование мест образования трёхмерных островков германия на поверхностях кремния.83

2.5.1. Влияние атомных ступеней на зарождение островков.83

2.5.2. Зарождение трёхмерных островков в нестабильном двумерном слое германия, вызванное облучением электронным пучком.86

2.5.3. Рост островков германия на участках поверхности 81(111) в окнах сверхтонкой плёнки 8Ю2.89

Заключение к главе 2.96

Глава 3. Создание наноструктур германия и кремния с помощью зонда

СТМ.98

3.1. Введение.98

3.2. Образование островков кремния.99

3.2.1. Условия образования островков кремния на поверхности 81(111). 99

3.2.2. Кинетика роста островков.101

3.2.3. Влияние величины туннельного тока на образование островков . 104

3.2.4. Механизм переноса атомов к островкам.107

3.2.5. Модель переноса атомов и вывод размерного соотношения.112

3.2.6. Оценка параметров взаимодействия электрического поля СТМ с поверхностью кремния.114

3.3. Образование островков германия.115

3.3.1. Особенности образования островков германия по сравнению с островками кремния.115

3.3.2. Взаимодействие между электрическим полем СТМ и поверхностными атомами германия.119

3.3.3. Сравнение процессов образования островков германия и кремния.120

3.4. Непрерывный перенос атомов германия с помощью зонда СТМ для создания линий.123

3.4.1. Образование линий германия.123

3.4.2. Влияние отжига на форму линий германия.126

3.4.3. Пересечение линий германия.128

3.5. Эффект облучения внешним электронным пучком на перенос атомов между образцом и зондом СТМ.130

3.5.1. Условия переноса атомов с образца на остриё СТМ при облучении электронным пучком ОЭМ.131

3.5.2. Изменение формы острия зонда СТМ при переносе германия с образца на зонд.137

3.5.3. Возможный механизм переноса атомов с образца на зонд СТМ в присутствии облучения внешним электронным пучком.139

Заключение к главе 3.141

Глава 4. Начальные стадии оксидирования поверхности кремния кислородом при повышенных температурах.142

4.1. Введение.142

4.2. Начальный коэффициент прилипания 02 на поверхности Si(lll)7 х

7.143

4.2.1. Зависимость коэффициента прилипания от давления и температуры.145

4.2.2. Адсорбция через промежуточные состояния.149

4.2.3. Температурная зависимость констант скоростей реакций.155

4.2.4. Зависимость констант скоростей реакций от давления кислорода. 159

4.3. Наблюдение обратимой адсорбции кислорода.161

4.4. Температурная зависимость размера критических островков оксида кремния на поверхности Si(lll)-7 х 7.163

4.4.1. Вывод размерного соотношения для начальной стадии роста оксида кремния.165

4.4.2. Определение скорости роста оксида из экспериментальных данных.169

4.4.3. Зависимость размера критических островков от температуры и давления.172

4.4.4. Оксидирование по механизму зарождения и роста кластеров.177

Заключение к главе 4.181

Глава 5. Взаимодействие кислорода с поверхностью кремния вблизи критических условий.182

5.1. Введение.182

5.2. Влияние условий роста на разложение субмонослойного оксида.183

5.2.1. Определение скорости разложения оксида из данных ОГВГ.184

5.2.2. Зависимость скоростей роста и разложения оксида от давления кислорода.185

5.2.3. Разложение маленьких кластеров оксида.188

5.2.4. Разложение больших кластеров оксида.190

5.2.5. Особенности механизма разложения субмонослойного оксида кремния.192

5.2.6. Сравнение с результатами экспериментов, использующих пучок

02.195

5.3. Раздвоение критических условий для оксидирования поверхности

Si(ll 1)-7 х 7 кислородом.197

5.3.1. Общая картина кинетики начальной стадии оксидирования.198

5.3.2. Критические условия для образования кластеров оксида.201

5.3.3. Условия равенства между скоростями роста и разложения оксида.202

5.3.4. Состояние поверхности кремния при взаимодействии с кислородом вблизи критических условий.203

5.4. Использование травление кремния кислородом как источник молекул SiO для роста диэлектрических плёнок.206

5.4.1. Параметры процесса осаждения молекул SiO в плазме кислорода 207

5.4.2. Скорость роста и показатель преломления плёнок.209

Заключение к главе 5.210

Глава 6. Образование островков германия и кремния на оксидированной поверхности кремния.211

6.1. Введение.211

6.2. Условия проведения экспериментов.211

6.2.1. Методы исследования.211

6.2.2. Получение оксидированной поверхности кремния и условия нанесения германия.212

6.3. Рост германия на оксидированной поверхности кремния.213

6.3.1. Геометрические размеры и структура островков германия.213

6.3.2. Причины эпитаксиального роста германия по отношению к подложке кремния при повешенных температурах.217

6.3.3. Зависимость температурной границы эпитаксиального роста от потока германия.219

6.3.4. Механизм зарождения островков германия.221

6.3.5. Оценка пространственной плотности островков германия.224

6.3.6. Обсуждение механизма образования островков германия.225

6.3.7. Локальная структура островков германия.228

6.4. Рост кремния на оксидированной поверхности кремния.230

6.4.1. Морфология тонкого слоя кремния нанесённого на оксидированную поверхность Si(001).230

6.4.2. Поведение адатомов кремния при формировании островков кремния.233

6.4.3. Особенности формирования морфологии поверхности.235

6.4.4. Причины, препятствующие растеканию трёхмерных островков кремния по поверхности подложки.238

6.4.5. Плотность массива островков кремния.240

6.5. Образование многослойных структур островков германия в матрице

Si/ окисел-Si.244

6.6. Излучательные свойства наноструктур германия и кремния.246

6.6.1. Фотолюминесценция наноструктур Ge/Si, выращенных разными методами.248

6.6.2. Условия образования нс-Si на слое островков германия.251

6.6.3. Наноструктуры Ge/Si, выращенные при высоких температурах . 255

10

6.6.4. Слои нс-81, выращенные на оксидированной поверхности кремния.256

6.6.5. Фотолюминесценция в видимой области спектра.261

Заключение к главе 6. .264

Заключение.265

Статьи автора, составляющие основу диссертации.271

Цитируемая литература.275 и

ВВЕДЕНИЕ

Можно выделить два фактора, определяющих всё больше и больше смещение научных исследований в область наноструктур. Прежде всего, это связано с общей тенденцией, направленной на уменьшение размеров электронных приборов. Но кроме этого, существуют фундаментальные причины, связанные с тем, что полупроводниковые наноструктуры обладают особыми физическими свойствами, определяемыми эффектами пространственного квантования. Например, оптические приборы, такие как фотодиоды и твёрдотельные лазеры, обычно изготавливаются из прямозонных полупроводниковых материалов типа А3Б5 и А2Б6 [1,2]. Излучательная рекомбинация носителей в них может происходить без генерации фононов, и поэтому с эффективностью на несколько порядков выше, чем в непрямозонных германии и кремнии. Теоретические исследования показывают, что при уменьшении размера кластера полупроводникового материала эффект пространственного квантования носителей кардинально меняет его электронную структуру [3]. Так, в наноструктурах кремния и германия становится возможной рекомбинация носителей без возбуждения фононов. Такое свойство является принципиально важным для расширения области практического применения кремния и германия в оптоэлектронике. Однако для проявления эффектов пространственного квантования геометрические размеры кластеров должны быть около 10 нм и менее [4,5]. Кроме того, для повышения эффективности требуется максимально высокая плотность их массива.

Методы получения трёхмерных наноостровков с высокой пространственной плотностью на поверхностях полупроводников последние десять лет основывались на идее использования процесса самоорганизации, наблюдаемого при гетероэпитаксиальном росте напряженных структур [1,68]. Упругое напряжение, возникающее из-за несоответствия параметров решёток растущего слоя и подложки, вызывает переход от послойного двумерного роста к образованию трёхмерных островков. С помощью такого механизма роста были получены различные структуры трёхмерных островков для многих полупроводниковых материалов. Этот же механизм роста реализуется и при гетероэпитаксии германия на подложках кремния [7,8]. Было найдено, что при осаждении германия на поверхность кремния (100) после образования смачивающего слоя происходит формирование «хат» кластеров при температурах около 500 °С [9,10]. Однако эти кластеры термически неустойчивы и преобразуются в «макроскопические» островки при отжиге [9,11,12]. Другой особенностью самоорганизованного роста является то, что размер и форма «хат» кластеров оказались практически независимыми от технологических параметров процесса. Базовый размер «хат» кластеров, как правило, превышает 10 нм, а их форма в виде плоских пирамид не оптимальна для использования эффекта пространственного квантования.

Ограниченные возможности влияния на самоорганизованный рост через параметры процесса обусловили развитие других методов создания наноостровков с высокой пространственной плотностью. Было установлено, что осаждение определённых материалов в количестве до одного монослоя на поверхность кремния стимулирует образование трёхмерных островков при последующем росте германия [13-15]. Так, например, использование субмонослойного покрытия углеродом привело к созданию островков германия с базовым размером около 10 нм и плотностью до 3 х 1011 см2. Однако исследования фотолюминесценции соответствующих структур показали, что примесь углерода гасит излучательную рекомбинацию носителей в квантовых точках германия и тем самым снижает перспективность предложенного метода для практического использования. Поэтому задача создания трёхмерных островков германия размером до 10 нм с высокой пространственной плотностью на поверхности кремния оставалась актуальной.

Актуальной была и задача создания трёхмерных наноостровков кремния с высокой плотностью на поверхности кремния. Это связано с тем, что рост кремния на кремнии не сопряжён с появлением значительных упругих напряжений в растущем слое, и поэтому движущая сила для образования трёхмерных островков при эпитаксии отсутствует. Происходящий послойный рост широко используется для создания эпитаксиальных плёнок кремния, и в частности 8-легированных слоев кремния. Однако структура легированных квантовых точек кремния в кремнии потенциально может обладать более сильными квантовыми эффектами, чем 5-легированные слои.

Морфология поверхности наноструктур с размерами порядка нанометров успешно определяется с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). В то же время метод СТМ активно развивается и для создания наноструктур путем переноса атомов по поверхности, а также посредством переноса вещества с поверхности образца на остриё зонда СТМ и (или) с острия на образец. Наиболее широко используется методом создания наноструктур, при котором короткий импульс напряжения, часто длительностью порядка 1 мкс, прикладывается между остриём и образцом в момент, когда остриё приближается к поверхности на расстояние до нескольких ангстрем [16,17]. Перенос основан на уменьшении потенциального барьера между атомами на таких коротких расстояниях [18,19]. Образование наноструктуры в момент импульса происходит только с некоторой вероятностью из-за невозможности поддержания неизменными структуру и форму острия в этом процессе. Развитие методов модификации поверхности с помощью острия зонда СТМ является одной из ключевых задач современной нанотехнологии.

Сверхтонкие плёнки 8Ю2, являясь неотъемлемым материалом кремниевой микроэлектроники, обладают также физико-химическими свойствами поверхности, уникальными для создания наноструктур. При этом эти свойства определяются начальными стадиями роста оксида при взаимодействии кислорода с поверхностью кремния. Получение полной картины начальной стадии оксидирования кремния стало возможно при привлечении высокочувствительных экспериментальных методов и разработке методик их использования. К наиболее чувствительным методам в данном случае отнорятся такие, как эллипсометрия и оптическая генерация вторичных гармоник. Развитие этих методов для изучения начальных стадий оксидирования кремния и получение наиболее точных данных на их основе является необходимой частью исследований по созданию наноструктур на основе кремния. Такие исследования выполнены в данной диссертационной работе.

Цель работы заключалась в установлении закономерностей атомно-молекулярных процессов, протекающих на атомарно-чистых и оксидированных поверхностях кремния, и определении роли этих процессов в создании предельно плотных массивов и одиночных наноструктур германия и кремния. Для этого было необходимо выполнить исследования процессов образования зародышей, поверхностной диффузии и взаимодействия осаждаемых атомов с подложкой и с зарождающимися наноструктурам, а также эволюции поверхности при релаксации напряжений. Проведение исследований этих процессов требовалось как при самопроизвольном зарождении плотных массивов наноструктур, так и при стимулированном формировании одиночных наноструктур при воздействии на локальные участки поверхности сфокусированного пучка электронов или сильного электрического поля, создаваемого зондом СТМ.

Для достижения поставленной цели в настоящей работе решались следующие основные задачи:

• Поиск метода создания наноструктур германия и кремния размером менее 10 нм с предельно высокой плотностью массива.

• Определение возможности минимизации размера трёхмерных островков германия на поверхности кремния при переходе от двумерного роста под действием напряжения, вызванного несоответствием постоянных решёток германия и кремния.

• Установление механизма образования предельно плотных массивов трёхмерных островков германия и кремния на оксидированных поверхностях кремния.

• Определение параметров поверхностных реакций, протекающих при зарождении кластеров оксида кремния, при их разложении и при взаимодействии оксида кремния с осаждёнными атомами германия и кремния.

• Изучение и развитие метода создания одиночных наноструктур германия и кремния при непрерывном переносе атомов под действием сильного электрического поля, создаваемого зондом СТМ.

• Поиск метода и установление механизма создания наноструктур на оксидированных поверхностях кремния при одновременном воздействии электрического поля, создаваемого зондом СТМ, и внешнего пучка электронов.

• Определение роли кинетики и термодинамики при формировании наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее.

Научная новизна работы заключается в создании нового направления в области физики и технологии формирования наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее, открывающего новые возможности создания наноструктур и определяющего подход к установлению механизма их формирования. В диссертационной работе впервые осуществлено следующее:

• Проанализирована роль кинетики и термодинамики при формировании наноструктур германия и кремния размером 10 нм и менее. Показано, что при создании структур малого размера такие кинетические факторы как процесс зарождения, поверхностная диффузия и реакции взаимодействия осаждаемых атомов с подложкой и растущим зародышем играют определяющую роль, а влияние такого термодинамического фактора как упругое напряжение не является существенным.

• Установлена эволюция поверхностных процессов при росте германия на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова, при которой двумерный смачивающий слой германия частично распадается после зарождения трёхмерных островков. Такая эволюция вызывает неконтролируемый рост островков и препятствует созданию наноструктур германия размером до 10 нм на поверхности кремния.

Построена расширенная модель образования оксида кремния через промежуточные адсорбционные состояния. Выведено размерное соотношение между скоростью роста оксида, давлением кислорода и размером зародыша критического кластера, с помощью которого определены зависимости размера зародыша от давления кислорода и температуры кремния на основе измеренных скоростей роста.

Установлено, что граница между областями образования оксида и травления кремния кислородом в координатах давления кислорода и температуры кремния имеет две ветви. Наличие двух ветвей свидетельствует о том, что зарождение кластеров оксида требует более высокого давления кислорода, чем давление, необходимое для роста уже образованных кластеров.

Установлен механизм образования трёхмерных островков германия на оксидированных поверхностях кремния, в котором рост начинается с реакции одиночного атома германия с поверхностью. Параметры процесса диффузии и реакции атомов германия с поверхностью обеспечивают 12 2 образование массива островков плотностью ~ 2 х 10 см" независимо от условий осаждения германия.

Обнаружено, что осаждение атомов германия на оксидированную поверхность кремния в зависимости от температуры приводит либо к образованию массива трёхмерных островков на слое оксида, либо к эпитаксиальному росту трёхмерных островков на участках чистой поверхности кремния, возникающих в результате разложения слоя оксида с образованием летучих продуктов реакции молекул 810 и ОеО.

Показано, что условия для создания массива трёхмерных эпитаксиальных островков кремния появляются в результате образования участков чистого кремния на оксидированной поверхности при разложении части оксида. При высоких температурах созданию островков способствует формирование энергетически выгодной структуры их боковых граней.

Определены условия непрерывного переноса атомов под действием сильного электрического поля в центр области взаимодействия между образцом и зондом СТМ. Выведено соотношение, связывающее скорость переноса с приложенным электрическим потенциалом и величиной эффективного дипольного момента атомов на поверхности. На основе данных кинетики переноса атомов проведена оценка эффективных зарядов на поверхностных атомах германия и кремния.

• Обнаружено влияние облучения внешним пучком электронов на взаимодействие зонда СТМ и образца кремния, покрытого слоем оксида. При облучении создаются условия для сближения образца и зонда до расстояний, при которых снижается барьер и изменяется направление переноса атомов между образцом и зондом.

Научная и практическая ценность работы состоит в создании комплексного подхода к экспериментальному исследованию и анализу поверхностных процессов при формировании плотных массивов и одиночных наноструктур моноатомных полупроводников размером 10 нм и менее. Полученные результаты показывают новые возможности создания структур германия и кремния с размерами, при которых их электронные свойства существенно изменяются благодаря квантоворазмерным эффектам.

Работа выполнена с использованием микроскопических, а также оптических методов исследования, дающих прямую информацию о состоянии морфологии поверхности в масштабе вплоть до размера отдельного атома и отражающих эволюцию поверхности на уровне сотых долей монослоя.

Использование высокочувствительных приборов сочеталось как с разработкой методик исследования, так и построением моделей поверхностных процессов для описания полученных экспериментальных результатов.

Использовался единый подход к описанию процесса формирования наноструктур посредством анализа таких стадий, как зародышеобразование, поверхностная диффузия и реакции осаждённых атомов с поверхностью подложки и зародившихся наноструктур, а также факторов, оказывающих стимулирующее влияние на образование наноструктур при внешнем воздействии.

С помощью такого подхода были получены результаты, имеющие важное практическое значение:

Найден способ выращивания островков германия полусферической формы с базовым размером до 10 нм и высокой плотностью массива 2 х Ю12 см"2 на основе использования оксидированной поверхности кремния. При плотности массива, имеющей практически постоянную величину в широком интервале условий роста, размер островков определяется только количеством осаждённого германия.

Определены условия и измерены скорости непрерывного переноса поверхностных атомов германия и кремния в центр взаимодействия между образцом и зондом СТМ. Показано, что данный метод переноса атомов позволяет создавать индивидуальные наноструктуры, такие как трёхмерные островки и линии.

Обнаружен эффект воздействия внешнего пучка электронов на взаимодействие между образцом и зондом СТМ. Этот эффект даёт возможность создавать наноструктуры на оксидированных поверхностях кремния посредством переноса атомов с образца на зонд (и обратно), создавая, например, окна чистого кремния на оксидированной поверхности кремния.

Определены величины давления кислорода для газового травления поверхности кремния и для роста на ней оксида в области средних температур, реально используемых в сверхвысоковакуумных ростовых камерах. Эти данные позволяют выбрать оптимальные величины давления и температуры для создания однородных сверхтонких пленок оксида кремния.

Установлено наличие ограничения на создание островков германия размером менее 10 нм в основании при их росте на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова.

Найден способ выращивания трёхмерных островков кремния с базовым размером до 10 нм и предельно высокой плотностью массива на основе использования оксидированной поверхности кремния.

Островки германия и кремния размером до 10 нм и плотностью массива, превышающей 1012 см"2, не могут быть созданы другими известными методами.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения с общими выводами и содержит 313 страниц текста, включая 107 иллюстраций, 1 таблицу, 352 наименования списка цитируемой литературы.

Основные результаты диссертации изложены в следующих статьях:

1. Шкляев А. А. Исследование поверхностной самодиффузии по изменению профиля интенсивности рефлекса при дифракции медленных электронов / А. А. Шкляев, С. М. Репинский // ФТП. - 1980. - Т. 14, № 7. - С. 1300-1305.

2. Шкляев А. А. Эллипсометрические характеристики чистых поверхностей Si(320) при фазовых переходах / А. А. Шкляев, М. Р.Бакланов // Поверхность. - 1982. - № 1. - С. 96-98.

3. Бакланов М. Р. Критические условия при взаимодействии закиси азота с поверхностью кремния при низких давлениях / М. Р. Бакланов, В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. - 1986. - № 10. -С. 79-86.

4. Кручинин В. Н. Адсорбция моносилана на оксидированной поверхности кремния и начальные стадии роста слоев аморфного кремния / В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. - 1987. - № 3. -С. 60-66.

5. Baklanov М. R. Initial stages of the interaction of nitrous oxide and oxygen with the (100) silicon surface under low pressure / M. R. Baklanov, V. N. Kruchinin, S. M. Repinsky, A. A. Shklyaev // React. Solid. - 1989. - Vol. 7. - P. 1-18.

6. Kruchinin V. N. Monosilane adsorption and initial growth stages of silicon layers on the (100) and oxidized silicon surfaces. Ellipsometric investigation / V. N. Kruchinin, S. M. Repinsky, A. A. Shklyaev // Surf. Sci. - 1992. - Vol. 275. - P. 433-442.

7. Shklyaev A. A. Plasma-enhanced reactivity evaporated deposition of Si02 films / A. A. Shklyaev, A. S. Medvedev // Appl. Surf. Sci. - 1995. - Vol. 89. - P. 49-55.

8. Shklyaev A. A. Branching of critical conditions for Si(l 1 l)-7x7 oxidation / A. A. Shklyaev, T. Suzuki // Phys. Rev. Lett. - 1995. - Vol. 75, № 2. - P. 272-275.

9. Shklyaev A. A. Kinetics of initial oxidation of the Si(l 1 l)-7x7 surface near the critical conditions / A. A. Shklyaev, T. Suzuki // Surf. Sci. - 1996. - Vol. 357-358.-P. 729-732.

10. Shklyaev A. A. Initial reactive sticking coefficient of 02 on Si(lll)-7x7 at elevated temperatures / A. A. Shklyaev, T. Suzuki // Surf. Sci. - 1996. - Vol. 351.-P. 64-74.

11. Shklyaev A. A. Influence of growth conditions on subsequent submonolayer oxide decomposition on Si(lll) / A. A. Shklyaev, M. Aono, T. Suzuki // Phys. Rev. B. - 1996. - Vol. 54, № 15. - P. 10890-10895.

12. Interaction of 02 and N20 with Si during the early stages of oxide formation / Shklyaev A. A. // Fundamental Aspects of Ultrathin Dielectrics on Si-based Devices / Editors: E. Garfunkel, E. Gusev, A.Vul'. - Dordrecht/Boston/London: Kluwer academic publishers, 1997. - P. 277-287.

13. Shklyaev A. A. Nanometer-scale germanium islands on Si(lll) surface windows formed in an ultrathin silicon dioxide film / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 72, № 3. - P. 320-322.

14. Shklyaev A. A. Instability of two-dimensional layers in the Stranski-Krastanov growth mode of Ge on Si(lll) / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. - 1998. - Vol. 58, № 23. - P. 15647-15651.

15. Shklyaev A. A. Ge islands on Si(l 11) at coverages near the transition from two-dimensional to three-dimensional growth / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Surf. Sci. - 1998. - Vol. 416. - P. 192-199.

16. Shklyaev A. A. Critical oxide cluster size on Si(lll) / A. A. Shklyaev, M. Aono, T. Suzuki, // Surf. Sci. - 1999. - Vol. 423. - P. 61-69.

17. Shklyaev A. A. Formation of three-dimensional Si islands on Si(lll) with a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. - 1999. - Vol. 74. - P. 2140-2142.

18. Shklyaev A. A. Instability of 2D Ge layer near the transition to 3D islands on Si(l 11) / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Thin Solid Films. - 1999. -Vol. 343-344.-P. 532-536.

19. Shklyaev A. A. Effect of tunneling current on the growth of silicon islands on Si(lll) surfaces with a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Surf. Sci. - 2000. - Vol. 447. - P. 149-155.

20. Shibata M. Observation and nucleation control of Ge nanoislands on Si(lll) surfaces using scanning reflection microscope / M. Shibata, A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // J. Electron Microscopy. - 2000. - Vol. 49(2). - P. 217-223.

21. Shklyaev A. A. High-density ultrasmall epitaxial Ge islands on Si(l 11) surfaces with a Si02 coverage / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 62, № 3. - P. 1540-1543.

22. Shklyaev A. A. Formation of Ge nanoislands using a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // J. Appl. Phys. - 2000. -Vol. 88, №3.-P. 1397-1400.

23. Shklyaev A. A. Kinetics of tip-induced island growth on Si(l 11) with a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2000. - Vol. 18, № 5. - P. 2339-2343.

24. Shklyaev A. A. Continuous transfer of Ge by the tip of a scanning tunneling microscope for formation of lines / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2001. -Vol. 19, № l.-P. 103-106.

25. Kolobov A. V. Local structure of Ge nanoislands on Si(lll) surfaces with a Si02 coverage / A. V. Kolobov, A. A. Shklyaev, H. Oyanagi, P.JFons, S. Yamasaki, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. - 2001. - Vol. 78, № 17. - P. 25632565.

26. Yasuda T. Optical anisotropy of oxidized Si(001) surfaces and its oscillation in the layer-by-layer oxidation process / T. Yasuda, S. Yamasaki, M. Nishizawa, N. Miyata, A. Shklyaev, M. Ichikawa, T. Matsudo, T. Ohta // Phys. Rev. Lett. -2001. - Vol. 87, № 3. - P. 037403-1—4.

27.Shklyaev A. A. Electron-beam initiated transfer of Ge from Ge islands on SiC>2 surfaces to the tip of a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa//Jpn. J. Appl. Phys. -2001. - Vol. 40, Part 1, № 5A. - P. 3370-3374.

28. Shklyaev A. A. Three-dimensional Si islands on Si(100) surfaces / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. - 2002. - Vol. 65. - P. 045307-1—6.

29. Shklyaev A. A. Effect of interfaces on quantum confinement in Ge dots grown on Si surfaces with a SiC>2 coverage / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Surf. Sci. -2002.-Vol. 514.-P. 19-26.

30. Shklyaev A. A. Visible photoluminescence of Ge dots embedded in Si/SiC>2 matrices / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 80, № 8.-P. 1432-1434.

31. Matsudo T. Observation of oscillating behavior in the reflectance difference spectra of oxidized Si(001) surfaces / T. Matsudo, T. Ohta, T. Yasuda, M. Nishizawa, N. Miyata, S. Yamasaki, A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // J. Appl. Phys. - 2002. - Vol. 91, № 6. - P. 3637-3643.

32. Kolobov A. V. Effect of the interface on the local structure of Ge~Si nanostructures / A. V. Kolobov, H. Oyanagi, K. Brunner, G. Abstreiter, Y. Maeda, A. A. Shklyaev, S. Yamasaki, M. Ichikawa, K. Tanaka // J. Vac. Sci. Technol. A. - 2002. - Vol. 20. - P. 1116-1119.

33. Kolobov A. V. Local structure of Ge/Si nanostructures: Uniqueness of XAFS spectroscopy // A. V. Kolobov, H. Oyanagi, A. Frenkel, I. Robinson, J. Cross, S. Wei, K. Brunner, G. Abstreiter, Y. Maeda, A. Shklyaev, M. Ichikawa, S. Yamasaki, K. Tanaka // Nucl. Instr. and Meth. B. - 2003. - Vol. 199. - P. 174178.

34. Shklyaev A. A. Surface morphology of three-dimensional Si islands on Si(001) surfaces / A. A. Shklyaev, V. Zielasek // Surf. Sci. - 2003. - Vol. 541. - P. 234241.

35. Shklyaev A. A. Photoluminescence of Ge/Si structures grown on oxidized Si surfaces / A. A. Shklyaev S. Nobuki, S. Uchida, Y. Nakamura, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett.-2006.-Vol. 88.-P. 121919-1-3.

36. Shklyaev A. A. Single and Highly Dense Germanium/Silicon Nanostructures / A.A. Shklyaev, M. Ichikawa // Handbook of Semiconductor Nanostructures and Nanodevices, Vol. 1 / edited by A. A. Balandin, K. L. Wang. - California: American Scientific Publishers, 2006. - Chapter 8. - P. 337-387.

37. Shklyaev A. A. Nanostructures on oxidized Si surfaces fabricated with the scanning tunneling microscope tip under electron beam irradiation / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2006. - Vol. 24. - P. 739743.

38. Шкляев А. А. Создание наноструктур германия и кремния с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа / А. А. Шкляев, М. Ичикава // Успехи Физических Наук. - 2006. - Т. 176, № 9. - С. 913-930.

39. Formation of Si and Ge nanostructures at given points by using surface microscopy and ultrathin Si02 film technology / M. Ichikawa, A. Shklyaev // Nanoscience and technology. Lateral alignment of epitaxial quantum dots / edited by O. G. Schmidt. - Berlin: Springer, 2007. - P. 569-588.

40. Shklyaev A. A. Influence of growth and annealing conditions on photoluminescence of Ge/Si layers grown on oxidized Si surfaces / A. A. Shklyaev, S. -P. Cho, Y. Nakamura, N. Tanaka, M. Ichikawa // J. Phys.: Condens. Matter. - 2007. - Vol. 19. - P. 136004-1-8.

41. Shklyaev A. A. Photoluminescence of Si layers grown on oxidized Si surfaces / A. A. Shklyaev, Y. Nakamura, M. Ichikawa // J. Appl. Phys. - 2007. - Vol. 101. -P. 033532-1-5.

Заключение

На основе полученных в данной работе результатов можно сделать следующие общие выводы:

1. Установлено, что созданию трёхмерных островков размером до 10 нм при росте германия на поверхности кремния по механизму Странского-Крастанова препятствует необходимость осаждения избыточного количества германия, требуемое для начала зарождения островков. Этот избыточный германий в виде слоя адатомов и части смачивающего слоя поглощается островками после их зарождения.

2. Показано, что одиночные наноструктуры германия и кремния формируются на поверхности образца в центре воздействия зонда СТМ в результате направленного переноса поверхностных атомов, вызванного взаимодействием электрического поля, созданного зондом СТМ, с эффективными дипольными моментами поверхностных атомов. Выведено соотношение между параметрами процесса, которое позволяет проводить оценку дипольных моментов на основе измерения скоростей переноса атомов.

3. Обнаружено, что наноструктуры в слоях германия на поверхностях оксида кремния создаются с помощью зонда СТМ при облучении внешним электронным пучком области взаимодействия зонда и образца. Облучение создаёт условия для изменения направления и уменьшения барьера для переноса атомов между зондом и образцом.

4. Показано, что при низких давлениях кислорода и повышенных температурах образца кремния оксидирование происходит через стадию зарождения кластеров оксида. Выведено соотношение между параметрами процесса оксидирования, с помощью которого определены зависимости размера зародыша кластера от давления кислорода и температуры кремния.

5. Установлено, что граница, отделяющая область газового травления кремния кислородом от области роста оксида на его поверхности, раздваивается. Обе ветви показывают минимально необходимое давление кислорода: одна

- для зарождения оксида на чистой поверхности кремния, другая - для роста уже образованных островков.

6. Установлено, что рост германия на оксидированной поверхности кремния начинается в результате реакции отдельных атомов германия с оксидом кремния и приводит к созданию трёхмерных островков размером до 10 нм и предельно высокой плотностью массива 2 х 1012 см"2.

7. Обнаружено, что при осаждении германия при повышенных температурах на оксидированную поверхность кремния трёхмерные островки растут эпитаксиально по отношению к кристаллической подложке кремния. Условия для эпитаксиального роста возникают в результате распада части слоя оксида кремния при его взаимодействии с германием на начальной стадии осаждения.

8. Установлено, что трёхмерные островки округлой формы с предельно высокой плотностью массива образуются при осаждении кремния на оксидированную поверхность кремния. Условия для образования пирамидальных островков возникают при появлении участков чистого кремния благодаря сублимации молекул 8Ю при высоких температурах.

9. Показано, что соотношения между скоростями поверхностных реакций определяют условия формирования наноструктур германия и кремния размером до 10 нм, при этом роль упругих напряжений не является существенной.

В качестве общей оценки полученных результатов можно привести следующие факты:

1. Два результата данной работы, а именно: (1) селективный рост наноостровков германия на месте положения окон кремния, изготовленных с помощью сканирующего электронного микроскопа в плёнках 8Ю2 и (2) создание наноструктур в слое германия на диэлектрических поверхностях оксида кремния с помощью острия СТМ, используя эффект облучения внешним электронным пучком на взаимодействие между остриём СТМ и образцом, зачислены в основные достижения десятилетнего проекта

Объединенного исследовательского центра нанотехнологий (The Joint Research Center for Atom Technology, JRCAT) г. Цукуба (Япония) (in the brochure: Atom Technology Project, Major Achievements (FY1992-FY2001), Ed. by T. Takeyama et al., Printed in Japan, 2001, p.9 and p. 10).

2. Разработанный нами метод создания трёхмерных островков германия и

12 кремния размером до 10 нм и предельно высокой плотностью выше 10 см" 2, основанный на использовании оксидирования поверхности кремния, принят за основу нового проекта (начиная с ноября 2002 г.), директором которого назначен профессор Токийского университета М. Ичикава. Финансирует проект Агентство науки и технологии Японии (The Japan Science and Technology Agency). Кроме лаборатории профессора M. Ичикава, в данный проект вовлечены также лаборатории профессоров С. Хасегава (электрофизические исследования) и К. Маеда (изучение излучательных свойств квантовых точек германия и кремния) из Токийского университета, а также лаборатория профессора X. Танака (исследования структур с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения) из Университета г. Нагоя. Данный метод, использующий оксидированные поверхности кремния для получения наноструктур, применяется в ИФП СО РАН и в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН, а также в лабораториях нескольких европейских стран.

3. Разработанные методики использования метода оптической генерации вторичных гармоник для исследования поверхностных процессов используются в настоящее время в исследовательской группе доктора наук Т.Сузуки в Институте физических и химических исследований (The Institute of Physical and Chemical Research). Полученные результаты получили высокую оценку в научной литературе. Так, например, профессор Г. Люпке в своей обзорной статье пишет: "Shklyaev and Suzuki were able to determine . Their experiments on . are beautiful examples for the application of SHG for in situ studies of surface reactions in harsh environments." (G. Liipke, Surf. Sci. Rep., 1999, v.35, p.95).

Личный вклад автора в выполнении настоящей работы:

1. Леденцов H. Н. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры (Обзор) / Н. Н. Леденцов, В. М. Устинов, В. А. Щукин, П.

2. С. Копьев, Ж. И. Алферов, Д. Бимберг // ФТП. 1998. - Т. 32, № 46. - С. 385-410.

3. Fukuda М. Optical Semiconductor Devices. New York: Wiley, 1999. - 422 p.

4. Bimberg D. Quantum dot heterostructures / D. Bimberg, M. Grundmann, N. N. Ledentsov. Toronto: John Wiley & Sons, 2001. - 328 p.

5. Zrenner A. A close look on single quantum dots // J. Appl. Phys. 2000. - Vol. 112, N 18.-P. 7790-7798.

6. Moriarty P. Nanostructured materials // Rep. Prog. Phys. 2001. - Vol. 64. - P. 297-381.

7. Кукушкин C.A. Процессы конденсации тонких плёнок / С.А. Кукушкин, А. В. Осипов//УФН.- 1998.-Т. 168, № 10.-С. 1083-1116.

8. Brunner К. Si/Ge nanostructures // Rep. Prog. Phys. 2002. - Vol. 65. - P. 27-72.

9. Mo Y. M. Kinetic pathway in Stranski-Krastanov growth of Ge on Si(001) / Y. M. Mo, D. E. Savage, B. S. Swartzentruber, M. G. Lagally // Phys. Rev. Lett. 1990. -Vol. 65.-P. 1020-1023.

10. Medeiros-Ribeiro G. Shape transition of germanium nanocrystals on a silicon (001) surface from pyramids to domes / G. Medeiros-Ribeiro, A. M. Bratkovski, Т. I. Kamins, D. A. A. Ohlberg, R. S. Williams // Science. 1998. - Vol. 279. -P. 353-355.

11. Shchukin V. A. Spontaneous ordering of nanostructures on crystal surfaces / V. A. Shchukin, D. Bimberg // Reviews Mod. Phys. 1999. - Vol. 71, N. 4. - P. 1125-1171.

12. Schmidt O. G. Formation of carbon-induced germanium dots / O. G. Schmidt, C. Lange, K. Eberl, O. Kienzle, F. Ernst // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71. - P. 2340-2342.

13. Peng C. S. Optical properties of Ge self-organized quantum dots in Si / C. S. Peng, Q. Huang, W. Q. Cheng, J. M. Zhou, Y. H. Zhang, Т. T. Sheng, С. H. Tung // Phys. Rev. B. 1998. - Vol. 57. - P. 8805-8808.

14. Wakayama Y. Stabilization and fine control of Ge dot structure on Si(100) by С cover layer / Y. Wakayama, L. V. Sokolov, N. Zakharov, P. Werner, U. Gosele // J. Appl. Phys. 2003. - Vol. 93, N. 1. - P. 765-767.

15. Lyo I. -W. Field-induced nanometer- to atomic-scale manipulation of silicon surfaces with the STM /1. -W. Lyo, Ph. Avouris // Science. 1991. - Vol. 253. -P. 173-176.

16. Sailing С. T. Fabrication of atomic-scale structures on Si(001) surfaces / С. T. Sailing, M. G. Lagally // Science. 1994. - Vol. 265. - P. 502-506.

17. Tsong T.T. Effects of an electric-field in atomic manipulations // Phys. Rev. B. -1991.-Vol. 44.-P. 13703-13710.

18. Avouris Ph. Manipulation of matter at the atomic and Molecular levels // Acc. Chem. Res. 1995. - V. 28. - P. 95-102.

19. Лифшиц В. Г. Процессы на поверхности твёрдых тел/ В. Г. Лифшиц, С. М. Репинский. Владивосток: Дальнаука, 2003. - 576 с.

20. Venables J. A. Surface studies in a UHV field-emission gun scanning electron-microscope / J. A. Venables, A. P. Jassen, P. Akhter, J. Derrien, C. J. Harland // J. Microsc.(Oxford). 1980. - Vol. 118. - P. 351-1965.

21. Osakabe N. Reflection electron microscopy of clean and gold deposited (111) silicon surfaces / N. Osakabe, Y. Tanishiro, K. Yagi, G. Honjo // Surface Sci. -1980.-Vol. 97.-P. 393-408.

22. Yagi К. Reflection electron microscopy // J. Appl. Cryst. 1987. - Vol. 20. part 3.-P. 147-160.

23. Takayanagi K. Surface structures observed by high-resolution UHV electron microscopy at atomic level / K. Takayanagi, Y. Tanishiro, K. Kobayashi, K. Akiyama, K. Yagi // Japan. J. Appl. Phys. 1987. - Vol. 26. - P. L957-L960.

24. Латышев А. В. Аномальное поведение моноатомных ступеней при структурном переходе (1х1)<=>(7х7) на атомно-чистой поверхности кремния (111) / А. В. Латышев, А. Л. Асеев, С. И. Стенин // Письма в ЖЭТФ. 1988. - Т. 49. Вып. 9. - С. 448-450.

25. Latyshev А. V. Transfrnations on clean Si(lll) stepped surfaces during sublimation / A. V. Latyshev, A. L. Aseev, A. B. Krasilinikov, S. I. Stenin // Surf. Sci. 1989. - Vol. 213. - P. 157-169.

26. Латышев А. В. Атомные ступени на поверхности кремния в процессах сублимации, эпитаксии и фазовых переходов. Новосибирск: Докторская диссертация, 1996. - 400 с.

27. Bennett P. Summary Abstract: Domain structure of the Si(lll) 2><1 surface studied by reflection electron microscopy / P. Bennett, H. Ou, G. Elibol, J. M. Cowley // J. Vacuum Sci. Technol. A. 1985. - Vol. 3, Iss.3. - P. 1634-1635.

28. Cowley J. M. Surface energies and surface structure of small crystals studied by use of a stem instrument // Surface Sci. 1982. - Vol. 114, Iss.2-3. - P. 587-606.

29. Ichikawa M. Micro-probe reflection high-energy electron diffraction technique: I. Determination of crystallographic orientations of polycrystal-silicon surfaces / M. Ichikawa, K. Hayakawa // Japan. J. Appl. Phys. 1982. - Vol. 21. - P. 145153.

30. Ichikawa M. Observation of Si(lll) and gold-deposited Si(lll) surfaces using micro-probe reflection high-energy electron diffraction / M. Ichikawa, T. Doi, K. Hayakawa//Surface Sci.- 1985.-Vol. 159, Iss. l.-P. 133-148.

31. Ichikawa M. Observation of Si(lll) surface topography changes during Si molecular beam epitaxial growth using microprobe reflection high-energy electron diffraction / M. Ichikawa, T. Doi // Appl. Phys. Lett. 1987. - Vol. 50, Iss. 17.-P. 1141-1143.

32. Fujita S. Obsevation of oxide/Si(001)-interface during layer-by-layer oxidation by scanning reflection electron microscopy / S. Fujita, H. Watanabe, S. Maruno, M. Ichikawa, T. Kawamura // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71. - P. 885-887.

33. Watanabe H. Kinetics of initial layer-by-layer oxidation / H. Watanabe, K. Kato, T. Uda, K. Fujita, M. Ichikawa, T. Kawamura, K. Terakura // Phys. Rev. Lett. -1998.-Vol. 80.-P. 345-348.

34. Kato K. Chemisorption of a single oxygen molecule on the Si(100) surface: Initial oxidation mechanisms / K. Kato, T. Uda // Phys. Rev. B. 2000. - Vol. 62. -P. 15978-15988.

35. Binnig G. Scanning tunneling microscopy—from birth to adolescence / G. Binnig, H. Rohrer // Rev. Mod. Phys. 1987. - Vol. 59. - P. 615-625.

36. Binnig G. Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy / G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel // Phys. Rev. Lett. 1982. - Vol. 49. - P. 57-61.

37. Hansma P. K. Scanning tunneling microscopy / P. K. Hansma, J. Tersoff // J. Appl. Phys. 1987. - Vol. 61. - P. R1-R24.

38. Chen C. J. Introduction to Scanning Tunneling Microscopy. New York: Oxford University Press, 1993. - 472 p.

39. Kubby J. A. Scanning tunneling microscopy of semiconductor surfaces / J. A. Kubby, J. J. Boland // Surf. Sci. Rep. 1996. - Vol. 26. - P. 61-204.

40. Briggs G. A. D. STM experiment and atomic modeling hand in hand: individual molecules on semiconductor surfaces / G. A. D. Briggs, A. J. Fisher // Surf. Sci. Rep.-1999.-Vol. 33.-P. 1-81.

41. Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: theory, techniques, and application / Editor D. A. Bonnell. New York: Wiley-VCH Publishers, 2001. -493 p.

42. Kittel C. Introduction to Solid State Physics, 6th Ed. / New York: John Wiley&Sons, 1996. Chapter 7. -P. 173-196.

43. Simmons J.G. Generalized formula for electric tunnel effect between similar electrodes separated by a thin insulating film // J. Appl. Phys. 1963. - Vol. 34. -P. 1793-1803.

44. Coombs J. H. Properties of vacuum tunneling currents anomalous barrier heights / J. H. Coombs, J. B. Pethica // IBM J. Res. Develop. - 1986. - Vol. 30, Iss. 5.-P. 455-459.

45. Mamin H. J. Contamination-mediated deformation of graphite by the scanning tunneling microscope / H. J. Mamin, E. Ganz, D. W. Abraham, R. E. Thomson, J. Clarke // Phys. Rev. B. 1986. - Vol. 34. - P. 9015-9018.

46. Gwo S. Site-selective imaging in scanning tunneling microscopy of graphite: The nature of site asymmetry / S. Gwo, C. K. Shih // Phys. Rev. B. 1993. - Vol. 47. -P. 13059-13062.

47. Garcia N. Model Theory for Scanning Tunneling Microscopy: Application to Au(110) (1 x 2) /N. Garcia, C. Ocal, F. Flores // Phys. Rev. Lett. 1983. - Vol. 50.-P. 2002-2005.

48. Lang N. D. Resistance of a one-atom contact in the scanning tunneling microscope // Phys. Rev. B. 1987. - Vol. 36. - P. 8173-8176.

49. Lang N. D. Theory of a single-atom point source for electrons / N. D. Lang, A. Yacoby, Y. Imry // Phys. Rev. Lett. 1989. - Vol. 63. - P. 1499-1502.

50. Tersoff J. Theory of scanning tunneling microscopy // Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: theory, techniques, and application / Edited by D. A. Bonne 11. New York: Wiley-VCH Publishers, 2001. - Chapter 3. - P. 43-57.

51. Tersoff J. Theory of the scanning tunneling microscope / J. Tersoff, D. R. Hamann // Phys. Rev. B. 1985. - Vol. 31. - P. 805-813.

52. Tromp R. M. Atomic and electronic contributions to Si(lll)-(7 x 7) scanning-tunneling-microscopy images / R. M. Tromp, R. J. Hamers, J. E. Demuth // Phys. Rev. B.- 1986. -Vol. 34.-P. 1388-1391.

53. Takayanagi K. Structural analysis of Si(ll l)-7*7 by UHV-transmission electron diffraction and microscopy / K. Takayanagi, Y. Tanishiro, M. Takahashi, S. Takahashi // J. Vac. Sci. Technol. A. 1985. - Vol. 3, Iss. 3. - P. 1502-1506.

54. Maruno S. A combined apparatus of scanning reflection electron microscope and scanning tunneling microscope / S. Maruno, H. Nakahara, S. Fujita, H. Watanabe, Y. Kusumi, M. Ichikawa // Rev. Sci. Instrum. 1997. - Vol. 68. - P. 116-119.

55. Ichikawa M. Crystallographic analysis and observation of surface micro-areas using microprobe reflection high-energy electron diffraction // Mater. Sci. Rep. -1989.-Vol. 4.-P. 147-192.

56. Miki K. RHEED observation of lattice relaxation during Ge/Si(001) heteroepitaxy / K. Miki, K. Sakamoto, T. Sakamoto // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1989. - Vol. 148. - P. 323-328.

57. Shen Y. R. The Principles of Nonlinear Optics. New York : Wiley&sons, 1984. -563 p.

58. Liipke G. Characterization of semiconductor interfaces by second-harmonic generation // Surf. Sci. Rep. 1999. - Vol. 35. - P. 75-161.

59. Aspnes D. E. Anisotropics in the Above—Band-Gap Optical Spectra of Cubic Semiconductors / D. E. Aspnes, A. A. Studna // Phys. Rev. Lett. 1985. - Vol. 54.-P. 1956-1959.

60. Chen C. K. Surface-Enhanced Second-Harmonic Generation / C. K. Chen, A. R. B. de Castro, Y. R. Shen // Phys. Rev. Lett. 1983. - Vol. 46. - P. 145-148.

61. Shen Y.R. Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation // Nature. 1989. - Vol. 337. - P. 519-525.

62. Heinz T. F. Second-order nonlinear optical effects at surfaces and interfaces // Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena / Eds. H. -E. Ponath, G. Stegeman. Amsterdam: Elsevier, 1991. - Chap. 5. - P. 353.

63. Heinz T. F. Study of symmetry and disordering of Si(lll)-7><7 surfaces by optical second harmonic generation / T. F. Heinz, M. M. T. Loy, W. A. Thompson // J. Vac. Sci. Technol. B. 1985. - Vol. 3, Iss. 5. - P. 1467-1472.

64. Reider G. A. Desorption kinetics of hydrogen from the Si(l 11)7x7 surface / G. A. Reider, U. Hofer, T. F. Heinz // J. Chem. Phys. 1991. Vol. 94, Iss. 5. - P. 4080-4083.

65. Hofer U. Desorption of hydrogen from Si(l 00)2 x 1 at low coverages: The influence of pi -bonded dimers on the kinetics / U. Hofer, L. Li, T. F. Heinz // Phys. Rev. B. 1992. - Vol. 45. - P. 9485-9488.

66. Bratu P. Kinetics of oxygen dissociation on Si(l 11)7 x 7 investigated with optical second-harmonic generation / P. Bratu, K. L. Kompa, U. Hofer // Phys. Rev. B. 1994. - Vol. 49. - P. 14070-14073.

67. Azzam R. M. A. Ellipsometry and polarized light / R. M. A. Azzam, N. M. Bashara. Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1977. - 529 p.

68. Ржанов А. В. Основы эллипсометрии / А. В. Ржанов, К. К. Свиташев, А. И. Семененко и др. Новосибирск: Наука, 1979. - 422 с.

69. Швец В. А. Метод эллипсометрии в науке и технике / В. А. Швец, С. В. Рыхлицкий // Автометрия. 1997. № 1. - С. 5-23.

70. Бакланов М. Р. Исследование адсорбции закиси азота и кислорода на поверхности Si(100) методом эллипсометрии / М. Р. Бакланов, В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. 1984. - № 11.-С.89-94.

71. Бакланов М. Р. Эллипсометрическое исследование оксидирования кремния при низких давлениях кислорода / М. Р. Бакланов, В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. 1986. - № 8. - С. 101-107.

72. Baklanov М. R. Initial stages of the interaction of nitrous oxide and oxygen with the (100) silicon surface under low pressure / M. R. Baklanov, V. N. Kruchinin, S. M. Repinsky, A. A. Shklyaev // React. Solid. 1989. - Vol. 7. - P. 1-18.

73. Бакланов M. P. Критические условия при взаимодействии закиси азота с поверхностью кремния при низких давлениях / М. Р. Бакланов, В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. 1986. - № 10. -С. 79-86.

74. Кручинин В. Н. Эллипсометрическое исследование адсорбции моносилана на кремнии / В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. 1986. - № 9. - С. 65-71.

75. Кручинин В. Н. Адсорбция моносилана на оксидированной поверхности кремния и начальные стадии роста слоев аморфного кремния / В. Н. Кручинин, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Поверхность. 1987. - № 3. -С. 60-66.

76. Kruchinin V. N. Monosilane adsorption and initial growth stages of silicon layers on the (100) and oxidized silicon surfaces. Ellipsometric investigation / V. N. Kruchinin, S. M. Repinsky, A. A. Shklyaev // Surf. Sci. 1992. - Vol. 275. - P. 433-442.

77. Олыпанецкий Б. 3. О фазовых переходах на поверхностях германия и кремния / Б. 3. Олыпанецкий, С. М. Репинский, А. А. Шкляев // Письма в ЖЭТФ. 1977. - Т. 25. вып. 4. - С. 195-197.

78. Olshanetsky В. Z. LEED studies of vicinal surfaces of silicon / B. Z. Olshanetsky, Shklyaev A. A. // Surf. Sci. 1979. - Vol. 82. - P. 445-452.

79. Олыпанецкий Б. 3. Фазовые переходы на чистых поверхностях (320) кремния / Б. 3. Олыпанецкий, А. А. Шкляев // ЖЭТФ. 1981. - Т. 81, вып. 1. -С. 361-367.

80. Olshanetsky В. Z. Structures of clean and nickel contaminating high Muller index surfaces of silicon / В. Z. Olshanetsky, A. E. Solovyov, A. E. Dolbak, A. A. Maslov // Surf. Sci. - 1994. - Vol. 306, Iss. 3. - P. 327-341.

81. Семененко JI. В. Некоторые проблемы физики и химии поверхности полупроводников / Л. В. Семененко, К. К. Свиташев, А. И. Семененко. -Новосибирск: Наука, 1972. С. 114-180.

82. Тягай В. А. Электроотражение света в полупроводниках / В. А. Тягай, О. В. Снитко. Киев: Наук, думка, 1980. - 304 с.

83. Басс Ф. Г., Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. Ф. Г. Басс, И. М. Фукс / М.: Наука, 1972. 424 с.

84. Asai M. Heteropitaxial growth of Ge films on the Si(100)-2 * 1 surface / M. Asai, H. Ueba, C. Tatsuyama // J. Appl. Phys. 1985. - Vol. 58. - P. 2577-2585.

85. Marée P. M. J. Thin epitaxial Ge-Si(l 11) films: study and control of morphology / P. M. J. Marée, К. Nakagawa, F. M. Mulders, J. F. Van der Veen, K. L. Kavanagh // Surf. Sci. 1987. - Vol. 191. - P. 305-328.

86. Eaglesham D. J. Dislocation-free Stranski-Krastanow growth of Ge on Si(100) / D. J. Eaglesham, M. Cerullo // Phys. Rev. Lett. 1990. - Vol. 64. - P. 19431946.

87. Mo Y. -W. Growth and equilibrium structures in the epitaxy of Si on Si(001) / Y. -W. Mo, B. S. Swartzentruber, R. Kariotis, M. B. Webb, M. G. Lagally // Phys. Rev. Lett. 1989. - Vol. 63. - P. 2393-2396.

88. Köhler U. Strained-layer growth and islanding of germanium on Si(lll)-(7 x 7) studied with STM / U. Köhler, O. Jusko, G. Pietsch, B. Müller, M. Henzler // Surf. Sei.- 1991.-Vol. 248.-P. 321-331.

89. Snyder C. W. Effect of strain on surface morphology in highly strained InGaAs films / C. W. Snyder, B. G. Orr, D. Kessler, L. M. Sander // Phys. Rev. Lett. -1991. Vol. 66. - P. 3032-3035.

90. LeGoues F. K. In situ TEM study of the growth of Ge on Si(lll) / F. K. LeGoues, M. Hammar, M. C. Reuter, R. M. Tromp // Surf. Sei. 1996. - Vol. 349.-P. 249-266.

91. Leonard D. Direct formation of quantum-sized dots from uniform coherent islands of InGaAs on GaAs surfaces / D. Leonard, M. Krishnamurthy, C. M. Reaves, S. P. Denbaars, P. M. Petroff// Appl. Phys. Lett. 1993. - Vol. 63. - P. 3203-3205.

92. Xie Q. Vertically self-organized InAs quantum box islands on GaAs(100) / Q. Xie, A. Madhukar, P. Chen, N. P. Kobayashi // Phys. Rev. Lett. 1995. - Vol. 75.-P. 2542-2545.

93. Tersoff J. Self-Organization in growth of quantum dot superlattices / J. Tersoff, C. Teichert, M. G. Lagally // Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 76. - P. 1675-1678.

94. Voigtländer B. Simultaneous molecular beam epitaxy growth and scanning tunneling microscopy imaging during Ge/Si epitaxy / B. Voigtländer, A.Zinner // Appl. Phys. Lett. 1993. - Vol. 63. - P. 3055-3057.

95. Goryll M. Size distribution of Ge islands grown on Si(001) / M. Goryll, L. Vescan, K. Schmidt, S. Mesters, H. Ltith, K. Szot // Appl. Phys. Lett. 1997. -Vol. 71.-P. 410-412.

96. Yakimov A. I. Conductance oscillations in Ge/Si heterostructures containing quantum dots / A. I. Yakimov, V. A. Markov, A. V. Dvurechenskii, Pchelyakov O. P. // J. Phys.: Condens. Matter. 1994. - Vol. 6. - P. 2573-2582.

97. Omi H. Self-assembled Ge nanowires grown on Si(113) / H. Omi, T. Ogino // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71. - P. 2163-2165.

98. Tomitori M. Layered heteroepitaxial growth of germanium on Si(015) observed by scanning tunneling microscopy / M. Tomitori, K. Watanabe, M. Kobayashi, F. Iwawaki, O. Nishikawa// Surf. Sci. 1994. - Vol. 301. - P. 214-222.

99. Ogino T. Desing of Si surfaces for self-assembled nano architecture / T.Ogino, Y. Homma, Y. Kobayashi, H. Hibino, K. Prabhakaran, K. Sumitomo, H. Omi, S. Sizuki, T. Yamashita, D. J. Bottomley, F. Ling, A. Kaneko // Surf. Sci. 2002. -Vol. 514.-P. 1-9.

100. Kamins Т. I. Lithographic positioning of self-assembled Ge islands on Si(001) / Т. I. Kamins, R. S. Williams // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71. - P. 12011203.

101. Jin G. Control of the arrangement of self-organized Ge dots on patterned Si(001) substrates / G. Jin, J. L. Liu, Y. H. Luo, K. L. Wang // Thin Solid Films. -2000.-Vol. 369.-P. 49-54.

102. Шкляев А. А. Исследование поверхностной самодиффузии по изменению профиля интенсивности рефлекса при дифракции медленных электронов / А. А. Шкляев, С. М. Репинский // Физика и Техника Полупроводников. -1980.-Т. 14, №7.-С. 1300-1305.

103. Shklyaev A. A. Nanometer-scale germanium islands on Si(lll) surface windows formed in an ultrathin silicon dioxide film / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol. 72, № 3. - P. 320-322.

104. Shklyaev A. A. Instability of two-dimensional layers in the Stranski-Krastanov growth mode of Ge on Si(l 11) / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Phys. Rev. B.- 1998.-Vol. 58, №23.-P. 15647-15651.

105. Shklyaev A. A. Ge islands on Si(l 11) at coverages near the transition from two-dimensional to three-dimensional growth / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Surf. Sci. 1998. - Vol. 416. - P. 192-199.

106. Shklyaev A. A. Instability of 2D Ge layer near the transition to 3D islands on Si(l 11) / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Thin Solid Films. 1999. -Vol. 343-344.-P. 532-536.

107. Shibata M. Observation and nucleation control of Ge nanoislands on Si(lll) surfaces using scanning reflection microscope / M. Shibata, A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // J. Electron Microscopy. 2000. - Vol. 49(2). - P. 217-223.

108. Thin film and growth theories: a conformation with experiment / S. Stoyanov, D. Kashchiev // Current Topic in Materials Science / edited by E. Kaldis. -Amsterdam: North-Holland, 1981. Vol. 7. -P. 69-138.

109. Venables J. A. Atomic processes in crystal growth // Surf. Sci. 1994. - Vol. 299/300.-P. 798-817.

110. Zuo J. -K. Growth and coalescence in submonolayer homoepitaxy on Cu(100) studied with high-resolution low-energy electron diffraction / J. -K. Zuo, J. F. Wendelken, H. Dürr, C. -L. Liu // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol. 72. - P. 30643067.

111. Stroscio J. A. Scaling of diffusion-mediated island growth in iron-on-iron homoepitaxy / J. A. Stroscio, D. T. Pierce // Phys. Rev. B. 1994. - Vol. 49. - P. 8522-8525.

112. Amar J. G. Kinetics of submonolayer and multilayer epitaxial growth / J. G. Amar, F. Family // Thin Solid Films. 1996. - Vol. 272. - P. 208-222.

113. Markov I. Surface energies from the transition from step-flow growth to two-dimensional nucleation in metal homoepitaxy // Phys. Rev. B. 1997. - Vol. 56. -P. 12544-12552.

114. Selloni A. Reconstraction and phase transitions at semiconductor surface: Ge(l 11) / A. Selloni, N. Takeuchi, E. Tosatti // Surf. Sei. 1995. - Vol. 331-333. -P. 995-1001.

115. Allen F.G. Field emission from silicon and germanium; field desorption and surface migration // J. Phys. Chem. Sol. 1961. - Vol. 19. - P. 87-88.

116. Arthur J.R., Jr. Surface structure and surface migration of germanium by field emission microscopy // J. Phys. Chem. Sol. 1964. - Vol. 25. - P. 583-586.

117. Spencer B. J. Equilibrium shape and properties of epitaxially strained islands / B. J. Spencer, J. Tersoff//Phys. Rev. Lett. 1997. - Vol. 79. - P. 4858-4861.

118. LeGoues F. K. Strain-relief mechanism in surfactant-grown epitaxial germanium films on Si(l 11) / F. K. LeGoues, M. Horn-von Hoegen, M. Copel, R. M. Tromp // Phys. Rev. B. 1991. - Vol. 44. - P. 12894-12902.

119. Minoda H. In situ TEM observations of surfactant-mediated epitaxy: Growth of Ge on an Si(lll) surface mediated by In / H. Minoda, Y. Tanishiro, N. Yamamoto, K. Yagi // Surf. Sei. 1996. - Vol. 358. - P. 418-421.

120. Zinke-Allmang M. Clustering on surfaces / M. Zinke-Allmang, L. C. Feldman, M. H. Grabow // Surf. Sei. Rep. 1992. - Vol. 16. - P. 377-463.

121. Болховитянов Ю. Б. Кремний-германиевые эпитаксиальные плёнки: физические основы получения напряжённых и полностью релаксированных гетероструктур / Ю. Б. Болховитянов, О. П. Пчеляков, С. И. Чикичев // УФН -2001.-Т. 171.-С. 689-715.

122. Deelman P. W. AFM and RHEED study of Ge islanding on Si(l 11) and Si(100) / P. W. Deelman, T. Thundat, L. J. Schwalter // Appl. Surf. Sci. 1996. - Vol. 104/105.-P. 510-515.

123. Gossman H. -J. The influence of reconstruction on epitaxial growth: Ge on Si(100)-(2 x 1) and Si(lll)-(7 x 7) / H. -J. Gossman, L. C. Feldman, W. M. Gibson//Surf. Sci.- 1985.-Vol. 155.-P. 413-431.

124. Hammar M. In situ ultrahigh vacuum transmission electron microscopy studies of hetero-epitaxial growth I. Si(001)/Ge / M. Hammar, F. K. LeGoues, J. Tersoff, M. C. Reuter, R. M. Tromp // Surf. Sci. 1996. - Vol. 349. - P. 129-144.

125. Becker R. S. Tunneling images of the 5 x 5 surface reconstruction on Ge-Si(lll) / R. S. Becker, J. A. Golovchenko, B. S. Swartzentruber // Phys. Rev. B.- 1985. Vol. 32. - P. 8455-8457.

126. Kajiyama K. Reconstructions and phase transitions of Ge on the Si(l 11)7 x 7 surface / K. Kajiyama, Y. Tanishiro, K. Takayanagi // Surf. Sci. 1989. - Vol. 222.-P. 38-46.

127. Latyshev A. V. UHV REM study of the anti-band structure on the vicinal Si(lll) surface under heating by a direct electric current / A. V. Latyshev, A. L. Aseev, A. B. Krasilinikov // Surf. Sci. 1994. - Vol. 311. - P. 395-403.

128. Krishnamurthy M. Microstructural evolution during the heteroepitaxy of Ge on vicinal Si(100) / M. Krishnamurthy, J. S. Drucker, J. A. Venables / J. Appl. Phys.- 1991. Vol. 69. - P. 6461-6471.

129. Fujita S. Nanostructure fabrication using the selective Thermal desorption of Si02 induced by electron beams / S. Fujita, S. Maruno, H. Watanabe, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 69. - P. 638-640.

130. Fujita S. Nanofabrication using selective thermal desorption of SiCVSi induced by electron beams / S. Fujita, S. Maruno, H. Watanabe, M. Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. A. 1997. - Vol. 15. - P. 1493-1498.

131. Watanabe H. Selective thermal decomposition of ultrathin silicon oxide layers induced by electron-stimulated oxygen desorption / H. Watanabe, S. Fujita, S. Maruno, K. Fujita, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71. - P. 10381040.

132. Miyata N. Thermal decomposition of an ultrathin Si oxide layer around a Si(001)-(2 x 1) window / N. Miyata, H. Watanabe, M. Ichikawa // Phys. Rev. Lett.-2000.-Vol. 84.-P. 1043-1046.

133. Stroscio J. A. Atomic and molecular manipulation with the scanning tunneling microscope / J. A. Stroscio, D. M. Eigler // Science. 1991. - Vol. 254. - P. 1319-1326.

134. Uchida H. Site-specific measurement of adatom binding-energy differences by atom extraction with the STM / H. Uchida, D. Huang, F. Grey, M. Aono // Phys. Rev. Lett. 1993. - Vol. 70. - P. 2040-2043.

135. Kobayashi A. Formation of nanometer-scale grooves in silicon with a scanning tunneling microscope / A. Kobayashi, F. Grey, R. S. Williams, M. Aono // Science. 1993. - Vol. 259. - P. 1724-1726.

136. Dujardin G. Vertical manipulation of individual atoms by a direct STM tip-surface contact on Ge(lll) / G. Dujardin, A. Mayne, O. Robert, F. Rose, C. Joachim, H. Tang // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol. 80, No.14. - P. 3085-3088.

137. Ichimiya A. Relaxation of nanostructures on the Si(l 11)(7 x 7) surface by high temperature scanning tunneling microscopy / A. Ichimiya, Y. Tanaka, K. Hayashi // Surf. Rev. Lett. 1998. - Vol. 5, No 3&4. - P. 821-832.

138. Shklyaev A. A. Formation of three-dimensional Si islands on Si(lll) with a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol. 74. - P. 2140-2142.

139. Shklyaev A. A. Effect of tunneling current on the growth of silicon islands on Si(lll) surfaces with a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Surf. Sci. 2000. - Vol. 447. - P. 149-155.

140. Shklyaev A. A. Formation of Ge nanoislands using a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // J. Appl. Phys. 2000. -Vol. 88, №3.-P. 1397-1400.

141. Shklyaev A. A. Kinetics of tip-induced island growth on Si(lll) with a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. B. 2000. - Vol. 18, № 5. - P. 2339-2343.

142. Shklyaev A. A. Continuous transfer of Ge by the tip of a scanning tunneling microscope for formation of lines / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. B.-2001.-Vol. 19, № l.-P. 103-106.

143. Shklyaev A. A. Electron-beam initiated transfer of Ge from Ge islands on Si02 surfaces to the tip of a scanning tunneling microscope / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Jpn. J. Appl. Phys. 2001. - Vol. 40, Part 1, № 5A. - P. 3370-3374.

144. Shklyaev A. A. Nanostructures on oxidized Si surfaces fabricated with the scanning tunneling microscope tip under electron beam irradiation / A. A. Shklyaev, M.Ichikawa // J. Vac. Sci. Technol. B. 2006. - Vol. 24. - P. 739-743.

145. Шкляев А. А. Создание наноструктур германия и кремния с помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа / А. А. Шкляев, М. Ичикава // УФН. 2006. - Т. 176, № 9. - С. 913-930.

146. Chang С. S. Field evaporatio between a gold tip and a gold surface in the scanning tunneling microscope configuration / C. S. Chang, W. B. Su, Т. T. Tsong // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol. 72, No. 4. - P. 574-577.

147. Heike S. Nanoneedle formation on silicon(lll) surface using a scanning tunneling microscope / S. Heike, T. Hashizume, Y. Wada // J. Appl. Phys. 1996. -Vol. 80.-P. 4182-4188.

148. Eigler D. M. An atomic switch realized with the scanning tunneling microscope / D. M. Eigler, C. P. Lutz, W. E. Rudge // Nature (London). 1991. - Vol. 352. -P. 600-603.

149. Tsong Т. T. Direct observation of directional walk of single adatoms and adatom polarizability / Т. T. Tsong, G. Kellogg // Phys. Rev. B. 1975. - Vol. 12.-P. 1343-1353.

150. Eigler D. M. Positioning single atoms with a scanning tunneling microscope / D. M. Eigler, E. K. Schweizer // Nature (London). 1990. - Vol. 344. - P. 524526.

151. Kandel D. Microscopic theory of electromigration on semiconductor surfaces / D. Kandel, E. Kaxiras // Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 76. - P. 1114-1117.

152. Binning G. Scanning tunneling microscopy / G. Binning, H. Rohrer// Surf. Sci. 1983. - Vol. 126. - P. 236-244.

153. Fu E. S. The effective charge in surface electromigration / E. S. Fu, D. -J. Liu, M. D. Johnson, J. D. Weeks, E. D. Williams // Surf. Sci. 1997. - Vol. 385. - P. 259-269.

154. Whitman L. J. Manipulation of adsorbed atoms and cration of new structures on room-temperature surfaces with a scanning tunneling microscope / L. J. Whitman, J. A. Stroscio, R. A. Dragoset, R. J. Celotta // Science. 1991. - Vol. 251. - P. 1206-1210.

155. Heskett D. Correlation of alkali metal-induced work function changes on semiconductor and metal-surfaces / D. Heskett, T. M. Wong, A. J. Smith, W. R. Graham, N. J. DiNardo, E. W. Plummer // J. Vac. Sci. Technol. B. 1989. - Vol. 7.-P. 915-918.

156. Lyubinetsky I. Two mechanisms of scanning tunneling microscopy assisted nanostructure formation using precursor molecules / I. Lyubinetsky, S. Mezhenny, W. J. Choyke, and J. T. Yates Jr. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. -Vol. 17.-P. 1445-1451.

157. Becker R. S. Atomic-scale surface modifications using a tunneling microscope / R. S. Becker, J. A. Golovchenko, B. S. Swartzentruber // Nature (London). -1987.-Vol. 325.-P. 419-421.

158. Ma Z. L. Atomic-scale modification on Si(lll)7 x 7 surfaces / Z. L. Ma, N. Liu, W. B. Zhao, Q. J. Gu, X. Ge, Z. Q. Xue, S. J. Pang // J. Vac. Sci. Technol. B. 1995.-Vol. 13.-P. 1212-1215.

159. Shibata M. Nanometer-scale Si selective epitaxial growth on Si surface windows in ultrathin oxide films fabricated using scanning tunneling microscopy / M. Shibata, Y. Nitta, K. Fujita, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol. 73.-P. 2179-2181.

160. Chen T. -C. A1 nucleation on monohydride and Bare Si(001) surfaces: Atomic scale pattering / T. -C. Chen, C. Wang, J. R. Tucker // Phys. Rev. Lett. 1997. -Vol. 78.-P. 1271-1274.

161. Shklyaev A. A. Kinetics of initial oxidation of the Si(l 1 l)-7x7 surface near the critical conditions / A. A. Shklyaev, T. Suzuki // Surf. Sci. 1996. - Vol. 357-358.-P. 729-732.

162. Shklyaev A. A. Initial reactive sticking coefficient of 02 on Si(lll)-7x7 at elevated temperatures / A. A. Shklyaev, T. Suzuki // Surf. Sci. 1996. - Vol. 351. -P. 64-74.

163. Shklyaev A. A. Critical oxide cluster size on Si(lll) / A. A. Shklyaev, M. Aono, T. Suzuki // Surf. Sci. 1999. - Vol. 423. - P. 61-69.

164. Schlier R. E. Structure and adsorption characteristics of clean surfaces of germanium and silicon / R. E. Schlier, H. E. Farnsworth // J. Chem. Phys. 1959. -Vol. 30.-P. 917-926.

165. Carosella C. A. Oxygen sticking coefficients on clean (111) silicon surfaces / C. A. Carosella, J. Comas // Surf. Sci. 1969. - Vol. 15. - P. 303-312.

166. Rovida G. Measurements of oxygen adsorption on Si(l 11) surfaces by LEED / G. Rovida, E. Zanazzi, E. Ferroni // Surf. Sci. 1969. - Vol. 14. - P. 93-102.

167. Kirby R.E. Electron beam induced effects on gas adsorption utilizing auger electron spectroscopy: Co and 02 on Si: I. Adsorption studies / R. E. Kirby, D. Lichtman // Surf. Sci. 1974. - Vol. 41. - P. 447-466.

168. Guichar G. M. Structure dependent oxidation of clean Si(lll) surfaces / G. M. Guichar, C. A. Sebenner, G. A. Garry, M. Balkanski // Surf. Sci. 1976. - Vol. 58.-P. 374-378.

169. Wierenga P. E. Reflectometric study of dangling-bond surface states and oxygen adsorption on the clean Si(lll)7 x 7 surface / P. E. Wierenga, A. van Silfhout, M. J. Sparnaay // Surf. Sci. 1979. - Vol. 87. - P. 43-52.

170. Morgen P. Oxygen adsorption on Si(lll) in different modifications: 7 x 7, 1 x 1; Ni, and sputtered / P. Morgen, W. Wurth, E. Umbach // Surf. Sci. 1985. -Vol. 152-153.-P. 1086-1095.

171. Gupta P. Oxidation kinetics of Si(l 11) 7 x 7 in the submonolayer regime / P. Gupta, C. H. Mak, P. A. Coon, S. M. George // Phys. Rev. B. 1989. - Vol. 40. -P. 7739-7749.

172. Hofer U. Initial stages of oxygen adsorption on Si(lll). II. The molecular precursor / U. Hofer, P. Morgen, W. Wurth, E. Umbach // Phys. Rev. B. 1989. -Vol. 40.-P. 1130-1145.

173. Engel T. The interaction of molecular and atomic oxygen with Si(100) and Si(l 11)//Surf. Sci. Rep. 1993. - Vol. 18. - P. 91-144.

174. Memmert U. Comparison between Si(100) and Si(lll) in the reaction with oxygen at high temperatures / U. Memmert, M. L. Yu // Surf Sci. Lett. — 1991. — Vol. 245. P. L185-L189.

175. Lander J. J. Low voltage electron diffraction study of the oxidation and reduction of silicon / J. J. Lander, J. Morrison // J. Appl. Phys. 1962. - Vol. 33. -P. 2089-2092.

176. R. E. Walkup R. E. In situ measurements of SiO(g) production during dry oxidation of crystalline silicon / R. E. Walkup, S. I. Raider // Appl. Phys. Lett. -1988.-Vol. 53.-P. 888-890.

177. King D. A. Reaction-mechanism in chemisorption kinetics nitrogen on (100) plane of tungsten / D. A. King, M. G.Wells // Proc. R. Soc. London, Ser. A. -1974. - Vol. 339. - P. 245-269.

178. Schell-Sorokin A. J. Low temperature oxidation of silicon (111)7x7 surfaces / A. J. Schell-Sorokin, J. E. Demuth // Surf. Sci. 1985. - Vol. 157. - P. 273-296.

179. Miyake T. Molecular-beam study of stickig of oxygen on Si(100) / T.Miyake, S. Soeki, H. Kato, T. Nakamura, A. Namiki, H. Kamba, T. Suzaki // Phys. Rev. B.-1990.-Vol. 42.-P. 11801-11807.

180. Ibach H. Vibrational study of the initial stages of the oxidation of Si(lll) and Si(100) surfaces / H. Ibach, H. D. Bruchmann, H. Wagner // Appl. Phys. A. -1982.-Vol. 29.-P. 113-124.

181. Hofer U. Metastable molecular precursor for the dissociative adsorption of oxygen on Si(l 11) / P. Morgen, W. Wurth, E. Umbach // Phys. Rev. Lett. 1985. -Vol. 55.-P. 2979-2982.

182. Avouris Ph. Atom-resolved surface chemistry: The early steps of Si(ll l)-7><7 oxidation / Ph. Avouris, I. -W. Lyo, F. Bozso // J. Vac. Sci. Technol. B. 1991. -Vol. 9. - P. 424-430.

183. Schubert B. A theoretical study of the initial stages of Si(l 11)—7><7 oxidation. I. The molecular precursor / B. Schubert, Ph. Avouris, R. Hoffman // J. Chem. Phys. 1993.-Vol. 98.-P. 7593-7605.

184. Silvestre C. Observation of a metastable precursor for adsorption of oxygen on Si(l 11) and the activation energy for chemisorption / C. Silvestre, M.Shayegan // Phys. Rev. B. 1988. - Vol. 37. - P. 10432-10435.

185. Goddard W. A. Ill The peroxy radical model for the chemisorption of O2 onto silicon surfaces / W. A. Goddard III, A. Redondo, T. C. McGill // Solid State Commun.-1976.-Vol. 18.-P. 981-984.

186. D'Evelyn M. P. Kinetics of the adsorption of O2 and of the desorption of SiO on Si(100) a molecular-beam, XPS, and ISS study / M. P. D'Evelyn, M. M. Nelson, T.Engel// Surf. Sci. - 1987. -Vol. 186.-P. 75-114.

187. Yu M. L. Real-time study of oxygen reaction on Si(100) / M. L. Yu, B. N. Eldridge // Phys. Rev. Lett. 1987. - Vol. 58. - P. 1691-1694.

188. Ohkubo K. SiO production from Si(100) and (111) surfaces by reaction with 02 beams / K. Ohkubo, Y. Igari, S. Tomoda, I. Kusunoki // Surf. Sci. 1992. - Vol. 260.-P. 44-52.

189. Engstrom J. R. The reaction of atomic oxygen with Si(100) and Si(lll). 1. Oxide decomposition, active oxidation and the transition to passive oxidation / J. R. Engstrom, D. J. Bonser, M. M. Nelson, T. Engel // Surf. Sci. 1991. - Vol. 256.-P. 317-343.

190. Seiple J. Elevated temperature oxidation and etching of the Si(lll) 7 x 7 surface observed with scanning tunneling microscopy / J. Seiple, J. Pecquet, Z. Meng, J. P. Pelz // J. Vac. Sci. Technol. A. 1993.-Vol. 11.-P. 1649-1653.

191. Feltz A. High temperature scanning tunneling microscopy studies on the interaction of 02 with Si(l 1l)-(7*7) surface / A. Feltz, U. Memmert, RJ.Behm // Surf. Sci. 1994. - Vol. 314. - P. 34-56.

192. Matsui F. Reinterpretation of the molecular 02 chemisorbate in the initial oxidation of the Si(l 11)7 x 7 surface / F. Matsui, H. W. Yeom, K. Amemiya, K. Tono, T. Ohta // Phys. Rev. Lett. 2000. - Vol. 85, No. 3. - P. 630-633.

193. Okuyama H. A metastable precursor in the oxidation of Si(lll)-(7 x 7) / H. Okuyama, T. Miki, T. Aruga, M. Nishijima // Jpn. J. Appl. Phys. 2002. - Vol. 41, No.l2B. -P. L1419-L1421.

194. Smith F. W. Reaction of oxygen with Si(l 11) and (100): Critical Conditions for the Growth of Si02 / F. W. Smith, G. Ghidini // J. Electrochem. Soc. 1982. -Vol. 129.-P. 1300-1306.

195. Shklyaev A. A. Branching of critical conditions for Si(lll)-7x7 oxidation / A. A. Shklyaev, T. Suzuki // Phys. Rev. Lett. 1995. - Vol. 75, № 2. - P. 272-275.

196. Tabe M. Initial stage of thermal oxidation of the Si(lll)-(7 x 7) surface / M. Tabe, T. T. Chiang, I. Lindau, and W. E. Spicer // Phys. Rev. B. 1986. - Vol. 34.-P. 2706-2717.

197. Ono Y. Scanning-tunneling-microscopy observation of thermal oxide growth on Si(l 11)7 x 7 surfaces / Y. Ono, M. Tabe, H. Kageshima// Phys. Rev. B. 1993. -Vol. 48.-P. 14291-14300.

198. Seiple J. V. Scanning tunneling microscopy study of oxide nucleation and oxidation-induced roughening at elevated temperatures on the Si(001)-(2 x 1) surface / J. V. Seiple, J. P. Pelz // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol. 73. - P. 9991002.

199. Borman V. D. Mechanism of submonolayer oxide formation on silicon surfaces upon thermal oxidation / V. D. Borman, E. P. Gusev, Yu. Yu. Lebedinski, V. I. Troyan // Phys. Rev. B. 1994. - Vol. 49. - P. 5415-5423.

200. Sakamoto K. Molecular precursor of oxygen on Si(lll)7 x 7 surface / S. Suto, W. Uchida // Surf. Sci. 1996. - Vol. 357-358. - P. 514-517.

201. Lothe J. Reconsideration of nucleation theory / J. Lothe and G. M. Pound // J. Chem. Phys. 1962. - Vol. 36. P. 2080-2085.

202. Walton D. Nucleation of vapor deposits // J. Chem. Phys. 1962. - Vol. 37. -P. 2182-2188.

203. Stowell M. J. Dependence of saturation nuclus density on deposition rate and substrate temperature in case о complete condensation // Philos. Mag. 1970. -Vol. 21.-P. 125-136.

204. Французов А. А. Масс-спектрометрическое исследование начальной стадии оксидирования кремния / А. А. Французов, Н. И. Макрушин // Журнал Технической Физики 1975. - Т. XLV. - С. 600-603.

205. Frantsuzov A. A. Growth of an oxide film on a clean silicon surface and the kinetics of its evaporation / A. A. Frantsuzov, N. I. Makrushin // Thin Solid Films. 1976. - Vol. 32. - P. 247-249.

206. Rubloff G. W. Defect microchemistry in Si02/Si structures // J. Vac. Sei. Technol. A. 1990.-Vol. 8.-P. 1857-1863.

207. Feltz F. A. Gas phase etching of Si(l 11)-(7X7) surfaces by oxygen observed by scanning tunneling microscopy / F. A. Feltz, M. Kulakov, H. E. Hessel, U. Memmert, R. J. Behn // J. Vac. Sei. Technol. B. 1993. - Vol. 11. - P. 19551961.

208. Shklyaev A. A. Influence of growth conditions on subsequent submonolayer oxide decomposition on Si(lll) / A. A. Shklyaev, M. Aono, T. Suzuki // Phys. Rev. В.-1996.-Vol. 54, № 15.-P. 10890-10895.

209. Memmert U. Influence of the 7x7-1x1 phase transition on the sticking of oxygen on Si(l 11) / U. Memmert, M. L. Yu // Chem. Phys. Lett. 1989. - Vol. 164.-P. 552-556.

210. Шкляев А. А. Эллипсометрические характеристики чистых поверхностей Si(320) при фазовых переходах / А. А. Шкляев, М. Р. Бакланов // Поверхность. 1982. - № 1. - С. 96-98.

211. Wendelken J. F. Island morphology and adatom energy barriers during homoepitaxy on Cu(001) / J. F. Wendelken, H. Dürr, J. -K. Zuo // Surf. Sei. -1995. Vol. 328. - P. L527-L532.

212. Шкляев А. А. Метод осаждения плёнок двуокиси кремния // Авторское свидетельство СССР № 5980786, 22 марта 1987.

213. Шкляев А. А. Использование пучка SiO для осаждения плёнок Si02 в высоковакуумной установке / А. А. Шкляев, И. П. Петренко // Аморфные полупроводники и диэлектрики на основе кремния в электронике / ред. И. П. Коваленко. Одесса, 1989. - Р. 347-356.

214. Belousov 1.1. Charge transport in MOS-structures with low-temperature silicon dioxide films /1.1. Belousov, V. M. Efimov, S. P. Sinitsa, V. V. Voontsov, A. A. Shklyaev // phys. stat. (a). 1991. - Vol. 125. -P. 387-396.

215. Esaev D. G. Effect of hydrogen upon hot electron energy relaxation in Si02 and Si3N4 / D. G. Esaev, V. M. Efimov, A. A. Shklyaev // Thin Solid Films. 1992. -Vol. 221.-P. 160-165.

216. Shklyaev A. A. Plasma-enhanced reactivity evaporated deposition of Si02 films / A. A. Shklyaev, A. S. Medvedev // Appl. Surf. Sci. 1995. - Vol. 89. - P. 4955.

217. Sun Y. -K. Spatial inhomogeneity and void-growth kinetics in the decomposition of ultrathin oxide overlayers on Si(100) / Y. -K. Sun, D. J. Bonser, T. Engel // Phys. Rev. B. 1991. - Vol. 43. - P. 14309-14312.

218. Sun Y. -K. Thermal decomposition of ultrathin oxide layers on Si(100) / Y. -K. Sun, D. J. Bonser, T. Engel // J. Vac. Sci. Technol. A. 1992. - Vol. 10. - P. 2314-2321.

219. Watanabe K. A study of Si(l 11) surface oxidation by temperature programmed desorption / K. Watanabe, H. Hirayama // Surf. Sci. 1994. - Vol. 317. - P. L1125-L1128.

220. Nakamura K. G. Reactive scattering of 02 with the Si(l 11) surface: Resonance enhanced multiphoton ionization of SiO / K. G. Nakamura, M. Kitajima // J. Chem. Phys. 1995. - Vol. 102. - P. 8569-8573.

221. Tromp R. High-temperature Si02 decomposition at the Si02/Si interface / R. Tromp, G. W. Rubloff, P. Balk, F. K. LeGoues, E. J. Vanloenen // Phys. Rev. Lett. 1985.-Vol. 55.-P. 2332-2335.

222. Kobayashi Y. Scanning tunneling microscope study on mid-desorption stages of native oxides on Si(lll) / Y. Kobayashi, K. Sugii // J. Vac. Sci. Technol. B. -1991.-Vol. 9.-P. 748-751.

223. Oertel G. Growth of thin Si02 films on clean Si(lll) surfaces by low-pressure oxidation and their evaporation / G. Oertel, E. -H.Weber // Phys. Status. Solidi (a).- 1977.-Vol. 43.-P. 141-150.

224. Udagawa M. The initial stages of the thermal oxidation of Si(001)2 x 1 surface studied by scanning tunneling microscopy / M. Udagawa, M. Niwa, I. Sumita // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. - Vol. 32. - P. 282-285.

225. Lutz F. Substrate temperature dependence of the initial growth mode of Si02 on Si(100)-(2 x 1) exposed to 02: A photoemission study / F. Lutz, J. L. Bishoff, L. Kubler, D. Bolmont // Phys. Rev. B. 1989. - Vol. 40. - P. 10356-10361.

226. Van der Meulen YJ. Kinetics of Thermal growth of ultre-thin layers of Si02 on silicon. I. Experiment // J. Electrochem. Soc. 1972. - Vol. 119. - P. 530-534.

227. Hopper M. A. Thermal oxidation of silicon. In situ measurement of the growth rate using ellipsomentry / M. A. Hopper, R. A. Clark, L. Young // J. Electrochem. Soc.- 1975.-Vol. 122.-P. 1216-1222.

228. Kobayashi Y. Thermal clustering of very thin oxide formed on Si surfaces by N20/02 adsorption / Y. Kobayashi, K. Prabhakaran, T. Ogino // Surf. Sci. 1995. -Vol. 329.-P. 167-178.

229. Sakamoto K. Electron-stimulated desorption (ESD) of the 02/Si(lll) surface / K. Sakamoto, K. Nakatsuji, H. Daimon, T. Yonezawa, S. Suga // Surf. Sci. -1994.-Vol. 306.-P. 93-98.

230. Gelain C. Kinetics and mechanism of low-pressure, high-temperature oxidation of silicon II / C. Gelain, A. Cassuto, P.Le Goff// Oxid. Met. - 1971. - Vol. 3. -P. 139-152.

231. Tom H. W. K. Investigation of the Si(lll)-(7 x 7) surface by second-harmonic generation: oxidation and the effects of surface phosphorus / H. W. K. Tom, X. D. Zhu, Y. R. Shen, G. A. Somorjai // Surf. Sci. 1986. - Vol. 167. - P. 167-176.

232. Wong J. Nozzle beam deposition of Si02 films / J. Wong, T. -M. Lu, S. Mehta //J. Vac. Sci. Technol. B. 1985. - Vol. 3. - P. 453-456.

233. O'Leary M. J. Characterization of reactively evaporated SiOx thin films / M. J. O'Leary, J. H. Thomas III // J. Vac. Sci. Technol. A. 1987. - Vol. 5. - P. 106109.

234. Kubasche O. Silicon monoxide pressures due to reaction between solid silicon and silica / O. Kubasche, T. G. Chart // J. Chem. Thermodyn. 1974. - Vol. 6. -P. 467-476.

235. Wagner C. Passivity during the oxidation of silicon at elevated temperatures // J. Appl. Phys. 1958. - Vol. 29.-P. 1295-1297.

236. Averin D. V. Mesoscopic Phenomena in Solids / D. V. Averin, K. K. Likharev// edited by B. Altshuler et al. Amsterdam: Elsevier, 1991. -P. 173.

237. Shklyaev A. A. High-density ultrasmall epitaxial Ge islands on Si(lll) surfaces with a SiC>2 coverage / A. A. Shklyaev, M. Shibata, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. 2000.-Vol. 62, №3.-P. 1540-1543.

238. Kolobov A. V. Local structure of Ge nanoislands on Si(lll) surfaces with a SiC>2 coverage / A. V. Kolobov, A. A. Shklyaev, H. Oyanagi, P. Fons, S. Yamasaki, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol. 78, № 17. - P. 25632565.

239. Shklyaev A. A. Three-dimensional Si islands on Si(100) surfaces / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. 2002. - Vol. 65. - P. 045307-1-6.

240. Shklyaev A. A. Effect of interfaces on quantum confinement in Ge dots grown on Si surfaces with a SiC>2 coverage / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Surf. Sci. -2002.-Vol. 514.-P. 19-26.

241. Shklyaev A. A. Visible photoluminescence of Ge dots embedded in Si/SiC>2 matrices / A. A. Shklyaev, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 2002. - Vol. 80, № 8.-P. 1432-1434.

242. Kolobov A. V. Local structure of Ge/Si nanostructures: Uniqueness of XAFS spectroscopy / A. V. Kolobov, H. Oyanagi, A. Frenkel, I. Robinson, J. Cross, S. Wei, K. Brunner, G. Abstreiter, Y. Maeda, A. Shklyaev, M. Ichikawa, S.

243. Yamasaki, K. Tanaka // Nucl. Instr. and Meth. B. 2003. - Vol. 199. - P. 174178.

244. Shklyaev A. A. Surface morphology of three-dimensional Si islands on Si(001) surfaces / A. A. Shklyaev, V. Zielasek // Surf. Sci. 2003. - Vol. 541. - P. 234241.

245. Shklyaev A. A. Photo luminescence of Ge/Si structures grown on oxidized Si surfaces / A. A. Shklyaev, S. Nobuki, S. Uchida, Y. Nakamura, M. Ichikawa // Appl.Phys. Lett.-2006.-Vol. 88.-P. 121919-1-3.

246. Shklyaev A. A. Photoluminescence of Si layers grown on oxidized Si surfaces / A. A. Shklyaev, Y. Nakamura, M. Ichikawa // J. Appl. Phys. 2007: - Vol. 101. -P. 033532-1-5.

247. Schnittenhelm P. Photoluminescence study of the crossover from 2-dimensional to 3-dimensional growth for Ge on Si(100) / P. Schnittenhelm, M. Gail, J. Brunner, J. F. Nutzel, G. Abstreiter // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 67. - P. 1292-1294.

248. Chaparro S. A. Strain relief via trench formation in Ge/Si(100) islands / S. A. Chaparro, Y. Zhang, J. Drucker // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 76. - P. 35343536.

249. Horn-von Hoegen M. Surfactant-stabilized strained Ge cones on Si(001) / M. Horn-von Hoegen, A. Al Falou, B. H. Mtiller, U. Kôhler, L. Andersohn, B. Dahlheimer, M. Henzler // Phys. Rev. B. 1994. - Vol. 49. - P. 2637-2650.

250. Butz R. The influence of carbon on the surface morphology of Si(100) and on subsequent Ge island formation / R. Butz, H. Ltith // Thin Solid Films. 1998. -Vol. 336.-P. 69-72.

251. Kim J. Y. Growth temperature dependence on the formation of carbon-induced Ge quantum dots / J. Y. Kim, S. H. Ihm, J. H. Seok, С. H. Lee, Y. H. Lee, E. -K. Suh, H. J. Lee // Thin Solid Films. 2000. - Vol. 369. - P. 96-99.

252. Barski A. Epitaxial growth of germanium dots on Si(001) surface covered by a very thin silicon oxide layer / A. Barski, M. Derivaz, J. L. Rouviere, D. Buttard // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 77, N. 22. - P. 3541-3543.

253. Yakimov A. I. Stark effect in type-II Ge/Si quantum dots / A. I. Yakimov, A. V. Dvurechenskii, A. I. Nikiforov, В. B. Ulyanov, A. G. Milekhin, A. O. Govorov, S. Schulze, D. R. T. Zahn // Phys. Rev. B. 2003. - Vol. 67, N. 12. - P. 1253181-5.

254. Li Q. Selective growth of Ge on Si(100) through vias of SiC>2 nanotemplate using solid source molecular beam epitaxy / Q. Li, S. M. Han, S. R. Brueck, S. Hersee, Y. B. Jiang, H. Xu // Appl. Phys. Lett. 2003. - Vol. 83, N. 24. - P. 5032-5034.

255. Никифоров А. И. Рост и структура наноостровков Ge на атомарно-чистой поверхности окиси Si / А. И. Никифоров, В. В. Ульянов, О. П. Пчеляков, С. А. Тийс, А. Л. Гутаковский // ФТТ. 2004. - Т. 46, № 1. - С. 80-82.

256. Shimizu N. Reflection electron microscope study of the initial stages of oxidation of Si(lll)-7 x 7 surfaces / N. Shimizu, Y. Tanishiro, K. Kobayashi, K. Takayanagi, K. Yagi // Ultramicroscopy. 1985. - Vol. 18. - P. 453-461.

257. Kosolobov S. S. In situ study of the interaction of oxygen with the Si(lll) surface by ultrahigh-vacuum reflection electron microscopy / S. S. Kosolobov, A. L. Aseev, A. V. Latyshev // Semiconductors. 2001. - Vol. 35. - P. 1038-1044.

258. Frantsuzov A. A. Temperature dependence of oxidation rate in clean Ge(lll) / A. A. Frantsuzov, N. I. Makrushin // Surf. Sci. 1973. - Vol. 40. - P. 320-342.

259. Chambliss D. D. Nucleation with a critical cluster size of zero: Submonolayer Fe inclusions in Cu(100) / D. D. Chambliss, K. E. Johnson // Phys. Rev. B. -1994. Vol. 50. - P. 5012-5015.

260. Zinke-Allmang M. Phase separation on solid surfaces: nucleation, coarsening and coalescence kinetics // Thin Solid Films. 1999. - Vol. 346. - P. 1-68.

261. Heim K. R. Growth of nanometer-size metallic particles on CaF2(lll) / K. R. Heim, S. T. Coyle, G. G. Hembree, J. A. Venables, M. R. Scheinfein // J. Appl. Phys.- 1996.-Vol. 80.-P. 1161-1170.

262. Frankl D. R. Nucleation on substrates from the vapour phase / D. R. Frankl, J. A. Venables // Adv. Phys. 1970. - Vol. 19. - P. 409-457.

263. Campbell C. T. Ultrathin metal films and particles on oxide surfaces: structural, electronic and chemisorptive properties // Surf. Sci. Rep. 1997. - Vol. 27. - P. 1-111.

264. Fujita K. Nanoscale Si selective homoepitaxial growth observed by scanning tunneling microscopy / K. Fujita, H. Watanabe, M. Ichilawa // J. Cryst. Growth. -1998.-Vol. 188.-P. 197-204.

265. Sakamoto T. Intensity oscillations of reflection high-energy electron-diffraction during silicon molecular-beam epitaxial-growth / T. Sakamoto, N. J. Kawai, T. Nakagawa, K. Ohta, T. Kojima // Appl. Phys. Lett. 1985. - Vol. 47. - P. 617619.

266. Gossmann H. J. Delta Doping in Silicon / H. J. Gossmann, E. F. Schubert // CRC Crit. Rev. Solid State Mater. 1993. - Vol. 18. - P. 1-67.

267. Teichert C. Stress-induced self-organization of nanoscale structures in SiGe/si multiplayer films / C. Teichert, M. G. Lagally, L. J. Peticolas, J. C. Bean, J . Tersoff// Phys. Rev. B. 1996. - Vol. 53. - P. 16334-16337.

268. Dorsch W. Strain-induced island scaling during Sii.xGex heteroepitaxy / W. Dorsch, H. P. Strunk, H. Wawra, G. Wagner, J. Groenen, R. Carles // Appl. Phys. Lett.- 1998.-Vol. 72.-P. 179-181.

269. Ehrlich G. Atomic view of surface self-diffusion: tungsten on tungsten / G. Ehrlich, F. G. Hudda // J. Chem. Phys. 1966. - Vol. 44. - P. 1039-1049.

270. Schwoebel R. L. Step motion on crystal surface // R. L. Schwoebel, E. J. Chipsey // J. Appl. Phys. 1966. - Vol. 37. - P. 3682-3686.

271. Schwoebel R.L., Step motion on crystal surface. II // J. Appl. Phys. 1969. -Vol. 40.-P. 614-618.

272. Olshanetsky B. Z. LEED studies of clean high Miller index surfaces of silicon / B. Z. Olshanetsky, V. I. Mashanov // Surf. Sci. 1981. - Vol. 111. - P. 414-428.

273. Vescan L. Facet investigation in selective epitaxial growth of Si and SiGe on (001) Si for optoelectronic devices / L. Vescan, K. Grimm, C. Dieker // J. Vac. Sci. Technol. B. 1998. - Vol. 16. - P. 1549-1554.

274. Shibata M. Facets formation of pyramidal Si nanocrystals selectively grown on Si(001) windows in ultrathin Si02 films / M. Shibata, Y. Nitta, K. Fujita, M. Ichkawa // J. Cryst. Growth. 2000. - Vol. 220. - P. 449-456.

275. Shibata M. Pyramidal Si nanocrystals with a quasiequilibrium shape selectively grown on Si(001) windows in ultrathin Si02 films / M. Shibata, Y. Nitta, K. Fujita, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. 2000. - Vol. 61. - P. 7499-7505.

276. Eaglesham D. J. Equilibrium shape of Si / D. J. Eaglesham, A. E. White, L. C. Feldman, N. Moriya, D. C. Jacobson // Phys. Rev. Lett. 1993. - Vol. 70. - P. 1643-1646.

277. Sudoh K. Kinetics of faceting driven by attractive step-step interactions on vicinal Si(l 13) / K. Sudoh, H. Iwasaki // Phys. Rev. Lett. 2001. - Vol. 87. - P. 216103-1-4.

278. Bermond J. M. The equilibrium shape of silicon / J. M. Bermond, J. J. Metois, X. Egea, F. Floret // Surf. Sci. 1995. - Vol. 330. - P. 48-60.

279. Ichimiya A. Quantitative measurements of thermal relaxation of isolated silicon hillocks and craters on the Si(lll)-(7x7) surface by scanning tunneling microscopy / A. Ichimiya, Y. Tanaka, K. Ishiyama // Phys. Rev. Lett. 1996. -Vol. 76.-P. 4721-4724.

280. Pavesi L. Optical gain in silicon nanocrystals / L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, F. Priolo // Nature (London). 2000. - Vol. 408. - P. 440444.

281. Saranin A. A. Formation of Si nanodots arrays on the oxidized Si(100) surface / A. A. Saranin, A. V. Zotov, V. G. Kotlyar, O. A. Utas, К. V. Ignatovich, Т. V. Kasyanova, Y. S. Park, W. J. Park // Appl. Surf. Sci. 2005. - Vol. 243. - P. 199-203.

282. Novikov А. V. Photoluminescence of Ge(Si)/Si(100) self-assembled islands in the near infra-red wavelength range / A. V. Novikov, D. N. Lobanov, A. N. Yablonsky, Yu. N. Drozdov, N. V. Vostokov, Z. F. Krasilnik // Physica E. -2003.-Vol. 16.-P. 467-472.

283. Fukatsu S. Phononless radiative recombination of indirect excitons in a Si/Ge type-II quantum dot / S. Fukatsu, H. Sunamura, Y. Shiraki, S. Komiyama // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 71. - P. 258-260.

284. Eberl K. Self-assembling SiGe and SiGeC nanostructures for light emitters and tunneling diodes / K. Eberl, O. G. Schmidt, R. Duschl, O. Kienzle, E. Ernst, Y. Rau // Thin Solid Films. 2000. - Vol. 369. - P. 33-38.

285. Двуреченский А. В. Квантовые точки 2 типа в системе Ge/Si / А. В. Двуреченский, А. И. Якимов //ФТП,-2001.-Т. 35,вып. 9.-С. 1143-1153.

286. Yakimov A. I. Interband absorption in charged Ge/Si type-II quantum dots / A. I. Yakimov, N. P. Stepina, A. V. Dvurechenskii, A. I. Nikiforov, A. V. Nenashev //Phys. Rev. B. 2001. - Vol. 63. - P. 045312-1-6.

287. Yam V. Effect of the bimodal size distribution on the optical properties of self-assembled Ge/Si(001) quantum dots / V. Yam, V. L. Thanh, U. Compagnon, U. Gennser, P. Boucaud, D. Debarre, D. Bouchier // Thin Solid Films. 2000. - Vol. 380.-P. 78-81.

288. Sunamura H. Island formation during growth of Ge on Si(100): A study using photoluminescence spectroscopy / H. Sunamura, N. Usami, Y. Shiraki, S. Fukatsu //Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 66. - P. 3024-3026.

289. Palange E. Atomic force microscopy and photoluminescence study of Ge layers and self-organized Ge quantum dots on Si(100) / E. Palange, G. Capellini, L. Di Gaspare, F. Evangelisti // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68. - P. 2982-2984.

290. Schmidt O. G. Effect of overgrowth temperature on the photoluminescence of Ge/Si islands / O. G. Schmidt, U. Denker, K. Eberl, O. Kienzle, F. Ernst // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 77. - P. 2509-2511.

291. Dunbar A. The effect of strain field seeding on the epitaxial growth of Ge islands on Si(001) / A. Dunbar, M. Halsall, P. Dawson, U. Bangert, M. Miura, Y. Shiraki // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol. 78. - P. 1658-1660.

292. Шамирзаев Т. С. Фотолюминесценция квантовых точек германия, выращенных в кремнии на субмонослое SiC>2 / Т. С. Шамирзаев, М. С.

293. Сексенбаев, К. С. Журавлев, А. И. Никифоров, В. В. Ульянов, О. П. Пчеляков // ФТТ. 2005. - Т. 47, № 1. - С. 80-82.

294. Dashiell M. W. Photoluminescence investigation of photonless radiative recombination and thermal-stability of germanium hut ckusters on silicon (001) / M. W. Dashiell, U. Denker, O. G. Schmidt // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol. 79. -P. 2261-2263.

295. Konle J. Self-assembled Ge-islands for photonic applications / J. Konle, H. Presting, H. Kibbel // Physica E (Amsterdam). 2003. - Vol. 16. - P. 596-601.

296. Дроздов H. А. Рекомбинационное излучение на дислокациях в кремнии / Н. А. Дроздов, А. А. Патрин, В. Д. Ткачев // Письма в ЖЭТФ. 1976. - Т, 23, № 11.-С. 651-653.

297. Kveder V. V. Dislocation-related electroluminescence at room temperature in plastically seformed silicon / V. V. Kveder, E. A. Steinman, S. A. Shevchenko, H. G. Grimmeiss //Phys. Rev. B. 1995. - Vol. 51. -P. 10520-10526.

298. Leoni E. Dislocation Luminescence in plastically deformed silicon crystals: effect of dislocation intersaction and oxygen decoration / E. Leoni, S. Binetti, B. Pichaud, S. Pizzini // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2004. - Vol. 27. - P. 123-127.

299. Kveder V. Silicom light-emitting diodes based on dislocation related luminescence / V. Kveder, M. Badylevich, W. Schroter, M. Seibt, E. Steinman, A. Izotov // phys. stat. sol. (a). 2005. - Vol. 202. - P. 901-910.

300. Kittler M. Silicon-based light emitters / M. Kittler, M. Reiche, T. Arguirov, W. Seifert, X. Yu // phys. stat. sol. (a). 2006. - Vol. 203. - P. 802-809.

301. Милехин А. Г. Резонансное комбинационное рассеяние света напряжёнными и срелаксированными Ge-квантовыми точками / А. Г.

302. Милехин, А. И. Никифоров, М. Ю. Ладанов, О. П. Пчеляков, Ш. Шульц, Д. Р. Т. Зан // ФТТ. 2004. - Т. 46, № 1. - С. 94-97.

303. Dvurechensky А. V. Molecular epitaxy and the electronic properties of Ge/Si heterosystems with quantum dots / A. V. Dvurechensky, A. I. Nikiforov, O. P. Pchelyakov, S. A. Teys, A. I. Yakimov // Low Temp. Phys. 2004. - Vol. 30. -P. 877-884.

304. Nakayama Y. Quantum regulation of Ge nanodot state by controlling barrier of the interface layer / Y. Nakayama, I. Matsuda, S. Hasegawa, M. Ichikawa // Appl. Phys. Lett. 2006. - Vol. 88. - P. 253102-1-3.

305. Konchenko A. Quantum confinement observed in Ge nanodots on an oxidized Si surface / A. Konchenko, Y. Nakayama, I. Matsuda, S. Hasegawa, Y. Nakamura, M. Ichikawa // Phys. Rev. B. 2006. - Vol. 73. - P. 113311-1-4.

306. Blumenau A. T. Dislocation related photoluminescence / A. T. Blumenau, R. Jones, S. Oberg, P. R. Briddon, T. Frauenheim // Phys. Rev. Lett. 2001. - Vol. 87.-P. 187404-1-4.

307. Castaldini A. Experimental evidence of dislocation related shallow states in p-type Si / A. Castaldini, D. Cavalcoli, A. Cavallini, S. Pizzini // Phys. Rev. Lett. -2005. Vol. 95. - P. 076401-1-4.

308. Liu F. Electronic and elastic properties of edge dislocation in Si / F. Liu, M. Mostoller, V. Milman, F. Chisholm, T. Kaplan // Phys. Rev. B. 1995. - Vol. 51. -P. 17192-17195.

309. Suezawa M. Dependence of Photoluminescence on Temperature in Dislocated Silicon Crystals / M. Suezawa, Y. Sasaki, K. Sumino // phys. stat. sol. (a). 1983. - Vol. 79.-P. 173-181.

310. Landsberg P. T. Radiative decay in compound semiconductors // Solid-State Electron. 1967. - Vol. 10. - P. 513-537.

311. Canham L. T. Silicon quantum wire array fabrication by elecrochemical and chemical dissolution of wafers // Appl. Phys. Lett. 1990. - Vol. 57. - P. 10461048.

312. Takagahara T. Theory of the quantum confinement effect on excitons in quantum dots of indirect-gap materials / T. Takagahara, K.Takeda // Phys. Rev. B.-1992.-Vol. 46.-P. 15578-15581.

313. Kovalev D. Optical Properties of Si Nanociystals / D. Kovalev, H. Heckler, G. Polisski, F. Koch // Phys. Status Solidi B. 1999. - Vol. 215. - P. 871-932.

314. Feng D. H. Quantum size effects on exciton states in indirect-gap quantum dots / D. H. Feng, Z. Z. Xu, T. Q. Jia, X. X. Li, S. Q. Gong // Phys. Rev. B. 2003. -Vol. 68.-P. 035334-1-7

315. Cullis A. G. The structural and luminescence properties of porous silicon / A. G. Cullis, L. T. Canham, P. D. J. Calcott // J. Appl. Phys. 1997. - Vol. 82. - P. 909-965.

316. Tsybeskov L. Nanocrystalline-silicon superlattice produced by controlled recrystallization / L. Tsybeskov, K. D. Hirschman, S. P. Duttagupta, M. Zacharias, P. M. Fauchet, J. P. McCaffrey, D. J. Lockwood // Appl. Phys. Lett. 1998. -Vol. 72.-P. 43-45.

317. Franzo G. Room-temperature elecroluminescence from Er-doped crystalline Si / G. Franzo, F. Priolo, S. Coffa, A. Polman, A. Camera//Appl. Phys. Lett. 1994. -Vol. 64.-P. 2235-2237.

318. Kenyon A. J. Erbium in silicon // Semicond. Sci. Technol. 2005. - Vol. 20. -P. R65-R84.

319. Takeoka S. Size-dependent near-infrared photoluminescence from Ge nanocrystals embedded in SiC>2 matrices / S. Takeoka, M. Fujii, S. Hayashi, K. Yamamoto // Phys. Rev. B. 1998. - Vol. 58. - P. 7921-7925.

320. Zhang D. Light-emission from thermally oxidized silicon nanopartcles / D. Zhang, R. M. Kolbas, P. D. Milewski, D. J. Lichtenwalner, A. I. Kingon, J. M. Zavada // Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol. 65. - P. 2684-2585.

321. Zhuravlev K. S. Mechanism of photoluminescence of Si nanocrystals fabricated in a Si02 matrix / K. S. Zhuravlev, A. M. Gilinsky, A. Yu. Kobitsky // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol. 73. - P. 2962-2964.

322. Wolkin M. V. Electronic states and luminescence in porous silicon quantum dots: The role of oxygen / M. V. Wolkin, J. Jorne, P. M. Fauchet, G. Allan, C. Delerue // Phys. Rev. Lett. 1999. - Vol. 82. - P. 197-200.

323. Nishikawa H. Oxygen-deficient centers and excess Si in buried oxide using photoluminescence spectroscopy / H. Nishikawa, R. E. Stahlbush, J. H. Stathis // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 60. - P. 15910-15918.

324. Nishikawa H. Defects in thermal oxide studied by photoluminescence spectroscopy / H. Nishikawa, J. H. Stathis, E. Cartier // Appl. Phys. Lett. 1999. -Vol. 75.-P. 1219-1221.