Резонансное и брэгговское рассеяние быстрых электронов от совершенных поверхностей InAs и GaAs в дифракции на отражение тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

>1 >ГБ О*

! 1 - АВГ 2110

Мансуров Владимир Геннадьевич

РЕЗОНАНСНОЕ И БРЭГГОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ

ОТ СОВЕРШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 1пАз И СаАз

/

В ДИФРАКЦИИ НА ОТРАЖЕНИЕ.

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск, 2000

Работа выполнена в Институте физики полупроводников Сибирского отделения Российской Академии Чвук

Научные "руководители: 'кандидат химических наук • Галиаык Ю.Г.

кандидат физико-мате-лагических наук Торопов А.И.

Официальные оппоненты: доктор физико-матех«атических наук

ПчелякоЕ Олег Петрович кандидат физико-математических наук Величко Александр Андреевич

Ведущая организация: Институт химии твердого тела и

механохимии СО РАК

Защита диссертации состоится ?у> ¿¿/¿>/¿,^1 2000 г. в 'часов на заседании диссертационного совета К 003.05.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте физики полупроводников по адресу: 630090, г.Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФП СО РАК.

Автореферат разослан « 3.5у, ¿/¿¿^иМ——_ 2000 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета д.ф.-м.н., профессор

А. В. Двуреченский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дифракция быстрых электронов в геометрии отражения частиц от поверхности твердого тела является одним из надёжных способов получения информации о строении поверхности. Этот метод стал стандартным инструментом для технологии и исследований в области молекулярно-лучевой эпитаксии и активно развивался вместе с МЛЭ, однако, до настоящего времени далеко не все возможности этого метода используются.

Одним из наиболее интересных явлений, известных в дифракции (ДЭНЭ,' ДЭВЭО) и отражательной электронной микроскопии (ОЭМ)', является резонансное рассеяние (РР) быстрых электронов кристаллической поверхностью. , Оно проявляется в резком увеличении'коэффициента отражения в определенных (вообще говоря не брэгговских) условиях наблюдения. Это явление связывают с распространением дифракционного пучка вдоль поверхности, поэтому для всех методик, использующих рассеяние электронов, наибольшая чувствительность к состоянию поверхности должна проявляться именно в резонансных условиях.

Несмотря на значительное число работ, посвященных исследованию резонансных явлений в дифракции, остается много нерешенных проблем. На сегодняшний день, одной из главных проблем является выяснение природы собственных состояний кристалла, участвующих в резонансном рассеянии электронов. Решение этой проблемы тормозится недостатком экспериментальных данных. Проблема особенно остро стоит в исследовании резонансного рассеяния для энергий электронов 5-15 кэВ. Этому диапазону энергий посвящено значительно меньше работ, чем более высоким энергиям, однако именно такие энергии широко используются в технологии МЛЭ.

Целью работы являлось: экспериментальное и теоретическое исследование процессов упругого (резонансного и брэгговского) рассеяния быстрых электронов поверхностью твердого тела на примере граней монокристаллов 1пАэ и СаАэ для получения дополнительной и более детальной информации из дифракционных данных о структуре поверхности и о происходящих на ней процессах.

Научная новизна работы.

1. Впервые обнаружены и исследованы резонансные эффекты и характерная структура сдвоенных резонансных парабол и колец в фоновой картине при дифракции электронов с энергией порядка 10 кэВ от различных граней InAs.

2. Получена экспериментальная информация о локализации электронов " при планарном и аксиальном каналировании.

3. Разработан оригинальный метод расчета стационарных состояний с использованием формализма матриц рассеяния. Спектр поперечного движения быстрого электрона при рассеянии от (111)A InAs подтверждает вывод о каналировании быстрого электрона вдоль поверхностной плоскости атомов.

. 4. Впервые обнаружены и исследованы новые двумерные упорядоченные фазы In на грани (111)A InAs: соразмерная (2x2)а и несоразмерная (0.77x0.77) и предложена структурная модель фазы (0.77x0.77) как плоскости (111) кристаллического In (ГЦК). Сопоставление эволюции изменений резонансных особенностей и брэгговских рефлексов при адсорбции In позволило идентифицировать новую фазу (2x2)а .

Научная и практическая ценность диссертационной работы заключается в следуюцем:

1. Разработан простой и эффективный метод получения атомарно-чистых и гладких поверхностей InAs. Продемонстрирована хорошая пассивация поверхности InAs в результате обработки в спиртовом растворе НС1 и высокая воспроизводимость получения атомарно-чистой и гладкой поверхности при низкотемпературном прогреве в СВВ условиях. Показано, что применение этой методики позволяет получать поверхности с характерным размером террас ~ 1000 А.

2. Получен новый экспериментальный материал по резонансному рассеянию в дифракции быстрых электронов на отражение, в частности, о локализации волнового поля при ..планарном и аксиальном каналировании, что до настоящего времени было предметом, в основном,-теоретического рассмотрения.

3. Показана возможность использования эффектов резонансного рассеяния для идентификации поверхностных упорядоченных фаз.

На защиту выносятся:

1. Методика получения атомарно-чистых поверхностей 1пАб и экспериментальные доказательства высокого структурного совершенства поверхностей 1пАз, полученных данной методикой.

2. Экспериментальное обнаружение и результаты исследования эффектов планарного и аксиального резонансного каналирования электронов с энергией 10 кэВ при дифракции на гранях (111) А, (001) и (110) 1пАэ. Экспериментальная информация о локализации электронов в резонансной волне, полученная путем исследования влияния различных факторов (а именно: реконструкции и морфологии поверхности, адсорбции чужеродных атомов на поверхность и температуры образца) на резонансные эффекты.

3. Метод и результаты расчета спектра состояний поперечного движения быстрого электрона в потенциале рассеяния 1пАз, метод разработан на основе формализма матриц рассеяния.

4. Экспериментальное обнаружение и исследование новых упорядоченных двумерных фаз 1п на поверхности (111)А 1пАб методом ДЭВЭО: соразмерной (2x2)а и несоразмерной (0.77x0.77), а также структурная модель фазы (0.77x0.77).

5. Модель осцилляций интенсивности зеркального рефлекса при эпитаксиальном росте, основанная на учете интерференции амплитуд отражения от поверхностного потенциала и брэгговского отражения от периодического потенциала кристалла.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах по проблеме «Роста и структуры полупроводниковых пленок и кристаллов» и на традиционных конкурсах научных работ ИФП СО РАН, на седьмом семинаре социалистических стран по электронной спектроскопии (Бургас, Болгария, 1988), на Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ленинград, 1990), на Международной конференции «Эмиссионная электроника, новые методы и технологии» (Ташкент, Узбекистан, 1997), на 4-той Российской конференции по физике полупроводников (Новосибирск, 1999)

Публикации. Материалы диссертации опубликованы - в 11 статьях и б тезисах докладов, список которых приведен в конце реферата.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем рг^боты 176 стр., включая 37 рисунков и 2 таблицы.

■ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 дан краткий обзор современных представлений о дифракции электронов в геометрии на отражение (ДЭВЭО) от поверхности кристалла. Рассмотрены условия Брэгга, построения Эзальда и Бриллюэна для одно-, двух- и трехмерного случаев, необходимые при последующем анализе геометрии

экспериментальных дифракционных картин.

При обсуждении интенсивностей дифракционных рефлексов основное внимание сосредоточено на динамической • теории дифракции, учитывающей многократное упругое рассеяние быстрого электрона в кристалле. Динамическая теория сводит описание дифракционных процессов к одноэлектронному уравнению Шредингера с определенными граничными условиями для волновой функции на поверхности кристалла. В качестве потенциала для такой задачи в настоящее время в большинстве случаев используется эффективный потенциал рассеяния на основе табличных данных Дойли и Торнера. Обычно ограничиваются конечным набором из п фурье-компонент в разложении потенциала и волновой функции (n-пучковое приближение). Затем такая задача решается численно.

Далее рассмотрен ряд моделей, предложенных для описания резонансного рассеяния электронов высоких энергий поверхностью твердого тела. Отмечено, что нет общепринятой точки зрения на природу собственных состояний твердого тела, принимающих участие в резонансном рассеянии.

В главе 2 рассмотрены вопросы, связанные с проведением экспериментов и экспериментальной техники. Описана методика подготовки образцов GaAs и InAs, состоящая из следующих основных этапов: обезжиривания, полирующего травления в растворе H2SO4: Н2О2: Н20, обработки поверхности спиртовым раствором НС1 в атмосфере чистого азота и последующего низкотемпературного прогрева в условиях сверхвысокого вакуума (СВВ). Обсуждается ряд технических аспектов метода ДЭВЭО. Экспериментальное исследование дифракционных процессов и структуры поверхности проводилось на сверхвысоковакуумной установке фирмы «Riber», оборудованной дифрактометром (энергия электронов 5-15 кэВ) и прецизионным манипулятором образца. Состав • поверхности исследовался методом Оже-электронной спектроскопии на спектрометре 09-ЮС-З с анализатором типа цилиндрическое "зеркало, и методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии на установке ESCALAB МК II фирмы Vacuum Generator (0.5м полусферический анализатор).

Глава 3 посвящена проблеме получения и характеризации атомарно-чистых поверхностей GaAs и InAs.

Экспериментально получены безкислородные поверхности GaAs и InAs после обработки в спиртовых растворах НС1.

Продемонстрирована пассивация поверхностей в результате - данной обработки, показана возможность удаления углеродных загрязнений при низкотемпературном прогреве в условиях сверхвысокого вакуума на примере поверхности (001)СаАз (рис.1). Показано, что наличие окислов на поверхности препятствует удалению углеродных загрязнений.

Рис.1 Оже-спектры поверхности СаАз(001) после обработки в спиртовом растворе НС1 (а) и после отжига при

температуре 400°С в условиях сверхвысокого вакуума (б) .

Для поверхности (111)А 1пАб проведено сравнение нескольких способов химической обработки. Для финишной обработки образцов перед загрузкой в вакуум использовались следукщие травители: КОК: Н202:Н20, (Ш4)23х и НС1:С3Н7ОН. Показано, что обработка в полисульфидном растворе и спиртовом растворе НС1 приводит к формированию достаточно гладких поверхностей с малым количеством кислородных и углеродных загрязнений. Лри обработке поверхности в спиртовом растворе НС1 РФЭ-спектры,

Е, эВ

полученные от источника с Zr анодом (Е=151.4 эВ), ясно показывают существенное обогащение (~2 монослоя) такой поверхности мышьяком (рис.2).

РФЭ-линии As3d и In4d поверхности InAs (111)А,

обработанной в

спиртовом растворе HCl. Zr-анод (Е= 151.4 эВ).

Существенно различается поведение поверхностей после различных обработок при термической очистке в вакууме. Известно, что для атомарно-чистой поверхности (111) А кристаллов А3В5 в широком диапазоне температур стабильной поверхностной структурой является сверхструктура (2x2). В нашем случае для InAs после полисульфидной обработки не удалось получить сверхструктуру (2x2) (или какую-либо другую сверхструктуру) ни при каких температурах вплоть до температур неконгруэнтного разложения. Этот результат можно объяснить тем, что сера насыщает поверхностные оборванные связи и тем самым устраняет причины реконструкции.

Прогрев образцов обработанных К0Н:Н202:Н20 в большинстве случаев приводит к фасетированию поверхности, но иногда (на отдельных участках образца) удается получить сверхструктуру (2x2), а воспроизводимость результата очень низкая.

Лучшие результаты получаются для поверхностей, обработанных в спиртовом растворе HCl. При 180-200°С на поверхности (111)А образуется сверхструктура (2x2) (см.рис.3) .

Рис.3.Дифракционная картина поверхности (111) А ШАБ после

обработки в растворе НС1 и прогрева в СВВ 200°С

Этот результат воспроизводится даже при переносе образцов через лабораторную атмосферу, то есть слой мышьяка достаточно хорошо пассивирует поверхность. Анализ профилей интенсивности зеркального рефлекса при различных температурах и углах падения показывает, что с ростом температуры характерный размер упорядоченных доменов увеличивается, достигая -1000 А при температуре нагрева ~350°С. • Образуется высокосовершенная реконструированная поверхность - об этом свидетельствуют точечные рефлексы в дифракционной картине, расположенные по кругу (рис.4).

m

Рис.4.Дифракционная картина

поверхности (111)А InAs после

обработки в

растворе HCl и прогрева в СВВ 350°С

Столь же хорошие результаты получаются после аналогичной обработки поверхности (001)InAs. При прогреве получены сверхструктуры (2x4) при 200°С и (4x2) при " 350°С без использования потоков компонентов In и As, как как это обычно делается в молекулярно-лучевой эпитаксии.

Нам удалось получить дифракционные картины от поверхности скола (110)InAs. Если отвлечься от конкретной геометрии поверхностей (110) и (111)А, обнаружены схожие характерные признаки в дифракционных картинах: высокий контраст картин, рефлексы расположенные по кругу, сложная форма зеркального рефлекса, проявление парабол и колец в фоне дифракционных картин.

В главе 4 изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований резонансного рассеяния от различных граней InAs и влияния различных факторов на резонансные эффекты, а также исследование упорядоченных двумерных фаз на-поверхности (111)A InAs.

Характерными признаками резонансного рассеяния являются: резкое увеличение интенсивности зеркального р>ефлекса в определенных дифракционных условиях наблюдения (не брэгговских), проявление в фоне дифракционной картины линий повышенной интенсивности в форме парабол и колец. Эти признаки

мы наблюдали в дифракционных картинах на поверхностях (111)А, (001) и грани скола (110) InAs. Проведен геометрический анализ Орэгговских и резонансных особенностей в дифракционных картинах и определены энергии состояний, участвующих в резонансном рассеянии (для грани (111)А: Ео~ -18 эВ, Е:~0 эВ, смотриJgnc.5) .

Рис.5. Геометрические t построения на дифракционной картине поверхности InAs (111)А с реконструкцией (2x2! в азимуте [II 2} при угле падения ~39 мрад, прогретой до температурь: 4 00°С. Ниже приведены радиусь: ■ Лауэ-зон (RL) и расчитанные положения Кикучи;' линий (К) на картине (в миллиметрах, отсчитывая от проекции края образца). Верхняя парабола Р2 построена для нулевой энергии связи, нижняя Р1 соответствует Еп=-16 эВ.

Параметры RL RL RL К (333) К(4 44) К (555)

Эксперимент 16 55.8 78

Геометр.расчет 16.3 56 77.4 16 / с 33

Описано экспериментальное исследование влияния морфологии поверхности, температуры образца и адсорбции чужеродных атомов на резонансные эффекты на поверхности (111)A InAs.

При расчете спектра состояний поперечного движения, (вдоль оси z) быстрого электрона кристаллический потенциал Уо представляется набором тонких слоев (с толщиной -0.01 А), с усреднением вдоль плоскостей параллельных поверхности.

Поскольку в достаточно тонком слое Az„ потенциала Vo(z,J его значение можно считать постоянным (п нумерует слои), сОщее решение уравнения Шредингера в таком слое представляется в виде ДЕух линейно независимых плоских волн с постоянными коэффициентами Т„ и R„ :

V„(z) = Т„ -exp{ik{zn)z) + Rn ■ exp(-ik{zn )z) , для производной имеем:

y'„(z)= ik{zn)-T„-exp(ik(z„)z)-ik(z„)-R„ -exp(~ik{z„)z) ,

где

В матричном виде :

Wn(-v~ "

где DetfWj - есть вронскиан, причем Det(Wn) *■ 0. Для любых двух точек zr, и в слое . (включая границы) имеем :

V,,

где :

( cosk(zn)-&z„ sink(zn )Д--П / A(z„ fi

М" " W" 'W" - К-k(z) ■ sin k(z„) ■ Дг„ cos k(zn) • Дг„

Для ансамбля тонких слоев с общей толщиной I (сшивая волкоЕые функции и производные на каждой границе) получаем полную матрицу:

м = пм„

п

связывающую волновую функцию и производную з начальной и конечной точках рассматриваемого потенциала : ( v(0N¡ lV(0)N; f мп А/, Л f>(0)}

или

vy'CV

o

где , = 1 0 И/)/И0

Для ненулевой амплитуды у/[С) имеем :

DetfJ - М) - 0.

В вычислительном отношении удобно рассматривать это выражение как функцию ст энергии:

A(li) - DetfJ - М)

и находить ее нули б некотором выбранном интервале энергий. Результаты расчета для грани (111)А: о&ьемные зоны разрешенное: состояний -22.2. .--22 .1 эЕ, -8.3..-5.8 эВ и

.9 э5. Этс значение энеогии

поверхностного состояния хорошо согласуется с энергией состояния, участвующего в РР, которое было определено экспериментально.

Описано экспериментальное исследование методом ДЭВЭО обнаруженных двумерных упорядоченных фаз 1п на поверхности (111)А 1пАз, причем при анализе фаз используются как брэгговские так и резонансные особенности картин дифракции. Предложена структурная модель для несоразмерной фазы как плоскости (111) кристаллического 1п со структурой (ГЦК) и обсуждаются причины реализации данной структуры, а не (ГЦТ) присущей этой плоскости в объемном кристалле 1п.

В главе 5 кратко рассмотрены существующие модели осцилляций зеркального рефлекса при эпитаксиальном росте и предложена новая простая модель, основанная на учете интерференции амплитуд отражения от поверхностного потенциала и брэгговского рассеяния.

Специфика задач в ДЭВЭО состоит в том, что известные решения в объеме (блоховские волны ц/ь) необходимо сшить с волновой функцией в вакууме (падающая и отраженные плоские волны) с учетом хода поверхностного потенциала. Для таких задач естественным представляется использование формализма матриц рассеяния. В области между вакуумом и объемом кристалла для волновой функции можно записать:

функция и ее производная взятые в точке г=0, а М5 матрица рассеяния приповерхностной области кристалла. Рассмотрим задачу в рамках двухпучковой теории дифракции и положим матрицу Л/ равной единичной, что соответствует приближению «усеченного» потенциала. В этом приближении непосредственно сшиваются объемные волновые функций и их производные с вакуумными плоскими волнами на поверхности. Для амплитуды отражения получим:

где С8/Со - отношение амплитуд и ке, к есть 2-компоненть:

волновых векторов для дифрагировавшего и . прямого

пучков. Вдали от брэгговских отражений С8/Со << 1 и последнее выражение можно представить как:

(1)

где компоненты вектора

есть вакуумная волновая

Л =

(Ж- кХх + *) - (С, / С„ ){Х+\ке 1 ){Х + к)

1 + (С,/с0 )(*-!*,! )(* + *)

R*R' + CJC0, где

Z + k

то есть в виде суммы амплитуд отражения от. поверхностного потенциала и брэгговского отражения. Тогда в низкоугловой стороне какого-либо брэгговского рефлекса окажется Cg/Co>0, а Л' <0, и интерференция носит деструктивный характер (определяя понижение

интенсивности зеркального рефлекса) , а в высокоугловой части СЕ/Со<0 и R'<0, интерференция носит конструктивный характер (определяя повышение интенсивности ЗР).

На рисунке 6 представлен . расчет в двухпучковом приближении интенсивности зеркального рефлекса от гладкой поверхности вблизи отражения (008) от GaAs (001) при энергии первичного пучка электронов £р=10000 эВ и Кс=10 эВ. Хорошо видна асимметрия крыльев брэгговского рефлекса. Асимметрия должна уменьшаться на шероховатой поверхности при заполнении очередного монослоя во время роста, поскольку поверхностное отражение должно уменьшаться |i?'|->0. Этот эффект должен проявиться в осцилляциях интенсивности зеркального рефлекса, причем характер осцилляции будет различным на двух сторонах брэгговского рефлекса. На низкоугловой стороне осцилляции должны происходить с повышением интенсивности (относительно гладкой поверхности), а высокоугловой - с понижением.

|R|2x102

5/ \ \ \

/ -

/ 1 - 1-'— 1 ■-!-'-7-1- -'-1-1-1---1-1-1

73 75 77 79 81 83 85 87 89 О, мрал

Рис.6.Расчет

интенсивности ЗР вблизи

брэгговского отражения (008) в

GaAs(001)

(ЕР=10 V0=10 эВ) .

кэВ,

Мы рассчитали кривые качания в приближении систематического ряда отражений при нескольких степенях заполнения атомных слоев на поверхности (001)СаАг (рис.7). Здесь также возникают изменения интенсивности ЭР при изменении степени заполнения слоев и, следовательно, осцилляции ЗР, но проинтерпретировать их значительно сложнее.

Идеальные плоскости ®=1

(2x4); ©^,=0.25; 0е.,=0.375; =0.75; 0С<1=О.В75;

Рис.7.Потенциал рассеяния (а) и кривые качания (б) для

поверхности (001) ваАз нескольких степенях заполнения.

а)

при

г, А

1.0-1

2

0,80,60,4 0,2 0,0-

004

20

40 60 ©, мрад

СаА5(001) 1 -(1x1)

3-(2х4)е = 0.5

80

100

6)

В заключениии диссертации сформулированы основные результаты и выводы работы, состоящие в следующем:

1. Разработана методика для получения атомарно-чистых поверхностей InAs, заключающаяся в обработке поверхностей в спиртовом растворе НС1 и последующем низкотемпературном прогреве образцов в условиях ■сверхвысокого вакуума. Из анализа дифракционных картин и профилей интенсивности зеркального рефлекса в ДЭВЭО при различных температурах образца следует вывод, что указанная методика позволяет получать реконструированные поверхности с характерным размером террас -1000 А.

2. Обнаружено и экспериментально исследовано плоскостное и аксиальное резонансное каналирование электронов с энергией 10 кэВ на химически приготовленных гранях (111)А, (001) и грани скола (110) InAs .

3. Разработан метод расчета спектра состояний поперечного движения быстрого электрона в потенциале рассеяния кристалла, усредненном вдоль плоскостей параллельных поверхности. Сопоставление рассчитанных параметров такого спектра для грани (111)A InAs с реконструкцией (2x2)v и экспериментально измеренных параметров плоскостного каналирования в ДЭВЭО, позволяет сделать вывод, что в данной системе в резонансном рассеянии участвует состояние, связанное с поверхностной плоскостью атомов In.

4. Экспериментально показано, что морфологическое несовершенство поверхности препятствует проявлению резонансных эффектов. Повышение температуры образца приводит к исчезновению эффектов аксиального каналирования, но слабо влияет на эффекты плоскостного каналирования. При адсорбции тяжелых атомов на поверхность (111)А, напротив, исчезают эффекты плоскостного каналирования, но сохраняются характерные признаки аксиального каналирования. Этот факт подтверждает вывод о ' локализации плоскостной резонансной волны во внешней плоскости атомов In.

5. Впервые обнаружены и экспериментально исследованы адсорбционные фазы In на поверхности (111)А InAs: соразмерная (2х2)а и несоразмерная (0.77x0.77). Показано отличие фазы (2x2)а от обычной вакансионной сверхструктуры (2x2)v на основе сравнения брэгговских рефлексов и резонансных особенностей в дифракционных картинах.

6. Предложена структурная модель несоразмерной фазы (0.77x0.77), как плотноупакованного слоя (111) кристалла In (ГЦК), находящегося в эпитаксиальном соотношении <110>Iri| i<110>InAs с подложкой. Показано, что несоразмерная фаза пространственно модулирована периодическим потенциалом подложки.

7. Предложена простая, физически ясная модель осцилляций интенсивности зеркального рефлекса при молекулярно-лучевой эпитаксии, основанная на учете интерференции амплитуд отражения от непериодического поверхностного потенциала и брэгговского отражения от периодического потенциала.

Публикации по результатам работы:

1. . Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В.И.,

Терехов A.C. Металлический транспортный контейнер для переноса образцов в инертной атмосфере. - ПТЭ, 1988, № 4, с.191-192.

2. 7-th Seminar of Socialist Countres on Electron Spectroscopy (20-24 September .1988, Bourgas, Bulgaria): Тез.докл./Común.Depart.Chem. of BAS 1988, -C.116.

3. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В.И., Терехов A.C., Окорокова Л.Г. Остаточные углеродные загрязнения на поверхности GaAs обработанной в спиртовых растворах HCl. - Поверхность, 1989, № 4, с. 147-150.

4. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В. И., Терехов A.C. Пассивация поверхности GaAs в спиртовых растворах HCl. - Поверхность, 1989, К' 10, с.140-144

5. XXI Всес. конф. по эмиссионной электронике (декабрь

1990): Тез.докл/ ФТИ им.А.Ф.Иоффе и Ленингр. политехи, ин-т, 1990 -с.147.

6. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В.И., Соколов P.A., Валишева H.A. Исследование поверхности InAs(lll)A после различных химических обработок с помощью ДЭВЭО и РФЭС. - Поверхность, .1992, № 5, с.108-117.

7. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В. И. Сверхструктурные перестройки на гранях (111)А и (001) InAs. - Поверхность, 1992, № 7, с.59-67.

8. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В.И., Соколов P.A. Резонансное каналирование быстрых электронов в диффракции на отражение в InAs. Поверхность, 1994, № 8, с.81-87.

9. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г. Природа осцилляций зеркального рефлекса в ДЭВЭО от растущих граней кристаллов в МЛЭ. - Поверхность, 1995, № 9, с. 9096.

10. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Мараховка И.И., Петренко И.П. Адсорбционные фазы In на (111)A InAs. - в сбор.науч. трудов ИФП СО РАН «Полупроводники 96», Н.: ИФП, 1996, - с 236-238.

11. Междунар.конф. «Эмиссионная электроника, новые методы и технологии» (4-6 ноября 1997, Ташкент): Тез.докл./Ин-т.электроники АН РУ, ТашГТУ, ТашГУ. -Ташкент, 1997г. - с.40.

12. Междунар.конф. «Эмиссионная электроника, новые методы и технологии» (4-6 ноября 1997, Ташкент) : Тез.докл./Ин-т.электроники АН РУ, ТашГТУ, ТашГУ. -Ташкент, 1997г. - с.123.

13. Галицын Ю.Г., Мараховка И.И., Мансуров В.Г. Плоскостное каналирование быстрых электронов и систематические брэгговские отражения в диффракции от граней InAs. Поверхность, 1998, № 3, с.59-65.

14. Галицын Ю.Г., Мараховка И.И., Мансуров В.Г., Петренко И.П. Соразмерные и несоразмерные фазы In на поверхности (111)A InAs. ФТП, 1998, т.32, в.1, с.89-94 .

15. Galitsyn Yu.G., Mansurov V.G., Moshchenko S.P. Indium Phases on a (111)A InAs Surface. - PLDS, 1998, V.11/12, p.111-124.

16. IV-Российская конференция по физике полупроводников (25-29 октября 1999): Тез.док. / ИФП СО РАН, Ак.городок. - Н.:ИФП, ОМЕГА ПРИНТ, 1999г. - с.147.

17. IV-Российская конференция по физике полупроводников (25-29 октября 1999): Тез.док. / ИФП СО РАН, Ак.городок. - Н.:ИФП, ОМЕГА ПРИНТ, 1999г. - с 197

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Литературный обзор и постановка задачи

1.1. Современные представления о дифракционном рассеянии электронов твердым телом

1.1.1. Геометрия дифракционной картины

1.1.2. Интенсивности дифракционных рефлексов

1.1.3. Численные расчеты в ДЭВЭО

1.2. Резонансное рассеяние электронов

1.3. Постановка задачи

ГЛАВА 2. Экспериментальные методы

2.1. Подготовка образцов

2.2. Герметичная технологическая камера

2.3. Металлический транспортный контейнер для переноса образцов в инертной атмосфере

2.4. Экспериментальные методы для исследования состава поверхности

2.4.1. Оже-спектроскопия

2.4.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.

2.5. Техника дифракционного эксперимента

ГЛАВА 3. Подготовка атомарно-чистых поверхностей ОаАэ и

1пАз и исследование их свойств методами электронной спектроскопии и ДЭВЭО

3.1. Подготовка атомарно-чистых поверхностей СаАэ (001).

3.2. Дифракция от поверхности (001)СаАз, обработанной в НС1-ИПС

3.3. Подготовка атомарно-чистых и структурно совершенных поверхностей 1пАз

3.3.1. Состояние поверхности 1пАг (111)А после обработки в растворах и загрузки в вакуум

3.3.2. ДЭВЭО-исследование поверхности 1пАз(111)А при термическом прогреве

3.4. Реконструкция и морфология различных граней InAs

3.4.1. Грань InAs ( 111 ) А

3.4.2. Грань InAs (001)

3.4.3. Грань скола InAs(110)

ГЛАВА 4. Резонансные явления в InAs и брэгговское отражение

4.1. Геометрическое рассмотрение резонансов в InAs и простые модели

4.2. Спектры состояний поперечного движения в InAs при плоскостном каналировании

4.2.1. Метод расчета

4.2.2. Выбор потенциала рассеяния

4.2.3. Сопоставление экспериментальных и рассчитанны параметров спектра состояний

4.2.4. Систематический ряд отражений

4.3. Захват электрона в состояние поперечного движения.

4.4. Аксиальное каналирование

4.5. Экспериментальное исследование влияния различных факторов на резонансные явления

4.6. Применение анализа резонансного и брэгговского рассеяния при изучении In фаз на (111)A InAs.

ГЛАВА 5. Брэгговское отражение и осцилляции зеркального рефлекса при эпитаксиальном росте.

5.1. Краткий обзор моделей осцилляций

5.2. Поверхностный потенциал и коэффициент отражения

5.3. Интерференционная модель осцилляций ЗР.

Первые эксперименты по исследованию структуры твердого тела с помощью дифракции электронов были проведены в конце 20-ых годов, однако, достаточно интенсивно методы использующие дифракцию электронов начали применяться только с середины 60-ых годов, это связано прежде всего с развитием вакуумной и сверхвысоковакуумной техники, а также с разработкой мощных методов анализа химического состава поверхностей.

Дифракционные методы анализа, наряду с микроскопическими и спектроскопическими, использующие пучки нерелятивистских электронов с энергией от нескольких десятков эВ вплоть до сотен кэВ являются в настоящее время одним из основных источников информации о локальной структуре и элементном составе твердого тела. С одной стороны, это объясняется относительной лёгкостью фокусировки электронного пучка на выбранном объекте и малостью размера освещенной области (которая, в принципе, может иметь площадь порядка нескольких квадратных ангстрем), с другой - возможностью реализации соответствующих дифракционных методов в лабораторных условиях. В дальнейшем изложении материала мы будем придерживаться следующего условного деления диапазонов энергий: до 1 кэВ - электроны низких энергий, 1-10 кэВ -средние энергии, более 10 кэВ - электроны высокой энергии или быстрые электроны. Оборудование, необходимое для проведения дифракционных исследований (электронная пушка, держатель образца, система регистрации интенсивности и т.д.), является компактным и относительно дешёвым в изготовлении (разумеется, если не принимать во внимание стоимость самой вакуумной установки), а получение дифракционных картин при наличии опыта не требует долгого времени. Кроме того, эти методы являются высокоинформативными благодаря тому, что длина волны электронов сопоставима с характерными межатомными расстояниями в твердом теле, а также благодаря сильному взаимодействию быстрых электронов с атомами. Многочисленные приложения метода дифракции электронов высокой энергии подробно описаны в монографиях и обзорах, опубликованных в течение последних пятнадцати - двадцати лет. Одним из лучших изданий, по-прежнему, остаётся впервые опубликованная в 1965 году книга Хирша с соавторами [1] . Новые результаты описаны в монографиях [2]-[4] .

Аналитические методы, использующие электроны средних и высоких энергий, нашли широкое применение для диагностики поверхности твёрдого тела. Наряду с классическим методом анализа поверхности - дифракцией электронов низкой энергии (ДЭНЭ, LEED) [5] , спектроскопия квазиупруго отражённых быстрых электронов и спектроскопия характеристических потерь энергии позволяют получать информацию о дальнем и ближнем порядке в расположении атомов, и анализировать динамику различных процессов, происходящих на поверхности. Использование дифракции электронов высокой энергии в экспериментах «на прохождение» частиц через тонкие плёнки впервые позволило определить структуру одной из самых сложных реконструированных поверхностей - поверхности (111) SI (7x7).

Интересным и технологически важным приложением дифракции электронов высокой энергии, развитие которого пришлось на последние 15-20 лет, стало открытие и разработка метода контроля динамики молекулярно-лучевого роста кристаллов по осцилляциям интенсивности дифракционных рефлексов, наблюдаемых в геометрии дифракции на отражение. Использование дифракции электронов в геометрии на отражение частиц от поверхности кристалла под скользящими углами 1-3°) (ДЭВЭО, 1ЯНЕЕ0) позволяет непосредственно и точно определить период заполнения одного монослоя в процессе молекулярно-лучевого эпитаксиального роста (МЛЭ, МВЕ) кристалла, и проследить за динамикой изменения морфологии и структуры поверхности [6,7]. Будучи в настоящее время одним из немногих методов, позволяющих анализировать кинетику МЛЭ 1п-з1Ьи, дифракция электронов высоких энергий «на отражение» (ДЭВЭО) стала неотъемлемой частью любого современного исследования в области технологии молекулярно-лучевого роста полупроводниковых кристаллов.

Учитывая сказанное, можно сделать вывод, что совокупность экспериментальных методов, использующих рассеяние (дифракцию) быстрых электронов, составляет один из надёжных способов получения информации о строении вещества. В то же время, сравнивая эти методы с методами рентгеноструктурного и нейтронографического анализа, можно заметить один общий и весьма серьёзный недостаток подхода, использующего дифракцию электронов: относительно простая интерпретация результатов экспериментальных наблюдений во многих случаях оказывается невозможной.

Главная причина трудности состоит в том, что электроны, как заряженные частицы, взаимодействуют с ядрами атомов и электронами твердого тела, как мы отмечали, гораздо сильнее, чем рентгеновское излучение или нейтроны. Средняя длина свободного пробега быстрого электрона с энергией порядка 100 кэВ между последовательными актами неупругих взаимодействий с возбуждением фононной и/или электронной подсистем твёрдого тела приближённо равняется 1000 А , что на несколько порядков меньше длины свободного пробега тепловых нейтронов или длины поглощения квантов рентгеновского излучения в конденсированной среде. В результате интерпретация экспериментальных данных по сечениям рассеяния быстрых электронов в рамках приближения однократного рассеяния в большинстве случаев оказывается неадекватной, и это существенным образом затрудняет решение обратной задачи рассеяния - определения статической структуры и динамических характеристик твердого тела по угловым и энергетическим распределениям частиц.

Актуальность работы. Одним из наиболее интересных явлений, известных в дифракции (ДЭНЭ, ДЭВЭО) и отражательной электронной микроскопии (ОЭМ), является резонансное рассеяние (РР) быстрых электронов кристаллической поверхностью. Оно проявляется в резком увеличении коэффициента отражения в определенных (вообще говоря не брэгговских) условиях наблюдения. Это явление связывают с распространением дифракционного пучка вдоль поверхности, поэтому для всех методик, использующих рассеяние электронов, наибольшая чувствительность к состоянию поверхности должна проявляться именно в резонансных условиях.

Несмотря на значительное число работ, посвященных исследованию резонансных явлений в дифракции, остается много нерешенных проблем. На сегодняшний день, одной из главных проблем является выяснение природы собственых состояний кристалла, участвующих в резонансном рассеянии электронов. Решение этой проблемы тормозится недостатком экспериментальных данных. Проблема особенно остро стоит в исследовании резонансного рассеяния для энергий электронов 5-15 кэВ. Этому диапазону энергий посвящено значительно меньше работ, чем более высоким энергиям, однако именно такие энергии широко используются в технологии МЛЭ.

Цельюработыявлялось: экспериментальное и теоретическое исследование процессов упругого резонансного и брэгговского) рассеяния быстрых электронов поверхностью твердого тела на примере граней монокристаллов 1пАб и СаАэ для получения дополнительной и более детальной информации из дифракционных данных о структуре поверхности и о происходящих на ней процессах.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты и выводы:

1. Разработана методика для получения атомарно-чистых поверхностей inas, заключающаяся в обработке поверхностей в спиртовом растворе НС1 и последующем низкотемпературном прогреве образцов в условиях сверхвысокого вакуума. Из анализа дифракционных картин и профилей интенсивности зеркального рефлекса в ДЭВЭО при различных температурах образца следует вывод, что указанная методика позволяет получать реконструированные поверхности с характерным размером террас ~10 О О А.

2. Обнаружено и экспериментально исследовано плоскостное и аксиальное резонансное каналирование электронов с энергией 10 кэВ на химически приготовленных гранях (111)А, (001) и грани скола (110) InAs.

3. Разработан метод расчета спектра состояний поперечного движения быстрого электрона в потенциале рассеяния кристалла, усредненном вдоль плоскостей параллельных поверхности. Сопоставление рассчитанных параметров такого спектра для грани (111)A InAs с реконструкцией (2x2)v и экспериментально измеренных параметров плоскостного каналирования в ДЭВЭО, позволяет сделать вывод, что в данной системе в резонансном рассеянии участвует состояние, связанное с поверхностной плоскостью атомов In.

4. Экспериментально показано, что морфологическое несовершенство поверхности препятствует проявлению резонансных эффектов. Повышение температуры образца приводит к исчезновению эффектов аксиального каналирования, но слабо влияет на эффекты плоскостного каналирования. При адсорбции тяжелых атомов на поверхность (111) А, напротив, исчезают эффекты плоскостного каналирования, но сохраняются характерные признаки аксиального каналирования. Этот факт подтверждает вывод о локализации плоскостной резонансной волны во внешней плоскости атомов In.

5. Впервые обнаружены и экспериментально исследованы адсорбционные фазы In на поверхности (111)A InAs: соразмерная (2х2)а и несоразмерная (0.7 7x0.77). Показано отличие фазы (2х2)а от обычной вакансионной сверхструктуры (2x2)v на основе сравнения брэгговских рефлексов и резонансных особенностей в дифракционных картинах.

6. Предложена структурная модель несоразмерной фазы (0.77x0.77), как плотноупакованного слоя (111) кристалла In (ГЦК), находящегося в эпитаксиальном соотношении

110>xnI l<H0>inAs с подложкой. Показано, что несоразмерная фаза пространственно модулирована периодическим потенциалом подложки.

7. Предложена простая, физически ясная модель осцилляций интенсивности зеркального рефлекса при молекулярно-лучевой эпитаксии, основанная на учете интерференции амплитуд отражения от непериодического

160 поверхностного потенциала и брэгговского отражения от периодического потенциала.

В заключение выражаю искреннюю благодарность моим научным руководителям Ю.Г.Галицыну и А.И.Торопову за руководство, постоянную помощь в работе и за формирование моих представлений о природе и процессах на поверхности полупроводников А3В5, как при дифракции электронов от этих поверхностей, так и при молекулярно-лучевой эпитаксии,

A.С.Терехову, под руководством и в соавторстве с которым получена часть результатов главы 3, сотрудникам

B.И.Пошевневу, С.П.Мощенко, А.С.Суранову, Л.Г.Окороковой, Р.А.Соколову, С.В.Шевелеву за помощь в работе и полезные обсуждения.

161

1. Хирш П., Хови А., Николсон Р., Пэшли Д., Уэлан М. Электронная микроскопия тонких кристаллов. - И:Москва, Мир, 1968. - 574 с.

2. Каули Дж.М. Физика дифракции.-И: Москва, Мир, 197 9 -431 с.

3. Spence J.S.H., Zuo J.M. / Electron Microdifraction. -Plenum Press, New York, 1992.

4. Estrup P.J., McRae E.G. Surface studies by electron diffraction. Surf.Sci., 1971, v.25, p.1-52.

5. Neave J.N., Joyce В.A., Dobson P.J., Norton N. Dynamics of Film Growth of GaAs by MBE from RHEED observation. Appl.Phys.A, 1983, v.31, №1, pp.1-8.

6. Van Hove J.M., Lent C.S., Pukite P.R., Cohen P.I. Damped Oscillations in Reflection High Energy Electron Diffraction during GaAs MBE.

7. J.Vac.Sci.Technol.B, 1983, v.l, № 3, pp.741-746.

8. Bulgaria): Тез.докл./Común.Depart.Chem. of BAS 1988, -c.116.

9. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В. И., Терехов A.C., Окорокова Л.Г. Остаточные углеродные загрязнения на поверхности GaAs обработанной в спиртовых растворах HCl. Поверхность, 1989, № 4, с.147-150.

10. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В. И., Терехов A.C. Пассивация поверхности GaAs в спиртовыхрастворах HCl. Поверхность,1989, № 10, с.140-144

11. XXI Всес. конф. по эмиссионной электронике (декабрь 1990): Тез.докл/ ФТИ им.А.Ф.Иоффе и Ленингр. политехи, ин-т, 1990 -с.147.

12. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В. И., Соколов P.A., Валишева H.A. Исследование поверхности InAs(lll)A после различных химических обработок с помощью ДЭВЭО и РФЭС. Поверхность, 1992, № 5, с.108-117 .

13. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В.И. Сверхструктурные перестройки на гранях (111)А и (001) InAs. Поверхность, 1992, № 7, с.59-67.

14. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Мараховка И. И. Динамические сверхструктурные переходы на (001) InAs. в сбор.науч. трудов ИФП СО РАН «Полупроводники 9 6», Н.: ИФП, 1996, - с 238-240.

15. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Пошевнев В. И., Соколов P.A. Резонансное каналирование быстрых электронов в дифракции на отражение в InAs. Поверхность, 1994, № 8, с.81-87.

16. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г. Природа осцилляций зеркального рефлекса в ДЭВЭО от растущих граней кристаллов в МЛЭ. Поверхность, 1995, № 9, с.90-96.

17. Галицын Ю.Г., Мансуров В.Г., Мараховка И. И., Петренко И.П. Адсорбционные фазы In на (111)A InAs. -в сбор.науч. трудов ИФП СО РАН «Полупроводники 9 6», Н.: ИФП, 1996, с 236-238.

18. Междунар.конф. «Эмиссионная электроника, новые методы и технологии» (4-6 ноября 1997, Ташкент): Тез.докл./Ин-т.электроники АН РУ, ТашГТУ, ТашГУ. Ташкент, 1997г. с.40.

19. Междунар.конф. «Эмиссионная электроника, новые методы и технологии» (4-6 ноября 1997, Ташкент): Тез.докл./Ин-т.электроники АН РУ, ТашГТУ, ТашГУ. Ташкент, 1997г. с.123.

20. Галицын Ю.Г., Мараховка И.И., Мансуров В. Г. Плоскостное каналирование быстрых электронов и систематические брэгговские отражения в дифракции от граней InAs. Поверхность, 1998, № 3, с.59-65.

21. Галицын Ю.Г., Мараховка И.И., Мансуров В. Г., Петренко И.П. Соразмерные и несоразмерные фазы In на поверхности (111)A InAs. ФТП, 1998, т.32, в.1, с.89-94 .

22. Galitsyn Yu.G., Mansurov V.G., Moshchenko S.P. Indium Phases on a (111)A InAs Surface. PLDS, 1998, V.11/12, p.111-124.

23. IV-Российская конференция по физике полупроводников (25-29 октября 1999): Тез.док. / ИФП СО РАН, Ак.городок. Н.:ИФП, ОМЕГА ПРИНТ, 1999г. - с.147.

24. IV-Российская конференция по физике полупроводников (25-29 октября 1999): Тез.док. / ИФП СО РАН, Ак.городок. H.:ИФП, ОМЕГА ПРИНТ, 1999г. - с 197

25. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 560 с.

26. Larsen Р.К., Dobson P.J., Neave.J.H., Joyce В.А., Bolger В., Zhang J. Dynamic effects in RHEED from MBE Grown GaAs(OOl) Surfaces. Surf.Sci., 1986, v.169, p.176-196.

27. Gajdardziska-Jousifovska M., Cowley J.M. Brillouin Zones and Kikuchi Lines for Crystals Under Electron Channeling Conditions. Acta Cryst., 1991, v.A47, p.74-82 .

28. Peng L.-M., Whelan M.J. A General Matrix Representation of the Dynamical Theory of Electron Diffraction. Proc.R.Soc.Lond.A, 1990, v.431, pp.111-123, and pp.125-142.

29. R.Collela. n-Beam dynamical diffraction of High-energy electrons at glancing incidence. General theory and computational methods. Acta.Cryst., 1972, A28, P.11-15.

30. R.Collela and J.F.Menadue. Comparison of experimental and n-beam calculated intensities for glancing incidence high-energy electron diffraction. Acta.Cryst., 1972, A28, P.16-22.

31. К.Britz and G.Meyer-Ehmsen. High Energy Electron Diffraction at Si (001) Surface. Surf.Sci., 1978, v. 77, pp.131-141.

32. Maksym P.A., Beeby J.L. A Theory of RHEED. Surf.Sci., 1981, v.110, p.423-438

33. Dudarev S.L., Whelan M.J. Resonance Scattering of High Energy Electrons by a Crystal Surface. Intern.J.Modern Phys. B, 1996, v.10, №2, pp.133-168

34. Peng L.-M. Dynamical theory of spot intensity in RHEED. Surf. Sci., 1989, v.222, p.296

35. Ma Y., Marks L.D. Bloch-wave solution in the Bragg case. Acta Crystallogr., 1989, v.A45, p.174

36. Peng L.-M., Whelan M.J. Surface Superlattice Reflections and Kinematical Approximation in RHEED.-Acta Crist., 1991, v.A47, p.95

37. G.Meyer-Ehmsen. Direct calculation of the dynamical reflectivity matrix for RHEED.- Surf.Sci., 1989, v.219, p.177, .

38. Z.Mitura, M.Jalochowski, M.Subotowich. Computer Study of the Influence of Thermal Vibrations on the RHEED Intensity. Phys.Lett., 1990, A.150, p.51.

39. Ichimiya A. Many-Beam Calculation of Reflection High Energy Electron Diffraction (RHEED) Intensities by the Multi-Slice Method. Japan.Journ.Appl.Phys., 1983, v.22, № 1, p.176-180.

40. Ichimiya A., Kohmoto S., Nakahara H., Horio Y. Theory of RHEED and application to surface structure studies. Ultramicroscopy, 1993, v.48, pp.425-432.

41. Smith A.E., Linch D.F. Surface resonance effects in high and low-energy electron diffraction patterns in molybdenite. Acta.Cryst., 1988, A44, p.780.

42. Smith A.E., Lehmpfuhl G., Uchida Y. A comparison between experimental and calculated convergent beam RHEED patterns from the Pt(lll) surface Ultramicroscopy, 1992, v.41, p.367-373.

43. Zhao T. S., Poon H.C., Tong S. Y. Invariant-Embedding R-matrix Scheme for Reflection High-Energy Electron Diffraction. Phys.Rev.B, 1988, v.38, № 2, pp.11721182.

44. Zhao T.S., Tong S. Y. R-matrix method for calculating wave functions in reflection high-energy electron diffraction. Phys.Rev.B, 1993, v.47, №7, p.3923-3928.

45. Peng L.-M., Cowley J.M. Dynamical diffraction calculations for RHEED and REM. Acta Crystallogr., 1986, v.A42, pp.545-552.

46. Wang Z.L. A multislice theory of electron inelastic scattering in a solid. Philos.Mag., 1989, v. 60, p.617 .

47. Ma Y., Marks L.D. Bloch Waves and Multislice in Transmission and Reflection Diffraction. Acta Crystallogr., 1990, A46, p.11-32.

48. Ma Y., Marks L.D. A Robust Solution for RHEED Acta Crystallogr., 1991, A47, p.707-715.

49. S.Lordi, Y.Ma, J.A.Eades. Comparison of Calculated and Experimental Convergent-Beam RHEED Patterns from MgO(lOO). Ultramicroscopy, 1994, V.55, p.284-292.

50. S.Miyake, K.Kohra, M.Takagi. The nature of the specular reflection of electrons from a crystal surface. Acta Crystallogr., 1954, v.7, p.393-401.

51. K.Kohra, K.Molliere, S.Nakano, M.Ariyama. Diffraction of electrons from a crystal surface.

52. J.Phys.Soc.Jpn. suppl.B-II, 1962, p.82.

53. Miyake S., Hayakawa K. Resonance Effects in Low and High Energy Electron Diffraction by Crystals. Acta Crystallogr.A, 1970, v.26, p.60-70.

54. Ichimiya A., Kambe K., Lehmpfuhl G. Observation of the Surface State Resonance Effect by the Convergent Beam RHEED Technique. Jorn.Phys.Soc. of Japan, 1980, v.49, № 2, p.684-688.

55. Uchida Y., Lehmpfuhl G., J.Jager. Diect imaging of atomic steps in reflection electron microscopy. Ultramicroscopy, 1984, v.15, p.119.

56. Hsu T., Peng L.-M. Experimental studies of atomic step contrast in reflection electron microscopy (REM). Ultramicroscopy, 1987, v.22, pp.217-224.

57. Peng L.-M., Cowley J.M. Geometric Analysis of Surface Resonance Conditions in Reflection High Energy Electron Diffraction. Journ.Electron Microscopy Technique, 1987, v.6, pp.43-53.

58. Peng L.-M., Cowley J.M. Experimental Study of Surface Resonance Scattering Processes in RHEED. Surf.Sci., 1988, v.201, pp.559-572.

59. Peng L.-M., Cowley J.M., Yao N. The Observation of Surface Resonance Effects in RHEED Patterns. Ultramicroscopy, 1988, v.26, pp.189-194.

60. Wang Z.L., Liu J., Ping Lu, Cowley J.M. Electron Resonance Reflections from Perfect Crystal Surfaces and Surface with Steps. Ultramicroscopy,, 1989, v.27, p.101-112.

61. Yao N., Cowley J.M. The Parabolas and Circles in RHEED Patterns. Ultramicroscopy, 1989, v.31, p.149-157 .

62. Cowley J.M. Imaging and analysis of surfaces with high spatial resolution. J.Vac.Sci.Technol.A, 1989, v.7, №4, p.2823-2828.

63. Yao N., Cowley J.M. Electron Difraction Conditions and Surface Imaging in Reflection Electron Microscopy. Ultramicroscopy, 1990, v.33, p.237-254.

64. Lehmpfuhl G., Dowell W.C.T. Convergent-Beam Reflection High-Energy Electron Diffraction (RHEED) Observations from an Si(111) Surface. Acta Crist., 1986, v.A42, p.569-577.

65. Smith E., Lehmpfuhl G., Uchida Y. A comparison between experimental and calculated convergent beam RHEED patterns from the Pt(lll) surface. Ultramicroscopy, 1992, v.41, p.367-373.

66. James R., Bird D.M., Wright A.G. Smooth Parabolas in Transmission Electron Diffraction Patterns. Acta Cryst., 1994, v.A50, p.357-366.

67. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1974 - с 633.

68. Miyake S., Hayakawa К. Resonance Effects in Low and High Energy Electron Diffraction by Crystals Acta Cryst., 1970, v.A26, p60-70.

69. Marten H., Meyer-Ehmsen G. Resonance Effects in RHEED from Pt(lll).- Surf.Sci.,1985, v.151, p.570-584

70. Peng L.-M. Bloch wave origin of surface resonance scattering in RHEED. Surf.Sci., 1994, v.316, L1049-L1054 .

71. Bleloch A.L., Howie A., Milne R.H., Walls M.G. Elastic and Inelastic Scattering Effects in Reflection Electron Microscopy. Ultramicroscopy, 1989, v.29, p.175-182.

72. Бриггс Д., Сих М.П. Анализ поверхности методами Оже-и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.1. М.:Мир,1987 598 с.

73. Зигбан К., Нордлинг К., Фальман А., Нордберг Р., Хамрин К., Хедман Я., Йоханссон Г., Бергмарк Т., Карлссон С., Линдгрен И., Линдберг Б. Электронная спектроскопия. М.: Мир, 1971 - 493с.

74. Alnot P., Wyczisk F. , Friederich A. Photoelectron spectroscopy study of chemically etched GaAs. Surf. Sci., 1985, v.162., № 1-3, p.708-716.

75. Vasquez R.P., Lewis B.F., Grunthauer F.J. Cleaning chemistry of GaAs (100) and InSb (100) substrates for molecular beam epitaxi. J.Vac. Sci. Technol. 1983. V. Bl. № 3. P. 791-794.

76. Saletes A., Massies J., Contour J.P. Residual Carbon and Oxigen Surface Contamination of Chemically Etched GaAs(001) substrates. Jap.J.Appl.Phys., 1986, v.25, №1, p.L48-L51.

77. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции.1. М.:Наука, 1987. с 210.

78. Massies J., Contour J.P. In Situ Deoxidation of GaAs Substrates by HC1 Gas. Japan.J.Appl.Phys., 1987, v.26, № 1, pp.L38-L40.

79. Frese K.W., Morisson S.R. Passivation and interface studies on n-GaAs. Appl.Surf.Sci., 1981, v.8., N1, p.266-277.

80. Fridel P., Landesman J.-P., Boher P., Schneider J. Cleaning and nitridation of GaAs-surfaces in multipolar plasmas. J.Vac.Sci. and Technol., 1987, V.B5, N4, pp.1129-1134.

81. Kawai N.J., Nakagawa T., Kojima T., Ohta K., Kawashima M. Passivation of GaAs surface by As layers. Electron. Lett. 1984. V.20. N1. P.47.

82. Etienne P., Alnot P., Rochette J.F, Massies J. Auger Electron spectroscopy Sputter Depth Profiles on AlxGaixAs Protected by As and GaAs Ultrathin Layers. J.Vac.Sci.Technol. B, 1986, v.4, № 6, pp.1301-1305.

83. Bringans R.D., Uhrberg R.I.G., Bachrach R.Z., Nortrup J.E. Arsenic -Terminated Ge(lll): An Ideal 1x1 Surface. Phys.Rev.Lett.,1985,v.55, №5, p.533

84. Hashizume T., Xue Q.K., Zhou J., Ichimiya A., Sakurai T. Structures of As-Rich GaAs(001)-(2x4) Reconstructions. Phys.Rev.Lett., 1994, v.73, № 16, p.2208-2211.

85. Avery A.R., Holmes D.M., Sudijono J., Jones T.S., Joyce B.A. The As-terminated reconstructions formed by GaAs(001): a scanning tunneling microscopy study of the (2x4) and c(4x4) surfaces. Surf.sci., 1995, v.323, p.91-101.

86. Sandroff C.J, Nottenburg R.N., Bischoff J.C., Bhat R. Dramatic enhancement in the gain of GaAs/AlGaAs heterostructure bipolar transistorby surface chemical passivation. Appl. Phys. Lett. 1987. V. 51. №1. P. 33.

87. Carpenter M.S., Melloch M.R., Landstrom M.S., Tobin S.P. Effects of Na2S and (NH4)2SX edge passivation treatments on the dark current-volage characteristics of GaAs p-n diodes. Appt. Phys. Lett. 198 8 V.52, N25, P 2157

88. Carpenter M.S., Melloch M.R., Dungan T.E. Shottki barier formation on (NH4)2S-treated n- and p-type (100)GaAs Appl.Phys.Lett. 1988. V.53. N1. P.67-68.

89. Nottenburg R.N., Sandroff C.J., Humphrey D.A. Near-ideal transport in an AlGaAs/GaAs heterostructure bipolar transistorby Na2S regrowth J.Appl.Phys.1988. V.27. N12. P.L2367

90. Yablonovitch E., Sandroff C.J., Bhat R., Guitter T. Nearli ideal electronic properties of sulfur coated GaAs surfaces Appl. Phys. Lett. 1987. V.51. № 6. P.439.

91. Oigawa H., Fan J.-F., Nannichi Y., Ando K., Saiki K., Koma A. Studies on an (NH4) 2SX-Treated GaAs Surface using AES,LEELS and RHEED.- Japan. J. AppL Phys. 1989. V.28. N3. P. L340-L342.

92. Hirayama H., Matsumoto Y., Oigawa H., Nannichi Y. Reflection high-energy electron diffraction and X-ray photoelectron spectroscopic study on (NH4)2Sx-treated GaAs (001) surfaces. Appl.Phys.Lett., 1989, V.54, №25, P.2565.

93. Sandroff C.J., Hegde M.S., Farrow L. A., Chang C.C., Harbison J.P. Electronic passivation of GaAs surfaces through the formation of arsenic-sulfur bonds. -Appl.Phys.Lett. 1989. V. 54. N 4. P. 362.

94. Wilmsen C.W., Kirchner P.P., Woodal J.M. Effects of N2,02 and H20 on GaAs passivated by photowashing or coating with Na2S-9H20. J.Vac.Sei. and Technol.,1989, V.B7, №4, P.851.

95. Ren S.-F., Chang Y.-C. Electronic Properties of Sulfur Treated GaAs(OOl) Surfaces. Phys.Rev. 1990. V.B41. N.ll. P.7705.

96. Nannichi Y., Fan J.-F., Oigawa H., Koma A. A model to explain the effective passivation of the GaAs surface by (NH4)2SX treatment Japan. J.Appl.Phys. 1988. V. 27., N 12., P.L2367.

97. Moison J.M., Bensoussan M, Houzay F. Epitaxial regrowth of an InAs surface on InP: an example of artificial surface. Phys.Rev. 1986. V. B34. № 3. P. 2018 .

98. Laurence G., Simondet F., Saget P. Combined RHEED-AES Study of the Thermal Treatment of (001)GaAs Surface Prior to MBE Growth. Appl.Phys., 197 9,v.19, pp.63-70.

99. Ueno K., Shimada T., Saiki K., Koma A. Heteroepitaxial growth of layered transition metal dichalcogenides on sulfur-terminated GaAs (111) surfaces. Appl. Phys. Lett. 1990. V. 56. № 4. P. 327 .

100. Chadi D.J. Vacancy-Indused 2x2 Reconstruction of the Ga(lll) Surface of GaAs. Phys.Rev.Lett, 1984, V.52, N21, pp.1911-1914.

101. Noreika A.J., Francombe M.N., Wood C.E.C. Growth of Sb and InSb by molecular-beam epitaxy.- J. Appl Phys., 1981, V.52, P.7416.

102. Haberern K.W., Pashley M.D. GaAs (111)A-(2x2) Reconstruction Studied by Scanning Tunneling Microscopy. Phys.Rev.B, 1990, v.41, № 5, pp.32263229.

103. Bohr J., Feidenhansl R., Nielsen M., Toney M. , Johnson R.L., Robinson I.K. Model-Independent Structure Determination of the InSb(lll)2x2 Surface with Use of Synchrotron X-Ray Diffraction. Phys.Rev.Lett., 1985, v.54, №12, pp.1275-1278 .

104. Kaxiras E., Bar-Yam Y., Joannopoulos J.D., Pandey K.C. Ab initio theory of polar semiconductor surfaces. I. Methodology and the (2x2) reconstructions of GaAs(lll). Phys.Rev.B, 1987, v.35, № 18, pp.9625-9635.

105. Thornton J.M.S., Unsworth P., Jackson M.D., Weightman P., Woolf D.A. Existance of Ga-vacancy and As-trimer induced (2x2) phases on the GaAs(lll)A surface. Surf.Sci., 1994, v.316, pp.231-237.

106. Pukite P.R., Lent C.S., Cohen P.I. Diffraction from Stepped Surfaces. II. Arbitrary terrace distributions- Surf.Sci., 1985, v.161, pp.39-68.

107. Larsen P.K., Chadi D.J. Surface structure of As-stabilized GaAs(OOl): 2x4, c(2x8) and domain structures. Phys.rev.В, 198 8,v.37,№14, p.8282-8288

108. Калашников Н.П., Ремизович B.C., Рязанов М.И. Столкновения быстрых заряженных частиц в твердых телах. М.:Атомиздат, 1980, С.212.

109. Линдхард И. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц. У.Ф.Н., 1969, Т.99, С.249.

110. Doyle P.A., Turner P.S. Relativistic Hartree-Fock X-ray and electron scattering factors. Acta Crystallogr., 1968, V.A24, N3, P.390.

111. Whelan M.J. On the Usefulness of the Concept of the Dispersion Surface Introdused by Professor P.P.Ewald. Act.Cryst., 1986, V.42, P.493.

112. Дударев С.Л. Объемное резонансное рассеяние быстрых электронов в кристаллах. Письма в ЖЭТФ, 1991, том 53, вып. 2, с.112-115.

113. Ястребов Л.И., Кацпельсон А.А. Основы одно-электронной теории твердого тела. М.:Наука, 1981, с. 48

114. Woolf D.A., Westwood D.J., Williams R.H. Surface reconstructions of GaAs(lll)A and (lll)B: A static surface phase study by reflection high-energy electron diffraction Appl.Phys.Lett., 1993, v. 62, p.1370

115. Savage D.E., Lagally M.G. Reflection high-energy electron diffraction study of the growth of In on GaAs (110) at different temperatures.

116. J.Vac.Sci.Technol., 1986, v.4, p.943.

117. Ichikawa T. RHEED study of In-induced superstructures on Ge(lll) surfaces. Surf.Sci., 1981, v.lll, p.227

118. Monch W. /Semiconductor Surfaces and Interfaces. -Springer, Berlin, 1993 p.180

119. Ganz E., Hwang I., Xiong F., Golovchenko J. Growth and morphology of Pb on Si (111) Surf. Sci., 1991, v.257, p.259-273.

120. Weitering H., Heslinga D., Hibma T. Strucrture and growth of epitaxial Pb on Si(lll). Phys.Rev.B, 1992, v.45, p.5991.

121. Heine V., Weaire D. Structure of Di- and Trivalent metals. Phys.Rev.B, 1966, v.152, p.603

122. Neave J.H., Joyce B.A., Dobson P.J., Norton N. Dynamics of Film Growth of GaAs by MBE from RHEED Observation. Appl.Phys., 1983, V.A31, P.1-8.

123. Knibb M.G., Maksym P.A. The effect of reconstruction on RHEED intensities for GaAs (001) (2x4) surface. Surf.Sci. 1988. V.195. P.475-498.

124. Clarke S., Vvedensky D.D. Growth kinetics and step density in reflection high-energy electron diffraction during molecular-beam epitaxy

125. J.Appl.Phys., 1988, V63, N7, P.2272.

126. Eds. Larsen P.K., Dobson P.J. RHEED and reflection electron imaging of surface. New York:Plenum Press. 1988, p.271

127. Harris J.J., Joyce B.A., Dobson P.J. Comments on «RED intencity oscillations durin MBE of GaAs» -Surf. Sci., 1981, V.103, P.L90.

128. Zhang J., Neave J.H., Dobson P.J., Joyce B.A., Effects of Diffraction Conditions and Processes on RHEED Intencity Oscillations During the MBE Growth of GaAs. Appl.Phys., 1987, V.A42, pp.317-326.

129. Van Hove J.M., Lent C.S., Pukite P.R., Cohen P.J. Damped oscillations in reflection high energy electron diffraction during GaAs MBE J.Vac.Sci. Technol., 1983, V.B1, N3, pp.741-746.

130. Petrich G.S., Pukite P.R., Wowchak A.M., Cohen P.I., Arrott A.S. On the origin of RHEED intensity oscillations. Surface Science, 1989, V.216, P.222-248 .

131. Lehmpfuhl G., Ichimiya A., Nakahara H. Interpretation of RHEED oscillation during MBE growth. Surf.Sci.Letters, 1991, v.245, P.L159-162.

132. Braun W., Daweritz L., Ploog K.H. Origin of Electron Diffraction during Crystal Growth. -Phys.Rev.Lett., 1998, v.80, N22, pp.4935-4938

133. Kawamura T., Maksym P.A. RHEED from stepped surfaces and its relation to RHEED intensity oscillations observed during MBE. Surf. Sci., 1985, V.161, P.12-24.

134. Peng L.-M., Whelan M.J. Dynamical calculations for RHEED from MBE growing surfaces. I. Growth on a low-index surface. Proc.R.Soc. Lond.A, 1991, V.432,1. P.195-213.

135. Zhang J., Dobson P.J., Joyce B.A., Neave J.H., Fawcett P.N. Specular beam intensity oscillations during MBE growth.-Surf. Sci., 1990, V.231. P.379.

136. S.Miyake, K.Kohra, M.Takagi. The nature of the specular reflection of electrons from a crystal surface. Acta Crystallogr., 1954, v.7, p.393-401

137. Joyce B.A., Neave J.H., Zhang J., Dobson P.J. RHEED intensity oscillations during MBE growth of III-V compaunds- an Overview. in book «RHEED and REM of Surfaces» edited by P.K.Larsen, P.J.Dobson - Plenum Press, Ney-York, 1988, pp.397-417.

138. Reginski K., Lamin M.A., Mashanov V.I., Pchelyakov O.P., Sokolov L.V. RHEED intensity oscillations from Si(111) surface in the presence of surface resonance. Surf.Sci., 1995, v.327, pp.93-99