Влияние поверхностных фаз Si-Au, Si-Na, Si-In на электрическую проводимость кремния (100)

Цуканов, Дмитрий Анатольевич

Влияние поверхностных фаз Si-Au, Si-Na, Si-In на электрическую проводимость кремния (100) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Цуканов, Дмитрий Анатольевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Владивосток МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Влияние поверхностных фаз Si-Au, Si-Na, Si-In на электрическую проводимость кремния (100)»

Автореферат диссертации на тему "Влияние поверхностных фаз Si-Au, Si-Na, Si-In на электрическую проводимость кремния (100)"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Дальневосточное отделение Институт автоматики и процессов управления

На rfp^fjc pyi@ij|icH

1 9 ИЮН 23C3

ЦУКАНОВ Дмитрий Анатольевич

Влияние поверхностных фаз БЬАи, Si-Na, вЫп на электрическую проводимость кремния (100)

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

'уTOUogii

Владивосток 2000

Работа выполнена в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН

член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук

Виктор Григорьевич Лифшиц

доктор физико-математических наук, профессор Виталий Витальевич Юдин

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Николай Геннадиевич Галкин

Дальневосточный государственный университет, г. Владивосток

/¿¡ъО

Защита состоится " июня 2000 года в '" часов на заседании диссертационного совета К 003.30.02 в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН по адресу: 690041, г. Владивосток, ул. Радио, д. 5, И А Г! У ДВО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.

Автореферат разослан 40 " мая 2000 года

Ученый секретарь диссертационного совета к. ф.-м. н.

Научный руководитель ■

Официальные оппоненты -

Ведущая организация

Ю.Л. Гаврилюк

ЬЗ^З.ЛМ-Л.ОЗ 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Исследование процессов на поверхности твердых гел - одно из важнейших направлений в современной физике. Поверхность «онокристаллических полупроводников, а особенно поверхность кремния, -зесьма привлекательный предмет для научных исследований из-за широкого применения в полупроводниковых приборах и устройствах, микроэлектронике. В то же время исследование влияния поверхностных фаз на электрофизические характеристики поверхности представляет фундаментальный интерес.

Согласно современным представлениям, при субмонослойных покрытиях здсорбата на кристаллической поверхности кремния в условиях сверхвысокого вакуума в термодинамически равновесных условиях формируются поверх-постные фазы, представляющие собой новые вещества, образующиеся в эпределенной области температурной и концентрационной устойчивости и эбладающие определенными электронной и кристаллической структурами. Наличие поверхностных фаз определяет характер процессов, протекающих на поверхности кремния, таких как адсорбция, формирование межфазных границ, поверхностная диффузия и т.д.

Известно очень много научных публикаций в отечественной и зарубежной периодической печати, посвященных исследованию атомной и электронной структуры поверхностных фаз на кремнии, см. например [1,2]. Однако, 1Вно недостаточно работ, отвечающих на простой вопрос: какими свойствами эбладают поверхностные фазы какого-либо элемента Периодической таблицы з отличие от объемного материала, образованного теми же элементами? Эткрытие новых свойств поверхностных фаз может дать толчок к разработке принципиально новых полупроводниковых устройств и должно стать движущей силой для дальнейших исследований в области физики поверхности.

Изучение структуры и свойств поверхностных фаз на кремнии представ-пяет собой непростую экспериментальную задачу. Наиболее распространенным методом изучения поверхностных фаз является исследование корреляции

их свойств с атомарной и кристаллической структурой. Этот метод исследования используется и для исследования электрической проводимости поверхностных фаз, причем экспериментальные данные свидетельствуют о том, что различные поверхностные фазы, во-первых, влияют на электрические свойства поверхности, во-вторых, это влияние происходит различным образом. Это, в принципе, позволяет получить целую гамму электрофизических свойств для поверхности кремниевого кристалла, что расширяет возможности использования поверхностных структур в полупроводниковых технологиях.

Условия формирования и кристаллическая структура поверхностных фаз на кремнии (100) таких элементов, как золото, щелочные металлы, водород, исследованы уже достаточно хорошо. В то же время, практически нет данных о том, как формирование поверхностных фаз этих и других элементов влияет на электрическую проводимость кремния. Такие сведения позволили бы получить более детальные представления о физических процессах, которые происходят на поверхности кремния при адсорбции этих элементов и формировании поверхностных фаз.

Как оказалось, данные исследований электрической проводимости позволяют рассматривать поверхностные фазы как новый двумерный материал на поверхности кремния со своими свойствами, отличными от свойств объема. Фактически, поверхностные фазы, с точки зрения их проводящих свойств, могут являться дополнительными к "объему" каналами проводимости на кремнии. Причем это могут быть поверхностные фазы как кремний-адсорбат на поверхности кремния, так и поверхностные фазы чистого кремния, такие как 81(111)7x7 и 81(100)2x1.

Следует отметить, что изучение проводимости поверхностных фаз может само по себе служить еще одним методом исследований различных процессов на поверхности, таких как механизмы формирования поверхностных фаз и различных структур на кремнии, процессы адсорбции, агломерации и т.п.

Целью диссертационной работы было исследование электрической проводимости кремния с поверхностными фазами одновалентных элементов и влияния поверхностных фаз на электрические свойства подложки. Для этого предполагалось было решить основные задачи:

1. Сконструировать четырехзондовую приставку для проведения элек-грических измерений проводимости в условиях сверхвысокого вакуума, разработать методику измерений электрической проводимости поверхностных фаз на кремнии.

2. Исследовать электрическую проводимость поверхностной фазы чистого кремния 81(100)2x1, используя процесс адсорбции чужеродных атомов.

3. Исследовать влияние поверхностных фаз одновалентных элементов, например, таких как кремний-золото и кремний-натрий, на проводимость подложки.

4. Предложить возможные механизмы электрической проводимости для поверхностных фаз на кремнии.

5. Изучить влияние адсорбции водорода и кислорода на поверхностную проводимость кремния.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые была исследована электрическая проводимость субмонослой-ной системы Аи/БКШО): а) при напылении золота на поверхность кремния при комнатной температуре; б) после формирования поверхностных фаз кремний-золото.

- исследована электрическая проводимость поверхностной фазы 81(100)2хЗ-На.

- исследована электрическая проводимость поверхностной фазы чистого кремния 81(100)2x1 и проводимость кремния с поверхностной фазой 81(100)2хЗ-№ при взаимодействии с атомарным водородом. Показано, что поверхностные фазы как металлов, так и чистого кремния являются

проводящими, адсорбция водорода приводит к разрушению этих поверхностных фаз и уменьшению электрической проводимости. - предложен механизм электрической проводимости для поверхностных фаз на кремнии. Практическая ценность.

Впервые была получена качественная и количественная информация о влиянии на электрическую проводимость кремния в условиях сверхвысокого вакуума различных адсорбатов, таких как золото, натрий, сурьма, индий, водород, а также поверхностных фаз с участием этих элементов.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы для получения нужных электрофизических параметров для различных полупроводниковых структур на поверхности кремния с использованием поверхностных фаз. Это еще один шаг на пути к созданию двумерных полупроводниковых приборов, таких как двумерный диод, двумерный транзистор, трехмерные микроэлектронные структуры с захороненными поверхностными фазами и т.д. На защиту выносятся основные результаты диссертационной работы:

При дальнейшем напылении золота (покрытие адсорбата больше 0,5 МС) проводимость подложки начинает увеличиваться вследствие образования на поверхности кремния металлической пленки золота.

• Формирование поверхностных фаз золота приводит к возникновению новых каналов проводимости, электрическая проводимость которых выше, чем проводимость поверхностной фазы 81(100)2x1.

• Формирование поверхностной фазы 81(100)2хЗ-Ыа приводит к уменьшению электрической проводимости подложки, что связано с тем, что элек-

трическая проводимость данной поверхностной фазы меньше, чем проводимость Si(100)2xl.

• Экспозиция кремния с поверхностными фазами Si(100)2xl и Si(100)2x3-Na в водороде приводит к уменьшению электрической проводимости вследствие разрушения на поверхности каналов проводимости, которые формируют эти поверхностные фазы.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях:

1) Россия, Екатеринбург, УрГУ, (1996), Всероссийская научная конференция студентов-физиков,

2) Россия, Владивосток, ВГУЭС, (1997), Межвузовская студенческо -преподавательская научно-методическая конференция "Проблемы создания и контроля элементной базы радиоэлектронной аппаратуры",

3) Россия, Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, (1997), Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов,

4) Russia, Vladivostok, (1998), Third Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces,

5) Россия, Владивосток, ДВГУ, (1998), Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике,

6) France, Aix-en-Provence, (1999), Fifth International conference on Atomi-cally Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures,

7) Austria, Vienna, (1999), 18th European Conference on Surface Science,

8) Россия, Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, (1999), III Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов,

9) Россия, Владивосток, ВГУЭС, (2000), II Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых

"Высокие интеллектуальные технологии развития профессионального образования и науки".

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 статей в научных журналах, 2 работы приняты в печать, кроме того, опубликованы 8 тезисов докладов, которые были представлены на Всероссийских и Международных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 46 рисунков и список литературы из 109 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проведенных исследований, сформулированы цель и задачи работы, основные защищаемые положения, научная и практическая значимость работы.

Первая глава носит обзорный характер и раскрывает современное состояние изложенных в диссертации вопросов. Основное внимание (кроме теоретических аспектов электрической проводимости объемных полупроводников и электронного транспорта на поверхности полупроводниковых кристаллов) уделяется экспериментальным работам, уже имеющимся к моменту начала работы над диссертацией по исследованию электрической проводимости поверхностных фаз на кремнии.

Первый раздел содержит описание основных представлений о поверхностных фазах на кремнии, указан механизм их формирования, приведен способ описания кристаллической структуры поверхностных фаз.

Во втором разделе первой главы приведены представления об электропроводности объемных полупроводников, а также современные представления о возможных механизмах электропроводности приповерхностной области полупроводников.

Третий раздел содержит обзор практически всех имеющихся на настоящий момент результатов по исследованию электропроводности поверхностных фаз на кремнии по данным зарубежной периодической литературы. Можно отметить, что данная область исследована недостаточно. В мире подобными исследованиями в настоящее время занимаются лишь две-три научные группы. Причем в некоторых работах влияние поверхностных фаз на электрическую проводимость кремния во внимание не принимается. Из-за отсутствия единого подхода к проблеме существуют противоречия в интерпретации результатов. Электрическая проводимость поверхностных фаз на кремнии с ориентацией поверхности (100) вообще не была изучена.

Не было внесено ясности в вопрос, обладает ли проводимостью поверхностная фаза чистого кремния 81(111)7x7, электрические свойства поверхностной фазы 81(100)2x1 не исследовались, было лишь высказано предположение, что она обладает полупроводниковыми свойствами [3].

Вторая глава содержит описание основных методов исследований, используемых в данной работе: дифракции медленных электронов (ДМЭ) для исследования геометрической структуры поверхностных фаз и четырехзондо-вого метода измерения удельного сопротивления для исследования электрической проводимости подложки кремния в сверхвысоком вакууме.

Приведена схема экспериментальной установки, описаны методы подготовки образцов кремния, способ получения атомарно-чистой поверхности кремния. Описаны методы формирования поверхностных фаз при напылении таких адсорбатов, как золото, натрий, сурьма и индий. Приводится метод проведения экспериментов по взаимодействию атомарного водорода с поверхностными фазами на кремнии.

Все эксперименты проводились на сверхвысоковакуумной установке, оборудованной прецизионным манипулятором, на котором размещаются два кремниевых образца. Камера оснащена электронной оптикой ДМЭ для исследования кристаллической структуры поверхностных фаз. Для проведения

электрических измерений in situ была изготовлена четырехзондовая приставка на выдвижном манипуляторе, зонды изготовлены из вольфрама, заточка зондов производилась электролитическим методом. Конструкция камеры позволяла устанавливать источники золота, натрия, сурьмы и индия. Кроме того для проведения экспериментов по экспозиции подложек в атмосфере атомарного водорода камера дополнительно оснащалась цельнометаллическим натекателем с контролируемой подачей отфильтрованного водорода. Для диссоциации молекулярного водорода использовалась вольфрамовая спираль, нагретая до 1800°С.

Приведены общие положения методов ДМЭ и четырехзондового метода измерения проводимости полупроводников. Отмечается, что ДМЭ является одним из самых удобных методов, позволяющих изучать кристаллическую структуру поверхностных фаз, а также отслеживать процесс разрушения структуры упорядоченных поверхностных фаз. Четырехзондовый метод -один из самых эффективных методов для измерения удельного сопротивления и проводимости монокристаллического кремния, который позволяет отслеживать изменения проводимости даже для таких сверхтонких структур на поверхности, как поверхностные фазы, что и показывают экспериментальные данные приведенные в настоящей работе.

Далее в этой же главе приводится подробное описание методов получения атомарно-чистой поверхности подложек кремния, используемых в настоящей работе, а также методов формирования исследуемых поверхностных фаз.

Третья глава представляет результаты экспериментов по исследованию электрической проводимости поверхностной фазы чистого кремния Si(100)2xl при адсорбции на эту поверхностную фазу таких элементов, как золото, сурьма, а также при экспозиции в атомарном водороде и кислороде. В первом разделе третьей главы вводится представление о поверхностных фазах, как о дополнительных каналах проводимости: в одном канале проводимость осуще-

ствляется через объемный материал подложки, во втором - через поверхностную фазу (Рис. 1). Разрушение поверхностной фазы чистого кремния адсорбцией чужеродных атомов должно приводить к исчезновению канала проводимости, который эта поверхностная фаза образовывала на поверхности кремния, следовательно, для такой подложки могут быть зафиксированы изменения в электрической проводимости. Это как раз и отмечается в первом параграфе, где также описаны подходы различных исследователей к изучению проводящих свойств поверхностных фаз чистого кремния.

Во втором разделе представлены результаты исследований электрической проводимости поверхностной фазы 81(100)2x1 на начальной стадии адсорбции атомов золота на эту поверхностную фазу. Показано, что разрушение кристаллической решетки поверхностной фазы, что фиксировалось методом ДМЭ как исчезновение сверхрефлексов 2x1, приводит к уменьшению электрической проводимости кремниевой подложки (Рис. 2а).

Эти результаты свидетельствуют о том, что на поверхности кремния существует канал проводимости, образованный в данном случае поверхностной фазой чистого кремния, исчезновение которого из-за разрушения этой поверхностной фазы приводит к уменьшению проводимости подложки.

Рис. 1. Схема измерений электрической проводимости подложки кремния с поверхностной фазой четырехзондовым методом. ]ц - ток через объем образца, 1Пф - ток через поверхностную фазу.

В третьем разделе приведено описание экспериментальных результатов при адсорбции другого элемента - сурьмы на поверхностную фазу 81(100)2x1. Как и в предыдущем случае при адсорбции золота на поверхностную фазу чистого кремния, наблюдается уменьшение проводимости для такой подложки, что также объясняется исчезновением канала проводимости на поверхности кремния.

Четвертый раздел третьей главы включает в себя результаты по исследованию проводимости кремния с поверхностной фазой 81(100)2x1 при экспозиции в атмосфере атомарного водорода. Наблюдения ДМЭ и измерения проводимости показывают, что процесс разрушения поверхностной фазы чистого

Рис. 2. Изменение проводимости и картин ДМЭ: а) при напылении золота на поверхностную фазу $¡(100)2x1, б) после формирования поверхностных фаз кремний-золото. Электрические измерения проводились при комнатной температуре.

кремния сопровождается уменьшением проводимости такой подложки, что еще раз подтверждает предположение о том, что поверхностная фаза 81(100)2x1 обладает проводящими свойствами.

Пятый раздел является обобщением результатов проведенных экспериментов по исследованию проводимости поверхностных фаз чистого кремния при адсорбции чужеродных атомов на эту поверхностную фазу. Приводятся результаты по измерению проводимости кремния с поверхностными фазами

Si(100)2xl и Si(100)7x7 при экспозиции подложки на воздухе при вакууме от 1-10 9 Topp до 1-Ю"5 Topp, что приводит к разрушению упорядоченной структуры поверхностной фазы чистого кремния и, соответственно, уменьшению проводимости. Описанные результаты и результаты других работ, посвященных исследованию проводимости in situ, см. например [4], говорят о том, что ни легирование приповерхностной области кремния атомами адсорбата ни увеличение степени шероховатости поверхности не может объяснить увеличение сопротивления кремния с поверхностной фазой Si(100)2xl на начальной стадии напыления адсорбата, тогда как представление о поверхностных фазах как о дополнительных каналах проводимости в данном случае является определяющим в объяснении подобного поведения проводимости.

В конце главы подводятся итоги исследований проводимости поверхностных фаз чистого кремния, указывается на то, что в дальнейших исследованиях in situ электрических свойств поверхностных фаз на кремнии необходимо учитывать, что поверхностная фаза чистого кремния дает свой вклад в проводимость кремниевой подложки.

Четвертая глава является продолжением исследований электрической проводимости теперь уже поверхностной фазы кремний-адсорбат. Рассматриваются как упорядоченные поверхностные фазы, такие как Si(100)c(8x2)-Au, Si(100)V26x3-Au, Si(100)2x3-Na, так и неупорядоченные поверхностные фазы, полученные при напылении золота и сурьмы на поверхность кремния при KT. Описываются результаты измерений электрической проводимости для таких систем, приводятся возможные механизмы, объясняющие возникновение проводящего канала на поверхности при формировании поверхностных фаз на кремнии.

В первом разделе описана методика измерения проводимости поверхностных фаз на кремнии с учетом шунтирующего действия подложки. Вклад электрической проводимости поверхностных фаз в проводимость кремния оценивался как

До = о^БР) - с5(81(100)2х1) , где а5(8Р) - поверхностная проводимость кремния с поверхностной фазой кремний-адсорбат, о<,(81( 100)2x1) - проводимость чистого кремния с поверхностной фазой 81(100)2x1.

Во втором разделе четвертой главы приведены результаты исследований электрической проводимости для неупорядоченных пленок золота напыленных на поверхность кремния (100) при КТ. На начальной стадии напыления адсорбата проводимость кремниевой подложки уменьшается вследствие разрушения поверхностной фазы чистого кремния 81(100)2x1, затем при покрытии адсорбата около 0,5 МС проводимость такой подложки начинает расти и при покрытии около 1 МС становится больше, чем проводимость чистого кремния (Рис. 2а). Это связывается с тем, что проводимость при таких покрытиях начинает осуществляться по металлической пленке из атомов адсорбата.

Третий раздел представляет результаты исследований электрической проводимости поверхностных фаз кремний-золото в зависимости от величины покрытия адсорбата. Отмечается, что проводимость поверхностных фаз кремний-золото выше, чем проводимость поверхностной фазы чистого кремния (Рис. 26), причем ее рост примерно пропорционален концентрации адсорбата. Это дает основание полагать, что проводимость поверхностных фаз определяется концентрацией носителей для данной поверхностной фазы, увеличивающейся при возрастании числа адсорбированных атомов. При этом величина подвижности для разных фаз практически не меняется, так как связана, в основном, с характеристиками подложки.

В четвертом разделе это предположение находит свое подтверждение для поверхностной фазы 81(100)2хЗ-1Ма. Сопоставление данных по определению концентрации атомов адсорбата и атомов кремния в этой поверхностной фазе и данных по измерению ее проводимости, показало, что максимальная концентрация носителей в поверхностной фазе кремний-натрий меньше, чем в

поверхностной фазе чистого кремния, а проводимость поверхностной фазы кремний-натрий ниже, чем проводимость поверхностной фазы чистого кремния Si( 100)2x1.

Экспозиция поверхности кремния с Si(100)2x3-Na в атомарном водороде показала, что в результате взаимодействия поверхности такой подложки с атомарным водородом проводимость уменьшается. Это говорит о том, что данная поверхностная фаза принимает участие в проводимости подложки и ее разрушение приводит к исчезновению канала проводимости на поверхности кремния.

В пятом разделе четвертой главы приводится обсуждение результатов исследований электрической проводимости поверхностных фаз кремний-адсорбат, в том числе и поверхностной фазы Si(100)4x3-In, влияние которой на проводимость является слабым, что связано с тем, что концентрация носителей в ней близка к концентрации носителей в поверхностной фазе чистого кремния Si( 100)2x1. Показано, что напыление дополнительных либо чужеродных атомов на поверхностную фазу кремний-адсорбат приводит к разрушению ее кристаллической структуры, и, следовательно, уменьшению ее электропроводности. Однако, в некоторых случаях, такое напыление приводит, наоборот, к увеличению проводимости такой подложки. Это связано с тем, что на поверхности формируется новая поверхностная фаза, а значит и новый канал проводимости, но уже с другими свойствами, либо формируется двумерный газ адатомов на поверхностной фазе, атомы которого донируют носители в поверхностную фазу, увеличивая ее проводимость. Указывается, что определяющим фактором, влияющим на проводящие свойства поверхностных фаз является концентрация носителей в поверхностных фазах.

В конце главы приводятся выводы о влиянии поверхностных фаз крем-ний-адсорбат на величину поверхностной проводимости подложки. Отмечается, что поверхностные фазы могут как увеличивать, так и уменьшать прово-

димость кремния по сравнению с подложкой с поверхностной фазой чистого кремния 81(100)2x1.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

С использованием методов дифракции медленных электронов и четырех-зондового метода измерений удельного сопротивления в сверхвысоком вакууме было проведено исследование электрической проводимости кремния с поверхностными фазами 81(100)2x1, 81(100)с(8х2)-Аи, 81(100)5х1-Аи, 81(100)л/26хЗ-Аи, 81(100)2хЗ-Ка, 81(100)4хЗ-1п.

На основе проведенных исследований получены следующие выводы:

1). Поверхностные фазы различных элементов на кремнии обладают проводимостью и могут оказывать заметное влияние на электрические свойства подложки.

2). Существует корреляция кристаллической структуры поверхностных фаз и их электрической проводимости.

3). Напыление золота при КТ на поверхность кремния 81(100)2x1 приводит к разрушению этой поверхностной фазы и уменьшению проводимости подложки кремния на начальном этапе вследствие исчезновения канала проводимости, который был образован поверхностной фазой 81(100)2x1. При дальнейшем напылении золота (покрытие адсорбата больше 0,5 МС) проводимость подложки начинает увеличиваться вследствие образования на поверхности кремния металлической пленки золота. Формирование поверхностных фаз золота приводит к возникновению новых каналов проводимости, проводимость которых выше, чем проводимость поверхностной фазы 81(100)2x1. Формирование поверхностной фазы 81(100)2хЗ-Ка приводит к уменьшению электрической проводимости подложки, что связано с тем, что электрическая проводимость данной поверхностной фазы меньше, чем проводимость 81(100)2x1.

4) Экспозиция кремния с поверхностными фазами 81(100)2x1 и 81(100)2хЗ-Ка в атмосфере атомарного водорода приводит к уменьшению

электрической проводимости вследствие разрушения на поверхности каналов проводимости, которые формируют эти поверхностные фазы.

Таким образом, в данной диссертационной работе впервые была измерена поверхностная проводимость монокристаллического кремния (100) с поверхностными фазами как чистого кремния, так и с поверхностными фазами кремний-адсорбат (Au, Na, Sb, In, H) в сверхвысоком вакууме. Выдвинутое предположение о поверхностных фазах как дополнительных каналах проводимости на кремнии нашло свое экспериментальное подтверждение.

Личный вклад автора. Экспериментальные результаты по исследованию электрической проводимости поверхностных фаз чистого кремния и поверхностных фаз кремний-адсорбат были получены лично автором работы. Кроме того, автором была разработана методика измерения проводимости поверхностных фаз на кремнии, модифицировано либо разработано и изготовлено необходимое оборудование для исследований. Автор участвовал в обсуждении всех полученных в работе результатов.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. V.G. Lifshits, Yu.L. Gavrilyuk, A.V. Zotov, D.A. Tsukanov "Si Surface Phases: Formation, Role in Processes and Properties", Physics of Low-Dimensional Structures, 1/2 (1997) p. 131.

2. S.V. Ryzhkov, D.A. Tsukanov, V.G. Lifshits "Surface Conductivity of Ultra-Thin Na and Au Films on Si(100)", Physics of Low-Dimensional Structures, 7/8 (1998) p. 1.

3. S.V.Ryzhkov, D.A. Tsukanov, D.V. Gruznev, V.G. Lifshits "Study of Electrical Properties of Ultra-Thin Na Films on Si(100)", Physics of Low-Dimensional Structures, 7/8 (1998) p. 109.

4. A.A. Saranin, A.V. Zotov, S.V. Ryzhkov, D.A. Tsukanov, V.G. Lifshits, J.-T. Ryu., O. Kubo, H. Tani, T. Harada, M. Katayama, K. Oura " Si(100)2>3-Na surface phase: Formation and atomic arrangement", Physical Review B, 58 (1998) p. 4972.

5. D.A. Tsukanov, S.V. Ryzhkov, S. Hasegawa, V.G. Lifshits "Surface Conductivity of Submonolayer Au/Si(100) System", Physics of Low-Dimensional Structures, 7/8 (1999) p. 149.

6. S.V. Ryzhkov, D.A. Tsukanov, D.V. Gruznev, and V.G. Lifshits "Role of the Surface Phases in Surface Conductivity" Proceedings of the Third Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces, Vladivostok, Russia, 18-24 September, 1998, p. 77-81.

7. В.Г. Лифшиц, Ю.Л. Гаврилюк, A.A. Саранин, A.B. Зотов, Д.А. Цуканов, Поверхностные фазы на кремнии, УФН, т. 170, № 5 (2000)

8. D.A. Tsoukanov, S.V. Ryzhkov, D.V. Gruznev, V.G. Lifshits "The Role of the Surface Phases in Surface Conductivity", Applied Surface Science, 2000, принято в печать, APSUSC 6076, P23.

9. В.Г. Лифшиц, С.Г.Азатьян, Ю.Л. Гаврилюк, Ю.ВЛуняков, A.A. Саранин, A.B. Зотов, Д.А. Цуканов "Двумерные структуры на поверхности кремния", Известия Академии наук, 2000, принята в печать.

10. Д.А. Цуканов "Влияние сверхтонких пленок золота на Si(100) на удельное сопротивление подложки", Сборник тезисов Всероссийской научной конференции студентов-физиков, 21-26 апреля 1996 г., АСФ, Уральский госуниверситет, г. Екатеринбург, с. 47.

11. Д.А. Цуканов "Влияние сверхтонких пленок золота на Si(100) на удельное сопротивление подложки", Тезисы докладов межвузовской сту-денческо-преподавательской научно-методической конференции "Проблемы создания и контроля элементной базы радиоэлектронной аппаратуры", 6-7 мая 1997 г., г. Владивосток, ВГУЭС, с. 10.

12. Д.А. Цуканов, C.B. Рыжков, В.Г. Лифшиц "Электрическая проводимость сверхтонких пленок металлов I группы на Si(100)", Тезисы докладов Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, 25-26 ноября 1997 г., ИАПУ ДВО РАН, г. Владивосток, с. 27.

13. Д.А. Цуканов, C.B. Рыжков, В.Г. Лифшиц "Электрическая проводимость сверхтонких пленок Na на Si(100)", Региональная естественно-научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, 3-5 декабря 1997 г., ДВГУ, г. Владивосток.

14. Д.А. Цуканов, C.B. Рыжков, Д.В. Грузнев "Влияние поверхностных фаз элементов I группы на проводимость подложки Si(100)", Тезисы докладов 2-й региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, 25-28 сентября 1998 г., ИАПУ ДВО РАН, г. Владивосток, с. 13.

15. Д.А. Цуканов, C.B. Рыжков "Поверхностная проводимость: влияние поверхностных фаз", Тезисы докладов Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, 9-11 декабря 1998 г., г. Владивосток, Изд-во Дальневосточного госуниверситета, с. 75.

16. D.A. Tsoukanov, S.V. Ryzhkov, D.V. Gruznev, V.G. Lifshits "The Role of the Surface Phases in the Surface Conductivity", Program and Abstract Book of the Fifth International conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures, July 6-9,1999, Aix-en-Provence, France, P. 23.

17. И.В. Белоус, Д.А. Цуканов, C.B. Рыжков, "Автоматизация че-тырехзондового метода электрических измерений in situ ", Тезисы докладов III Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, 11-12 октября 1999 г., ИАПУ ДВО РАН, г. Владивосток, с. 47.

18. Д.А. Цуканов, "Электрическая проводимость субмонослойной системы Au/Sl(100)", Тезисы докладов Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, 24-16 ноября 1999 г., г. Владивосток, Изд-во Дальневосточного госуниверситета, с. 50.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Lifshits V.G., Saranin А.А., and Zotov A.V. Surface Phases on Silicon: Preparation, structures and properties.- Chichester, John Wiley & Sons, 1994. -450 p.

2. Лифшиц В.Г. Электронная спектроскопш и атомные процессы на поверхности кремния. - М.: Наука, 1985. - 200 с.

3. Hasegawa Y., Lyo I.-W., Avouris Ph. Electronic Properties of Nanometer-size Metal-semiconductor Point Contacts Studied by STM // Appl. Surf. Sci. -1993. - V. 76/77. - P. 347-352.

4. Hasegawa S., Jiang C.-S., Tong X., Nakajima Y. Electrical Functional Properties of Surface Superstructures on Semiconductors // Adv. in Colloid and Interface Sci. - 1997. - V. 71/72. - P. 125-145.

Цуканов Дмитрий Анатольевич

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ФАЗ Si-Au, Si-Na, Si-In НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОВОДИМОСТЬ КРЕМНИЯ (100)

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано к печати 21.04.00 г.

Усл. п.л. 1.1. Уч. - изд. л.0.75. Формат 60x84/16

Тираж 100. Заказ 14.

Издано ИАПУ ДВО РАН. Владивосток, Радио, 5 Отпечатано участком оперативной печати ИАПУ ДВО РАН Владивосток, Радио, 5

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Цуканов, Дмитрий Анатольевич

Введение

1 Поверхностные фазы и их влияние на электрические свойства

Введение

1.1 Поверхностные фазы и двумерная кристаллография.

1.2 Электропроводность поверхности полупроводников.

1.2.1 Общие сведения об электропроводности полупроводников.

1.2.2 Электропроводность приповерхностной области полупроводников.

1.3 Исследование электрофизических свойств поверхностных фаз.

1.3.1 Электрическая проводимость поверхностной фазы кремния 81(111)7x7.

1.3.2 Электрическая проводимость поверхностных фаз кремний-адсорбат.

1.3.3 Электрические свойства захороненных поверхностных фаз. . 47 Выводы.

2 Методы исследования

Введение

2.1 Экспериментальная установка.

2.2 Методы исследования.

2.2.1 Метод дифракции медленных электронов.

2.2.2 Четырехзондовый метод измерения сопротивления.

2.3 Подготовка образцов.

2.3.1 Приготовление образцов и получение атомарно-чистой поверхности кремния.

2.3.2 Методика формирования поверхностных фаз на кремнии.

Выводы.

3 Электрическая проводимость поверхностной фазы

81(100)2x1 при напылении адсорбата при КТ

Введение

3.1 Некоторые представления о проводимости поверхностных фаз.

3.2 Измерения проводимости при напылении золота на поверхностную фазу 81(100)2x1.

3.3 Измерение проводимости при напылении сурьмы на поверхностную фазу 81(100)2x1.

3.4 Измерение проводимости при экспозиции поверхностную фазу 81(100)2 х в атмосфере атомарного водорода.

3.5 Обобщение результатов.

Выводы.

4 Электрическая проводимость поверхностных фаз кремний-адсорбат на кремнии (100)

Введение

4.1 Измерение электрической проводимости поверхностных фаз и сверхтонких пленок на кремнии.

4.2 Проводимость сверхтонкой пленки золота, сформированной при комнатной температуре.

4.3 Исследование электрической проводимости поверхностных фаз кремний-золото.

4.4 Исследование электрической проводимости поверхностной фазы 81(100)2хЗ-Ыа.

- 4

4.5 Взаимодействие атомарного водорода с поверхностной фазой 81(100)2x3-^.

4.6 Обсуждение результатов.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Влияние поверхностных фаз Si-Au, Si-Na, Si-In на электрическую проводимость кремния (100)"

Актуальность темы.

Исследование процессов на поверхности твердых тел - одно из важнейших направлений в современной физике. Поверхность монокристаллических полупроводников, а особенно поверхность кремния, - весьма привлекательный предмет для научных исследований из-за широкого применения в полупроводниковых приборах и устройствах, микроэлектронике. В то же время исследование влияния поверхностных фаз на электрофизические характеристики поверхности представляет фундаментальный интерес.

Согласно современным представлениям, при субмонослойных покрытиях адсор-бата на кристаллической поверхности кремния в условиях сверхвысокого вакуума в термодинамически равновесных условиях формируются поверхностные фазы, представляющие собой новые вещества, образующиеся в определенной области температурной и концентрационной устойчивости и обладающие определенными электронной и кристаллической структурами. Наличие поверхностных фаз определяет характер процессов, протекающих на поверхности кремния, таких как адсорбция, формирование межфазных границ, поверхностная диффузия и т.д.

Известно очень много научных публикаций в отечественной и зарубежной периодической печати, посвященных исследованию атомной и электронной структуры поверхностных фаз на кремнии, см. например [1,2]. Однако, явно недостаточно работ, отвечающих на простой вопрос: какими свойствами обладают поверхностные фазы какого-либо элемента Периодической таблицы в отличие от объемного материала, образованного теми же элементами? Открытие новых свойств поверхностных фаз может дать толчок к разработке принципиально новых полупроводниковых устройств и должно стать движущей силой для дальнейших исследований в области физики поверхности.

Изучение структуры и свойств поверхностных фаз на кремнии представляет собой непростую экспериментальную задачу. Наиболее распространенным методом изучения поверхностных фаз является исследование корреляции их свойств с атомарной и кристаллической структурой. Этот метод исследования используется и для исследования электрической проводимости поверхностных фаз, причем экспериментальные данные свидетельствуют о том, что различные поверхностные фазы, во-первых, влияют на электрические свойства поверхности, во-вторых, это влияние происходит различным образом. Это, в принципе, позволяет получить целую гамму электрофизических свойств для поверхности кремниевого кристалла, что расширяет возможности использования поверхностных структур в полупроводниковых технологиях.

1. Сконструировать четырехзондовую приставку для проведения электрических измерений проводимости в условиях сверхвысокого вакуума, разработать методику измерений электрической проводимости поверхностных фаз на кремнии.

4. Предложить возможные механизмы электрической проводимости для поверхностных фаз на кремнии.

5. Изучить влияние адсорбции водорода и кислорода на поверхностную проводимость кремния.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые была исследована электрическая проводимость субмонослойной системы Аи/81(Н)0): а) при напылении золота на поверхность кремния при комнатной температуре; б) после формирования поверхностных фаз кремний-золото.

- исследована электрическая проводимость поверхностной фазы 81(100)2хЗ-Иа.

- исследована электрическая проводимость поверхностной фазы чистого кремния 81(100)2x1 и проводимость кремния с поверхностной фазой 81(100)2хЗ-Ка при взаимодействии с атомарным водородом. Показано, что поверхностные фазы как металлов, так и чистого кремния являются проводящими, адсорбция водорода приводит к разрушению этих поверхностных фаз и уменьшению электрической проводимости.

- предложен механизм электрической проводимости для поверхностных фаз на кремнии.

Практическая ценность.

На защиту выносятся основные результаты диссертационной работы:

• Напыление золота при комнатной температуре (КТ) на поверхность кремния 81(100)2x1 приводит к разрушению этой поверхностной фазы и уменьшению проводимости подложки кремния на начальном этапе вследствие исчезновения канала проводимости, который был образован поверхностной фазой 81(100)2x1. При дальнейшем напылении золота (больше 0,5 МС) проводимость подложки начинает увеличиваться вследствие образования на поверхности кремния металлической пленки золота.

• Формирование поверхностных фаз золота приводит к возникновению новых каналов проводимости, проводимость которых выше, чем проводимость поверхностной фазы 81(100)2x1.

• Формирование поверхностной фазы Si(100)2 хЗ-Na приводит к уменьшению электрической проводимости подложки, что связано с тем, что электрическая проводимость данной поверхностной фазы меньше, чем проводимость поверхностной фазы Si(100)2xl.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях:

1) Россия, Екатеринбург, УрГУ, (1996), Всероссийская научная конференция студентов-физиков,

2) Россия, Владивосток, ВГУЭС, (1997), Межвузовская студенческо - преподавательская научно-методическая конференция "Проблемы создания и контроля элементной базы радиоэлектронной аппаратуры",

4) Russia, Vladivostok, (1998), Third Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces,

5) Россия, Владивосток, ДВГУ, (1998), Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике,

6) France, Aix-en-Provence, (1999), Fifth International conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures,

7) Austria, Vienna, (1999), 18th European Conference on Surface Science,

- 10

9) Россия, Владивосток, ВГУЭС, (2000), II Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Высокие интеллектуальные технологии развития профессионального образования и науки".

Публикации.

По теме диссертации опубликованы 7 статей в научных журналах, 2 работы приняты в печать, кроме того, опубликованы 8 тезисов докладов, которые были представлены на Всероссийских и Международных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 140 страниц, включая 46 рисунков и список литературы из 109 наименований.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные выводы по данной главе:

1). Поверхностные фазы кремний-адсорбат оказывают влияние на электрическую проводимость кремния.

2). Проводимость неупорядоченных ПФ кремний-золото начинает увеличиваться при покрытии около 0,5 МС золота, так как при таком покрытии адсорбата на поверхности кремния образуется металлическая пленка.

3). Электрическая проводимость упорядоченных ПФ кремний- золото больше, чем проводимость ПФ чистого кремния (100). Установлено, что вклад ПФ в проводимость подложки кремния пропорционален концентрации атомов золота в ПФ.

4). Проводимость ПФ 81(100)2 хЗ-Ма меньше, чем проводимость ПФ чистого кремния 81(100)2x1 из-за меньшей концентрации носителей в ПФ кремний-натрий.

5). Все результаты, полученные при исследовании электрической проводимости ПФ кремний-адсорбат объясняются в рамках концепции, которая рассматривает ПФ, как дополнительный канал проводимости на поверхности кремния.

Заключение

С использованием методов дифракции медленных электронов и четырехзондо-вого метода измерений удельного сопротивления в сверхвысоком вакууме было проведено исследование электрической проводимости кремния с поверхностными фазами 81(100)2x1, 81(100)с(8х2)-Аи, 81(100)5х1-Аи, 81(100)\/ЗхлД-Аи, 81(100)2хЗ-Ма, 81(100)4 хЗ-1п.

На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

1. Поверхностные фазы различных элементов на кремнии обладают проводимостью и могут оказывать заметное влияние на электрические свойства подложки.

2. Наблюдается корреляция кристаллической структуры ПФ и их электрической проводимости.

3. Напыление золота при КТ на поверхность кремния 81(100)2x1 приводит к разрушению этой ПФ и уменьшению проводимости подложки кремния на начальном этапе вследствие исчезновения канала проводимости, который был образован ПФ 81(100)2x1. При дальнейшем напылении золота (больше 0,5 МС) проводимость подложки начинает увеличиваться вследствие образования на поверхности кремния металлической пленки золота. Формирование ПФ золота приводит к возникновению новых каналов проводимости, проводимость которых выше, чем проводимость ПФ 81(100)2x1. Формирование ПФ 81(100)2x3- Ма приводит к уменьшению электрической проводимости подложки, что связано с тем, что электрическая проводимость данной ПФ меньше, чем проводимость ПФ 81(100)2x1.

4. Экспозиция кремния с ПФ 81(100)2x1 и 81(100)2хЗ-Ма приводит к уменьшению электрической проводимости вследствие разрушения на поверхности каналов проводимости, которые формируют эти ПФ.

Таким образом, в данной диссертационной работе впервые была измерена поверхностная проводимость монокристаллического кремния (100) с поверхностными фазами золота, натрия и водорода в сверхвысоком вакууме. Это лишь первый шаг, необходимый для создания двумерных полупроводниковых приборов и микроструктур. Существенным при этом является разделение проводимостей за счет легирования приповерхностной области, существования поверхностных фаз, адатомов на поверхностных фазах, формировании поверхностного рельефа. И хотя в настоящий момент в экспериментах полного разделения удается достичь еще не всегда, полученные результаты показали, что общее представление о поверхностных фазах как о дополнительных каналах проводимости является весьма плодотворным, и эта концепция получила свое подтверждение для всех исследуемых в работе образцов.

Автор выражает глубокую благодарность д.ф.-м.н. В.Г. Лифшицу за научное руководство работой и обсуждение результатов, д.ф.-м.н. A.B. Зотову за обсуждение результатов и постоянное внимание к работе, к.ф.-м.н. C.B. Рыжкову, Д.В. Грузневу и О. Утасу за помощь в работе, а также всем сотрудникам Научно-Технологического Центра полупроводниковой микроэлектроники ИАПУ ДВО РАН.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Цуканов, Дмитрий Анатольевич, Владивосток

1. Lifshits V.G., Saranin A.A., and Zotov A.V. Surface Phases on Silicon: Preparation, structures and properties.- Chichester, John Wiley h Sons, 1994. - 450 p.

2. Лифшиц В.Г. Электронная спектроскопия и атомные процессы на поверхности кремния. М.: Наука, 1985. - 200 с.

3. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир, 1989. - 564 с.

4. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. М.: Высшая школа, 1975. - 296 с.

5. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. - 792 с.

6. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984. - 456 с.

7. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 392 с.

8. Nesterenko В. A., Snitko O.V. and Rozumnyuk V.T. The influence of the adsorption of Au, Sb, and 02 on the electrical properties of the atomically clean silicon surface // Surf. Sci. 1986. - V. 9, № 3. - P. 407- 420.

9. Andersson Th. The resistance of ultra-thin gold films during and after deposition // Thin Solid Films 1975. - V. 29. - P. L21-L23.

10. Новиков В.В. Теоретические основы микроэлектроники. М.: Высшая школа, 1972. - 352 с.

11. Hasegawa S., Tong X., Takeda S., Sato N., Nagao T. Structures and electronic transport on silicon surfaces // Progress in Surface Science. 1999. - V. 60, № 5-8.- P. 89-257.

12. Challis L.J. Physics in less than three dimensions // Contemporary Physics 1992.- V.33. P. 111-127.

13. Sakaki H. Quantum wires, quantum boxes and related structures: physics, device potentials and structural requirements // Surf. Sci. 1992. - V. 267. - P. 623-629.

14. Nakajima Y., Uchida G., Nagao T., and Hasegawa S. // Two- dimensional adatom gas on the Si(lll)sqrt3xsqrt3-Ag surface detected through changes in electrical conduction // Phys. Rev. B. 1996. - V. 54. - P. 14134-14138.

15. Heun S., Bange J., Schad R., Henzler M. Conductance of Ag on Si(lll): a two-dimensional percolation problem // J.Phys.:Cond.Matt. 1993. - V. 5. - P. 29132918.

16. Luo E.Z., Heun S., Kennedy M., Wollschlager J., and Henzler M. Surface roughness and conductivity of thin Ag films // Phys. Rev. B. 1993. - V. 49, № 7. - P. 4858-4865.

17. Jalochowski M., Bauer E. Resistance oscillations and crossover in ultrathin gold films // Phys. Rev. B. 1998. - V. 37. - P. 8622-8626.

18. Jalochowski M., Bauer E. Quantum size and surface effects in the electrical resistivity and high-energy electron reflectivity of ultrathin lead films // Phys. Rev. B.- 1998. V. 38. - P. 5272-5280.

19. Allen F.G. and Gobeli G.W. Work function, photoelectric threshold, and surface states of atomically clean silicon // Phys. Rev. 1962. - V. 127, № 1. - P. 150-158.

20. Bauerle F., Monch W., and Henzler M. Correlation of electronic surface properties and surface structure on cleaved silicon surfaces //J. Appl. Phys. 1972. - V. 43, № 10. - P. 3917-3919.

21. Hasegawa Y., Lyo I.-W., Avouris Ph. Measurement of surface state conductance using STM point contacts // Surf. Sci. 1996. - V. 358. - P. 32-37.

22. Hasegawa Y., Lyo I.-W., Avouris Ph. Electronic properties of nanometer-size metal-semiconductor point contacts studied by STM // Appl. Surf. Sci. 1993. - V. 76/77. - P. 347-352.

23. Petersen C.L., Grey F., Aono M. Oxidation of clean silicon surfaces studied by four-point probe surface conductance measurements // Surf. Sci. 1997. - V. 377-379. -P. 676-680.

24. Wormeester H., Keim E.G., Van Silfhout A. Kinetics of the adsorption of atomic oxygen (N20) on the Si(001)2 x 1 surface as revealed by the change in the surface conductance // Surf. Sci. 1992. - V. 271. - P. 340-348.

25. Persson B.N.J, and Demuth J.E. Novel microstructure and surface conductivity of ultra-thin metallic films on Si(lll), Sol. State Commun. 1984. - V. 54. - P. 425-428.

26. Gasparov V.A., Bondarev V.V., and Nikolaev K.R. In-situ investigations of electrical transport properties of Si(lll)-In(lxl)R30°, Si(lll)-Pb(v/3 x \/3)R30o surface phases and ultrathin films // Phys. Low- Dim. Struct. 1995. - V. 6. - P. 45-54.

27. Gasparov V.A., Grashulis V.A., Bondarev V.V., Bychkova T.M., Lifshits V.G., Churusov B.K., Galkin N.G., Plusnin N.I. Electrophysical properties of the surface phases of In and Cr on Si(lll). Vacuum. 1990. - V.41, № 4-6. - P. 1207-1210.

28. Gasparov V.A. and Nikolaev K.R., In-situ investigations of electrical transport properties of Si(lll)-Pb(V3 x V^)R309 surface phases and ultrathin films // Phys. Low-Dim. Struct. 1996. - V. 1/2. - P. 53-60.

29. Hasegawa S. and Ino S. Surface structures and conductance at epitaxial growth of Ag and Au on the Si(lll) surface // Phys. Rev. Lett. 1992. - V. 68. - P. 1192-1195.

30. Hasegawa S. and Ino S. Correlation between atomic-scale structures and macroscopic electrical properties of metal-covered Si(lll) surfaces // Int. J. Modern Phys. B. 1993. - V. 7, № 22. - P.3817-3876.

31. Jiang C.-S., Hasegawa S. and Ino S. Surface conductivity for Au or Ag on Si(lll) // Phys. Rev. B. 1996. - V. 54, № 15. - P. 10389-10392.

32. Hasegawa S., Ino S. Surface structures and conductance at initial stages in epitaxy of metals on a Si(lll) surface // Surf. Sci. 1993. - V. 283. - P. 438-446.

33. Kimberlin K.R., Tringides M.C. Flux dependence of insitu electron transport in Ag/Si(lll) // J.Vac.Sci.Technol.A. 1995. - V. 13, № 2. - P. 462-466.

34. Venables J.A., Spiller G.D.T., Hanbucken M. Nucleation and growth of thin films // Rep.Prog.Phys. 1984. - V. 47. - P. 399-459.

35. Lijadi M., Iwashige H., Ichimiya A. Silver growth on Si(lll)A/3 x \/3-Ag surfaces at low temperature // Surf. Sci. 1996. - V. 357/358. - P. 51-54.

36. Baba S., Zhou J. M., Kinbara A. Superstructures and growth properties of indium deposits on silicon (111) surfaces with its influence on surface electrical conduction // Japan J. Appl. Phys. 1980. - V.19, № 10. - P. L571-L573.

37. Zotov A.V., Ryzhkov S.V., Lifshits V.G. Stability of surface reconstructions on silicon during RT deposition of Si submonolayers // Surf.Sci. 1995. - V. 328. - P. 95-104.

38. Zotov A.V., Saranin A.A., Lifshits V.G., Khramtsova E.A. Solid phase epitaxial growth of Si on Si-Sb surface phases for the formation of ¿-doped layers and 6 — i — S i-superlattices // Surf.Sci. - 1990. - V. 230, № 1-3. - P. L147-L150.

39. Zotov A.V., Wittmann F., Lechner J., Ryzhkov S.V., Lifshits V.G., Eisele I. Formation of buried a-Si/Al/Si, a-Si/Sb/Si and a-Si/B/Si interfaces and their electrical properties //J. Cryst. Growth. 1995. - V. 157. - P. 344-348.

40. Zotov А.V., Lifshits V.G., Rupp Т., Eisele I. Electrical properties of buried B/Si surface phases //J. Appl. Phys. 1998. - V. 83. - P. 5865-5869.

41. Хейденрайх P. Основы просвечивающей электронной микроскопии. М.: Мир, 1966. - 239 с.

42. Батавин В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

43. Павлов Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа, 1975. - 206 с.

44. Мейер А.А. Влияние поверхностной проводимости на результаты измерения удельного сопротивления четырехзондовым методом // Заводская лаборатория. 1964. - № 8. - с. 963-967.

45. Blood P., Orton J.W. Recent developments in the characterisation of semiconductors by transport measurements // Acta Electrónica. 1983. - V.25, № 2, - P. 103-121.

46. Батавин В.В., Жаворонков Н.В. К применению четырехзондового метода для измерения поверхностного сопротивления тонких эпитаксиальных слоев / / Заводская лаборатория. -1982. с. 49-52.

47. Kramer P. and Ruyven L.J. Space charge influence on resistivity measurements // Sol. State Electronics. 1977. - V.20. - P. 1011-1019.

48. Huang R.S. and Ladbrooke P.H. The use of a four-point probe for profiling submicron layers // Sol. State Electronics. 1978. - V.21. - P. 1123-1128.

49. Б л ад П., Ортон Дж.В. Методы измерения электрических свойств полупроводников // Зарубежная радиоэлектроника. 1981. - № 1-2. - с. 3-49.

50. Ryzhkov S.V., Tsukanov D.A., Lifshits V.G. Surface Conductivity of Ultra-Thin Na and Au Films on Si(100) // Phys. Low-Dim. Struct. 1998. - V. 7/8. - p. 1-6.

51. Hasunuma R., Tokumoto H. Current transport through a single Si atom junction on Si(lll)7x7 surfaces // Surf. Sci. 1999. - V. 433-435. - P. 17-21.

52. Heike S., Watanabe S., Wada Y., and Hashizume T. Electron conduction through surface states of the Si(lll)-(7x7) surface // Phys. Rev. Lett. 1998. - V. 81, № 4.- P. 890-893.

53. Hasegawa S., Ino S. Structure-dependent surface conductance at the initial stages in metal epitaxy on Si(lll) surfaces // Thin Solid Films. 1993. - V. 228, № 1-2. -P. 113-116.

54. Hasegawa S., Zhang Z.H., Jiang C.S., Ino S. Electrical transport properties of the Si(lll) surface with control of its atomic-scale structure // Springer Ser. Mat. Sci.- 1994. V. 31. - P. 330-340.

55. Samsavar A., Miller T., Chiang T.-C. Correlation between surface core levels and surface states in Si(lll) — (7 x 7) probed by Ag adsorption // Phys.Rev.B. 1990. -V. 42. - P. 9245-9247.

56. Hasegawa S., Jiang C.-S., Tong X., Nakajima Y. Electrical functional properties of surface superstructures on semiconductors // Adv. Coll. Interf. Sci. 1997. - V. 71-72.- P. 125-145.

57. Lin X.F. and Nogami J. Au on the Si(100) surface: room-temperature growth //J. Vacuum Sci. Technol. B. 1994. - V. 12, № 3. - P. 2090-2093.

58. Oura K. and Hanawa T. LEED-AES study of the Au-Si(lOO) system // Surf. Sci. -1979. V. 82. - P. 202-214.

59. Hricovini K., Bonnet J.E., Carriere B., Deville J.P., Hanbucken M. and Le Lay G. Photoelectron spectroscopy studies of the formation of Au-Si(lOO) interface using sinchrotron radiation // Surf. Sci. 1989. - V. 211-212. - P. 630-636.

60. Lu Z.H.,Sham T.K.,Griffiths K.,Norton P.R. Studies of Au interaction on Si(100) by photoemission spectroscopy // Sol. State Commun. 1990. - V. 76. - P. 113-116.

61. Yeh J.-J., Hwang J., Bertness K., Friedman D.J., Cao R., Lindau I. Growth of the room temperature Au/Si(lll)-(7 x 7) interface // Phys.Rev.Lett. 1993. - V. 70, № 24. - P. 3768-3771.

62. Cricenti A., Selci S., Righini M., Ferrari L., Generosi R., Barchesi C., Zuccaro F. Island formation in Sb film deposited at room temperature on Si(100)2 x 1 surfaces // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48, № 23. - P. 17588-17590.

63. Mo Y.W. Direct determination of the reaction path of Sb4 on Si(001) with scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48, № 23. - P. 17233-17238.

64. Tang S., Freeman A.J. Sb-induced passivation of the Si(100) surface // Phys. Rev. B. V. 47, № 3. - P. 1460-1465.

65. Slijkerman W.F.J., Zagwijn P.M., Van der Veen J.F., Gravesteijn D.J., Van de Walle G.F.A. The interaction of Sb overlayers with Si(001) // Surf. Sci. 1992. - V. 262. - P. 25-32.

66. Grant M.W., Lyman P.F., Hoogenraad J.H., Seiberling L.E. Dimer formation in monolayer antimony films deposited at room temperature on Si(100) 2 x 1 // Surf.Sci.Lett. 1992. - V. 279. - P. L180-L184.

67. Rich D.H., Miller T., Franklin G.E., Chiang T.-C. Sb-induced bulk band transitions in Si(lll) and Si(001) observed in synchrotron photoemission studies // Phys.Rev.B. 1989. - V. 39, № 2. - P. 1438-1441.

68. Cuberes M.T., Ascolani H., Moreno M., Sacedon J.L. Morphology of thin Sb layers grown on Si(lll)7x7 at room temperature // J.Vac.Sci.Technol.B. 1996. - V.14, № 3.- P. 1655-1659.

69. Oura K., Naitoh M., Shoji F., Yamane J., Umezawa K., Hanawa T. Elastic recoil detection analysis of hydrogen adsorbed on solid surfaces // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B. 1990. - V. 45, № 1-4. - P. 199-202.

70. Oura K., Yamane J., Umezawa K., Naitoh M., Shoji F., Hanawa T. Hydrogen adsorption on Si(100)—2 x 1 surfaces studied by elastic recoil detection analysis // Phys. Rev. B. 1990. - V. 41, № 2. - P. 1200-1203.

71. Brzoska K.-D., Kleint Ch. Adsorption and desorption properties of hydrogen on silicon films and comparison with single-crystal properties // Thin Solid Films. -1976. V. 34.- P. 131-134.

72. Christmann K. Interaction of hydrogen with solid surfaces // Surf.Sci.Repts. 1988.- V. 9. P. 1-163.

73. Chabal Y.J. Raghavachari K. Surface infrared study of Si(100)—(2 x 1)H // Phys.Rev.Lett. 1984. - V. 53, № 3. - P. 282-285.

74. Boland J.J. Structure of the H-saturated Si(100) surface // Phys.Rev.Lett. 1990.- V. 65, № 26. P. 3325-3328.

75. Oura K., Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Katayama M. Hydrogen Interaction with Clean and Modified Silicon Surfaces // Surf. Sci. Reports. 1999. - V.35, № 1-2. - P. 1-74.

76. Northrup J.E. Structure of Si(100)H: Dependence on the H chemical potential // Phys.Rev.B. 1991. - V. 44, № 3. - P. 1419-1422.

77. White S.C. and Woodruff D.P. Surface reconstruction on Si(100) and the effect of hydrogen adsorption // J. Phys. C: Solid State Physics. 1976. - V. 9. - P. 451-453.

78. Butz R., Oellig E.M., Ibach H. and Wagner H. Mono- and dihydride phases on silicon surfaces a comparative study by EELS and UPS // Surf. Sci. - 1984. - V. 147. - P. 343-348. *

79. Galkin N.G., Goroshko D.L., Konchenko A.V., Ivanov V.A., and Gouralnik A.S. In situ Hall measurements of macroscopic electrical properties of chromium-covered Si(lll) surfaces // Surf. Rev. Lett. 1999. - V. 6, № 1. - P. 7-12.

80. Galkin N.G., Goroshko D.L., Konchenko A.V., Ivanov V.A., Zakharova E.S., and Krivoshchapov S.Ts. In situ Hall measurements of Fe and Cr submonolayers on Si(lll) of n- and p-type of conductivity // Surf. Rev. Lett. 2000, принят в печать.

81. Narusawa Т., Kinoshita К., Gibson W.M., Hiraki A. J.Vac.Sci.Technol. 1981. - V. 18. - P. 872-878.

82. Carriere В., Deville J.P., Maachi A.E. Ion-beam-induced amorphization of silicon surfaces: role on the formation of Au/Si(100) interfaces // Surf. Sci. 1986. - V. 168. - P. 149-157.

83. Yang G., Kim J.H., Yang S., Weiss A.H. Depth profile analysis of surfaces produced by annealing ultra-thin films of Au deposited on Si(100) // Surf. Sci. 1996. - V. 367. - P. 45-55.

84. Jin H.S., Ito Т., Gibson W.M. Transmission channeling study of the Au/Si(100) interface // J.Vac.Sci.Technol.A. 1985. - V. 3. - P. 942-945.

85. Hanbucken M., Imam Z., Metois J.J., Le Lay G. The first stages of the formation of the interface between gold and silicon (100) at room temperature // Surf. Sci. -1985. V. 162, P. 628-633.

86. Henzler M., Luer Т., and Burdach A. Nonmetallic conductivity of epitaxial monolayers of Ag at low temperatures // Phys. Rev. B. 1998. - V. 58, № 15. - P. 10046-10053.

87. Endo A., and Ino S. Observation of the Au/Si(lll) system with a high-resolution ultrahigh-vacuum scanning electron microscope // J.J. Appl. Phys. 1993. - V. 32.- P. 4718-4725.

88. Tsukanov D.A., Ryzhkov S.V., Hasegawa S., Lifshits V.G. Surface conductivity of submonolayer Au/Si(100) System // Phys. Low- Dim. Struct. 1999. - V. 7/8. - P. 149-154.

89. Lin X.F., Wan K.J., Glueckstein J.C. and Nogami J. Gold-induced reconstructions of the Si(100) surface: The 5x3 and V26x3 phases // Phys. Rev. B. 1992. - V. 47, № 7. - P. 3671-3676.

90. Glander G.S., Webb M.B. Na adsorption on Si(100): Dosing results // Surf. Sci. -1989. V. 222. - P. 64-83.

91. Glander G.S. and Webb M.B. Na adsorption on Si(100): Equilibrium results // Surf. Sci. 1989. - V. 224, № 1-3. - P. 60-76.

92. Batra LP. Atomic and electronic structure of the Na/Si(001)-(2xl) surface // Phys. Rev. B. 1989. - V. 39, № 6. - P. 3919-3922.

93. Saranin A.A., Zotov A.V., Ryzhkov S.V., Tsukanov D.A., Lifshits V.G., Ryu J.-T., Kubo 0., Tani H., Harada T., Katayama M., Oura K. Si(100)2x3-Na surface phase: Formation and atomic arrangement // Phys. Rev. B. 1998. -V. 58. - P. 4972-4976.

94. Oura K., Naitoh M., Yamane J., Shoji F. Hydrogen-induced reordering of the Si(lll)\/3 x a/3—Ag surface // Surf. Sci. 1990. - V. 230. - P. L151.

95. Takeda S., Tong X., Ino S., Hasegawa S. Structure-dependent electrical conduction through indium atomic layers on the Si(lll) surface // Surf. Sci. 1998. - V. 415.- P. 264-273.

96. Surnev S.L., Kraft J., Netzer F.P. Modification of overlayer growth kinetics by surface interlayers: The Si(lll)\/7 x a/3—indium surface // J.Vac.Sci.Technol.A. -1995. V. 13. - P. 1389-1395.

97. Ofner H., Surnev S.L., Shapira Y., Netzer F.P. In overlayers on Si( 111)7 x 7: Growth and evolution of the electronic structure // Phys.Rev.B. 1993. - V. 48. - P. 1094010949.

98. Tong X., Horikoshi K., and Hasegawa S. Structure and Electrical Conductance of Pb-covered Si(lll) Surfaces // Phys. Rev. B. 1999. V. 60. - P. 5653-5658.

99. Hasegawa S., Jiang C.-S., Nakajima Y. and Nagao T., Tong X. Surface electrical conduction correlated with surface structures and atom dynamics // Surf. Rev. Lett.- 1998. V. 5. - P. 803-806.

100. Tong X., Hasegawa S. and Ino S. Structure and electrical conductance of the Si(lll)-V3 x \/3-Ag surface with additional Ag adsorption at low temperatures // Phys. Rev. B. 1997 - V. 55. - P. 1310-1313.

101. Nakajima Y., Takeda S., Nagao T., Hasegawa S., and Tong X. Surface electrical conduction due to carrier doping into a surface-state band on Si(lll)-\/3 x \/3-Ag // Phys. Rev. B. 1997. - V. 56. - P. 6782-6787.

102. Jiang C.-S., Tong X., Hasegawa S. and Ino S. Electrical conduction through the surface state band of the Si(lll)\/2l x v^^Au+Ag) structure // Surf. Sci. 1997.- V. 376. P. 69-73.

103. Zhang Z.H., Hasegawa S. and Ino S. Epitaxial growth of Cu onto Si(lll) surfaces at low temperature // Surf. Sci. 1998. - V. 415. - P. 363-375.

104. Tong X., Sugiura Y., Nagao T., Takami T., Takeda S., Ino S., Hasegawa S. STM observations of Ag adsorption on the Si(lll)\/3 x \/3-Ag surface at low temperatures // Surf.Sci. 1998. - V. 408. - P. 146-159.- 140

105. Liehr M., Renier M., Wachnik R.A., and Scilla G.S. Dopant redistribution at Si surfaces during vacuum anneal // J. of Appl. Phys. 1987. - V. 61. - P.4619-4625.

106. Hasegawa S., Tong X., Jiang C.-S., Nakajima Y., Nagao T. Electrical conduction via surface-state bands // Surf. Sci. 1997. - V. 386. - P. 322-327.

107. Tong X., Jiang C.S., Hasegawa S. Electronic structure of the Si(lll)-\/2l x \/2l-(Ag+Au) surface // Phys. Rev. B. 1998. - V.57, № 15. - P. 9015-9023.