Бычков А.А., Карпинский Д.Н

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕРАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТ СПЛАВА SiGe НА РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛЕНКИ НА ПОДЛОЖКЕ

Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия.

[email protected]

Режимы релаксации свободной энергии полупроводниковой пленки Si1-xGex на Si (100) подложке при отжиге, сжатой из-за несовместности решеток пленки и подложки зависит от x и от толщины пленки h [1]. При малых величинах x и h на- пыленная пленка растет послойно, оставаясь плоской (мала упругая энергия, запа- сенная в пленке). При средних значениях x и/или h поверхность пленки становит- ся волнистой (вытянутые пологие островки, undulation), а затем при достаточно больших значениях x и h появляются пирамидальные (фасетированные) островки (huts). Дальнейшее увеличение x и h приводит к превращению пирамидальных ост- ровков в островки более сложной формы (domes). Наконец, при больших величи- нах x и h (велика упругая энергия, запасенная в пленке) происходит слияние от- дельных domes (когерентных островков) с образованием superdomes (barns), кото- рые содержат дислокации. Отметим, что при низких значениях x и больших вели- чинах h дислокации в пленке зарождаются и в отсутствии domes. Однако, кроме перечисленных механизмов механической релаксации в тонкой пленке, большую роль играет механизм релаксации за счет перераспределения атомов компонент сплава, который исследован недостаточно.

В обзоре [2] подробно обсуждается экспериментальное подтверждение су- ществования механизма релаксации свободной энергии полупроводниковой плен- ки, связанного с неравномерным распределением ее компонент в островках. Этот механизм релаксации учтен в расчетах, представленных в данном докладе.

Результаты выполненных расчетов показали: 1) перераспределение атомов Ge и Si в полупроводниковой пленке связано с обогащением атомами Ge вершин ост- ровков и обеднением впадин между ними; 2) из-за различия упругих модулей Ge и Si происходит дополнительная релаксация упругой энергии в пленке; 3) учет влия- ния перераспределения компонент пленки приводит к ослаблению условий появ- ления островков на поверхности (переход происходит при меньших размерах ост- ровков), этот эффект особенно заметен при малых концентрациях Ge; 4) условия возникновения квантовых точек в виде пирамидальных островков в значительной степени определяются появлением неоднородного распределения компонент спла- ва SiGe, 5) некогерентные островки и пленка с волнистой поверхностью, содержа- щие дислокации несовместности подвержены значительному влиянию неоднород- ности распределения компонент.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 10-08-00839-a).

1. Berbezier I., Ronda A. SiGe nanostructure. //Surface Science Reports, 2009. V.64. p.47-98.

2. Biasiol G., Heun S. Compositional mapping of semiconductor quantum dots and rings // Physics Reports, 2011. V.500. p.117-173.

Дата добавления: 2017-01-14