Научная работа: Актуальные вопросы нанотехнологических исследований
Наиболее распространенной кристаллической решеткой для соединений АII BVII является так называемая структура цинковой обманки ZnS. Если поверхность подложки параллельна одной из граней элементарного куба с индексами Миллера (001), то эпитаксиальный рост осуществляется последовательным наращиванием анионных и катионных слоев. Поскольку химические связи в разных полупроводниковых соединениях различны, то различны и энергии активации поверхностной диффузии катионов, входящих в состав этих соединений. Поэтому качество гетерограниц может быть существенно разным в зависимости от того, какое из соединений при выбранном температурном режиме растет первым. Чтобы получить более гладкие и совершенные наногетерограницы, используется методика прерывания роста или методика осаждения пульсирующим пучком. Сглаживание поверхности в течение времени прерывания роста (само прерывание осуществляется механическим перекрытием на некоторый промежуток времени заслонок эффузионных ячеек) обусловлено поверхностной миграцией или сублимацией атомов, адсорбированных на поверхность выращенного монослоя.
Температура подложки определяет соотношение между потоками адсорбции или десорбции атомов, входящих в состав растущей структуры. Это соотношение может быть охарактеризовано коэффициентом прилипания атома данного сорта к поверхности, на которой происходит эпитаксиальный рост.
Существенное увеличение температуры подложки нежелательно по двум причинам: во-первых, оно может привести к уменьшению коэффициентов прилипания, во-вторых, к активизации взаимной диффузии, то есть диффузии атомов между слоями. Поскольку НГС представляют собой на атомном масштабе резко неоднородные по химическому составу структуры, то с течением времени за счет процессов взаимной диффузии эти структуры должны переходить в термодинамически равновесное состояние с однородным распределением концентраций всех компонентов.
Однако, гетерограницы в реальных НГС не являются идеально плоскими. Даже в наиболее качественных структурах, выращенных по способу ЖФЭ с использованием тепловой эффузии, из-за неизбежных флуктуаций потоков напыляемых веществ в отдельных местах границы процесс роста может идти с некоторым запаздыванием или, наоборот, опережением. Возникает характерная островковая структура границы, представляющей совокупность плоских участков, выступающих друг относительно друга на одно-два межатомных расстояния. Сами плоские участки границы также не являются идеальными: процессы взаимной диффузии при температуре роста протекают крайне медленно, тем не менее они могут приводить к локальным (атомного масштаба) изменениям концентраций компонентов НГС.
Структура гетерограниц является важным фактором, определяющим поведение носителей тока (электронов и дырок) в НГС. В частности, неровности (шероховатости) границ могут оказывать заметное влияние на подвижность носителей. Поэтому, для того чтобы получить НГС с тонкими проводящими слоями и достаточно высокой подвижностью, необходимо выращивать такие структуры, в которых крупномасштабные неоднородности границ превышают длину свободного пробега носителя (определяется главным образом температурой).
Способ ЖФЭ с использованием тепловой эффузии является более простой и достаточно дешевой современной технологией получения полупроводниковых гетерокомпозиций и может использоваться для создания высококачественных структур как для физических исследований, так и для приборных применений.
ЖФЭ с использованием тепловой эффузии обладают многими преимуществами, из которых важнейшими являются следующие:
1) возможность получения высококачественных монокристаллических структур при использовании высокочистых источников испаряемых веществ;
2) возможность выращивания НГС Hg1-х Сdx Te/СdTeсо сверхтонкими слоями и резким изменением химического состава на гетерограницах за счет относительно низкой температуры роста практически при отсутствии взаимной диффузии;
3) возможность селективного легирования и создания структур со сложным профилем химического состава на основе эффузионного эффекта;
4) возможность контроля толщины слоев НГС Hg1-х Сdx Te/СdTeи качества гетерограниц непосредственно в процессе роста путем регулирования температуры в двухзонном реакторе.
Таким образом, ЖФЭ с использованием тепловой эффузии позволяет получить наногетероструктуры с заданными свойствами путем регулирования температурного режима в двухзонном реакторе.
физика механика нанотехнология тело
Литература
1.Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. – М.: Недра, 1988. – 208 с
2.Пригожин И.От существующего к возникающему.–М.: Наука, 1985.–327 с.
3.Хакен Г. Синергетика. – М.: Мир, 1980. – 400 с.
4. Харт Э., Анбар М. Гидратированный электрон. М.: Атомиздат, 1973. -230 с.
5. Ишханов Б.С., Капитонов И.М. Ядерная физика. Происхождение элементов. М.: МГУ, 1989.- 118 с.
6. Борисенко В.Е. Наноэлектроника - основа информационных систем XXI века // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 5. С. 100-104.
7. Херман М. Полупроводниковые сверхрешетки. М.: Мир, 1989.-456с.
8.Вигдорович В.Н., Гогохия В.Г., Садыков Э. Эффект температурноградиентной разности давлений и регулирование давления насыщенного пара над разлагающимися веществами.// Теоретические основы химической технологии, 1990, т.24, №1, с.48-53.