Туннельная атомно-силовая микроскопия твердотельных наноструктур

На правах рукописи

Филатов Дмитрий Олегович Туннельная атомно-силовая микроскопия твердотельных наноструктур 05.27.01 – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Нижний Новгород - 2013 Актуальность темы диссертации.

Развитие технологии формирования твердотельных наноструктур (НС) и исследования их свойств в течение последних 30 лет являлись одними из основных направлений физики конденсированного состояния [1]. Такие НС составляют основу новых твердотельных электронных и оптоэлектронных устройств для систем оптоволоконной связи, нано электроники, телекоммуникаций и пр.

Технологии создания твердотельных НС, развиваемые в настоя щий момент, основаны на двух различных подходах к формированию структуры нанометровых масштабов в однородном исходном материа ле: нанолитографии и использовании процессов самоформирования.

Среди разнообразных НС, получаемых методом самоформирования, особое внимание привлекают полупроводниковые гетероструктуры (ГС) с нанообъектами, обладающими уникальными, отличными от трёхмерного (3D) материала свойствами, в частности, размерно квантованным энергетическим спектром. С освоением технологии са моформирования в процессе гетероэпитаксии сильно решёточно рассо гласованных полупроводников связан прорыв в технологии синтеза по лупроводниковых квантовых точек (КТ) в начале 1990-х гг. [2].

Фундаментальной задачей физики и технологии НС, получаемых методом самоформирования, является установление связи условий рос та, морфологии и свойств НС. Знание этой связи служит основой для разработки технологий синтеза НС с необходимыми для практического применения свойствами. В настоящей работе проводились исследова ния по трём направлениям, объединённым общей направленностью на решение сформулированной выше фундаментальной задачи примени тельно к НС трёх нижеперечисленных типов:

1. Нанокластеры (НК) Au в сверхтонких (2 5 нм) плёнках SiO2/Si, сформированные методом импульсного лазерного осаждения (ИЛО).

Исследования металлических НК (МНК), как осаждённых на различные подложки [3], так и диспергированных в диэлектрических матрицах [4] в последние годы вызывают значительный интерес. Свойства систем МНК существенно отличны от свойств 3D металлов и определяются фундаментальными физическими эффектами: изменение зонной струк туры металла с уменьшением размеров НК [5], одноэлектронные [6] и квантово-размерные [7] эффекты и др. В последние годы интерес к НК, встроенным в сверхтонкие диэлектрические плёнки, связан с перспек тивами создания на их базе устройств энергонезависимой памяти [8].

2. Самоформирующиеся КТ и квантовые кольца In(Ga)Аs/ GaAs(001), полученные методом МОС-гидридной эпитаксии при атмо сферном давлении. Хотя к настоящему времени КТ InAs/GaAs(001) наиболее изучены, многие их фундаментальные свойства остаются не выясненными, в частности, вопрос о точном определении энергетиче ского спектра и пространственной конфигурации огибающих волновых функций размерно-квантованных состояний. В большинстве работ ис следовались КТ, полученные методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). В настоящей работе исследовались КТ, выращенные методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении. Благодаря сво ей простоте и связанным с этим экономическим достоинствам, особенно ценным при массовом производстве, дальнейшее развитие этого метода, для чего необходимы исследования связи условий роста, морфологии, электронной структуры и свойств КТ, полученных с его помощью, яв ляются актуальными.

3. Самоформирующиеся островки Si1–хGeх/Si(001). Актуаль ность этого направления связана с развитием кремниевой оптоэлектро ники [9], основной проблемой которой является создание светоизлу чающих приборов на базе Si, чему препятствует его непрямозонность.

Как один из путей решения этой проблемы, рассматривалось использо вание самоформирующихся наноостровков Si1–хGeх/Si(001) в качестве активной среды приборов, излучающих в коммуникативном диапазоне длин волн 1,3 1,6 м [10]. В последнее время усилился интерес к фо тоэлектрическим свойствам ГС SiGe/Si(001) связанный с расширением рабочего спектрального диапазона фотоприемников на базе Si в инфра красную (ИК) область.

В большинстве опубликованных работ исследовались наноост ровки SiGe/Si(001), выращенные методом МЛЭ. В настоящей работе исследовались островки SiGe/Si(001), полученные гибридным методом, в котором слои Si выращиваются методом сублимационной МЛЭ (СМЛЭ), а для осаждения Ge в ростовую камеру напускается GeH4, ко торый разлагался на поверхности нагретой подожки, как в методе газо фазной эпитаксии (ГФЭ). Если закономерности роста наноостровков SiGe/Si(001) в процессе МЛЭ хорошо изучены [11], то ГС с островками SiGe/Si(001), выращенными методом СМЛЭ-ГФЭ до настоящей работы не изучались, что и обусловило её актуальность.

Исследования по вышеуказанным направлениям включали в ка честве неотъемлемой части исследования морфологии, электронных и др. свойств наноструктур методами сканирующей зондовой микроско пии (СЗМ). Отличительной лазер - Fn особенностью и, вместе с тем, + ROC немаловажным достоинством фотодетектор СЗМ является то, что наряду с информацией о наноструктуре АСМ зонд It поверхности, различные мето- + ды СЗМ позволяют получать Pt SiO Au широкий спектр информации Vg о различных физических, хи- n+-Si мических и др. свойствах ма териала с нанометровым про- Рис. 1. Схема туннельной АСМ.

странственным разрешением [12]. Поэтому развитие методов СЗМ применительно к различным твер дотельным наноструктурам, чему, в значительной степени, посвящена данная работа, имеет несомненное научное и практическое значение.

Основным методом исследования в настоящей работе была тун нельная атмно-силовая микроскопия (АСМ) в сверхвысоком вакууме (СВВ). Данный метод предназначен для исследования морфологии и электронных свойств твердотельных НС на поверхности проводящих подложек. Схема метода показана на рис. 1 на примере исследования НК Au в слое SiO2/Si. Поверхность сканируется проводящим АСМ зон дом, между зондом и подложкой приложено напряжение Vg. Одновре менно с регистрацией рельефа поверхности z(x, y), где x, y — координа ты АСМ зонда в плоскости образца;

z — высота рельефа, регистрирует ся карта силы туннельного тока между АСМ зондом и проводящей под ложкой It(x, y), далее — токовое изображение. Также возможна тун нельная спектроскопия диэлектрических пленок, встроенных в них МНК и др. путём измерения ВАХ контакта АСМ зонда к образцу. Ука занный метод был впервые применён для исследования электронных свойств НК Zr в плёнках ZrO2(Y)/Si, синтезированных методом ионной имплантации [13]. В основном, данный метод применялся для исследо вания сверхтонких слоёв диэлектриков и дефектов в них [14].

Целью работы являлось установление связи электронной структуры и свойств наноструктур SiO2:nc-Au/Si, In(Ga)As/GaAs(001) и SiGe/Si(001) с их морфологией и условиями формирования с использованием метода туннельной АСМ.

Задачи работы:

1. Исследование процессов формирования токового изображения МНК в сверхтонких диэлектрических плёнках на проводящих подложках.

Установление зависимости токовых изображений от геометрических параметров зонда и объектов исследования.

2. Исследование методом туннельной АСМ туннельных спектров индивидуальных НК Au в сверхтонких плёнках SiO2/Si, экспериментальное исследование эффектов кулоновской блокады и резонансного туннелирования через НК Au.

3. Развитие метода туннельной АСМ применительно к исследованию электронных свойств самоформирующихся КТ и квантовых колец In(Ga)As/GaAs(001). Исследование связи электронной структуры КТ и колец In(Ga)As/GaAs(001) с их морфологией.

4. Разработка метода микроскопии сопротивления рассекания (МСР) на поперечных сколах в защитной жидкой среде применительно к исследованию ГС на основе соединений типа А3В5.

5. Исследование связи между условиями роста, морфологией и составом самоформирующихся островков SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ-ГФЭ.

6. Развитие метода туннельной АСМ применительно к исследованию электронных свойств самоформирующихся островков SiGe/Si(001).

Исследование зависимости электронной структуры и свойств островков SiGe/Si(001) от их морфологии и состава.

Научная новизна работы 1. Метод туннельной АСМ впервые применён для исследования элек тронного транспорта через индивидуальные металлические нанокла стеры в диэлектрических плёнках на проводящих подложках.

2. Впервые проанализирована связь размеров токовых изображений металлических нанокластеров в диэлектрических плёнках на прово дящих подложках при исследовании методом туннельной АСМ с геометрическими размерами нанокластеров, АСМ зонда и толщиной слоёв диэлектрика.

3. Методом туннельной АСМ впервые наблюдалось резонансное тун нелирование электронов и кулоновская блокада туннелирования че рез индивидуальные нанокластеры Au в плёнках SiO2/Si при 300К.

4. Впервые с использованием метода туннельной АСМ установлена электронная структура квантовых точек InAs/GaAs(001), выращен ных методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давле нии.

5. Методом туннельной АСМ впервые экспериментально исследована электронная структура размерно-квантованных дырочных состояний в квантовых точках InAs/GaAs(001).

6. Методом туннельной АСМ впервые экспериментально исследована электронная структура самоформирующихся квантовых колец InGaAs/GaAs(001).

7. Предложен и развит новый метод исследования гетероструктур на основе полупроводниковых соединений типа А3 В5 — микроскопия сопротивления растекании на поперечных сколах в защитной жид кой среде. Впервые продемонстрирована возможность визуализации квантовых ям и точек, дефектов и поля упругих напряжений на ско лах структур, идентификации материала, типа проводимости, изме рения толщины слоёв.

8. Впервые экспериментально исследованы зависимости морфологии, состава и упруго-напряжённого состояния материала самоформи рующихся островков SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ ГФЭ, от условий роста.

9. Метод конфокальной рамановской микроскопии впервые применён для исследования состава и упруго-напряжённого состояния мате риала индивидуальных островков SiGe/Si(001). Впервые продемон стрирована возможность измерения спектров рамановского рассея ния от индивидуальных островков SiGe/Si(001) размерами 100 нм и более. Впервые получены карты пространственного распределения атомной доли Ge и упругой деформации по поверхности структур, на которых визуализированы островки SiGe.

10. Методом туннельной АСМ впервые исследована электронная струк тура самоформирующихся островков SiGe/Si(001).

Научная значимость результатов работы 1. Экспериментально продемонстрировано, что метод туннельной АСМ позволяет визуализировать металлические нанокластеры в толще диэлектрических плёнок и изучать туннельный (в том числе — одноэлектронный) транспорт через индивидуальные нанокластеры.

2. Показано, что размер токовых изображений металлических нанокластеров в диэлектрических плёнках при исследовании методом туннельной АСМ определяется размерами области контакта АСМ зонда к поверхности диэлектрической плёнки.

3. С использованием метода туннельной АСМ исследован электронный транспорт через индивидуальные нанокластеры Au различных размеров и формы в плёнках SiO2/Si. Показана возможность наблюдения указанным методом эффектов кулоновской блокады и резонансного туннелирования электронов через нанокластеры Au при 300К.

4. С использованием метода туннельной АСМ установлена электронная структура квантовых точек InAs/GaAs(001), выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении. Идентифицированы уровни размерного квантования в квантовых точках, переходы между которыми проявляются в спектрах фоточувствительности гетероструктур с квантовыми точками при межзонном фотовозбуждении.

5. Установлена возможность самопроизвольного формирование квантовых колец InGaAs/GaAs(001) непосредственно в ходе заращивания квантовых точек InAs/GaAs(001) покровным слоем GaAs в процессе роста методом МОС-гидридной эпитаксии.

6. Показана необходимость учёта при анализе туннельных спектров квантовых точек InAs/GaAs(001) падения части напряжения между АСМ зондом и образцом на поверхностных состояниях на границе полупроводника с собственным окислом.

7. Показано, что возможность наблюдения угловой зависимости локальной плотности состояний в квантовых кольцах InGaAs/GaAs(001) методом туннельной АСМ связана с асимметрией потенциала носителей заряда в кольцах, в частности — обусловленной влиянием пьезоэлектрического поля в упруго напряжённом InGaAs.

8. Установлено, что морфология самоформирующихся островков SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ-ГФЭ в диапазоне темпе ратур 700 800С, определяется процессами переконденсации (ост вальдовского созревания) в ходе роста.

9. С использованием метода туннельной АСМ установлено, что поверхностные островки Si1–хGeх/Si(001) при х 0,45 проявляют свойства гетероструктур I рода.

Практическая ценность результатов работы 1. Развит метод туннельной АСМ применительно к исследованию локальных электронных свойств наноструктурированных диэлектрических плёнок с МНК. Данный метод был успешно применён в разработке технологии элементов энергонезависимой памяти на базе МОП транзисторов с нанокомпозитными подзатворными диэлектриками.

2. Разработан оригинальный метод исследования гетероструктур на основе полупроводниковых соединений типа A3B5 — микроскопия сопротивления растекания на поперечных сколах в защитной жидкой среде. Данный метод успешно применён для диагностики лазерных гетероструктур на основе InGaP/GaAs(001) с квантовыми ямами InGaAs.

3. Экспериментально установлена зависимость морфологии, состава и электронной структуры самоформирующихся островков SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ-ГФЭ, от условий роста.

Полученные в работе данные используются в разработках приборов кремниевой оптоэлектроники на базе гетероструктур SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ-ГФЭ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод туннельной АСМ позволяет визуализировать отдельные на нокластеры Au в толще плёнок SiO2/Si и изучать туннельный элек тронный транспорт через индивидуальные нанокластеры Au.

2. Особенности в туннельных спектрах индивидуальных нанокластеров Au в толще плёнок SiO2/Si в виде последовательности ступеней и в виде пиков обусловлены кулоновской блокадой туннелирования и резонансным туннелированием электронов через нанокластеры Au размерами 2 3 и ~ 1 нм, соответственно.

3. Метод туннельной АСМ позволяет определить пространственное распределение и энергетический спектр локальной плотности раз мерно-квантованных состояний в квантовых точках и кольцах In(Ga)As/ GaAs(001).

4. Метод микроскопии сопротивления растекания на поперечных ско лах в защитной жидкой среде позволяет визуализировать нанорель еф поверхности скола гетероструктур А3В5, обусловленный наличи ем в гетероструктурах упруго-напряжённых слоёв, определять тол щину слоёв, а также их состав, тип и уровень легирования.

5. Морфология самоформирующихся островков SiGe/Si(001), выра щенных методом СМЛЭ-ГФЭ в диапазоне температур 700 800С, определяется процессами переконденсации в ходе роста.

6. Поверхностные островки Si1–xGex/Si(001) при x 0,45 проявляют свойства гетероструктур I рода.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались на Всероссийских и международных научных конференциях, в том числе:

— Российских конференциях по физике полупроводников (Новоси бирск 1999;

Нижний Новгород 2001;

С.-Петербург 2003;

Екатеринбург 2007), — Всероссийских рабочих совещаниях «Нанофотоника» (Нижний Нов город) 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004;

— Международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород) 2006;

2007, 2008, 2009, 2010;

— International Symposium “Scanning Probe Microscopy” (Nizhny Novgo rod, Russia) 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004;

— International Symposia “Nanostructures: Physics and Technology” (St. Petersburg 2000, 2001, 2003, 2010;

Novosibirsk 2007, Nizhny Novgorod 2012);

— International Conference”Quantum Dots 2010” (Nottingham, UK, April 25-30, 2010);

International Conferences on the Physics of Semiconductors (Osaka, Japan, 2000;

Edinburgh, UK, 2002;

Flagstaff, AZ, 2004);

а также на семинарах Научно-образовательного центра «Физика твердо тельных наноструктур» (НОЦ ФТНС) ННГУ им. Н.И.Лобачевского и Института физики микроструктур РАН (Нижний Новгород).

Публикации По теме диссертации опубликовано 36 научных работ, из них статей в ведущих научных изданиях, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук» ВАК РФ и 6 публикаций в прочих Российских и международных научных изданиях.

Общая характеристика работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и приложе ния, в котором приведён список научных работ автора по теме диссер тации. Объём диссертации составляет 353 страницы. Текст диссертации включает 176 рисунков и 9 таблиц. Список использованных источников содержит 344 наименования.

Содержание диссертации Глава 1 посвящена исследованию НК Аu в плёнках SiO2/Si.

В разделе 1.1 приводится обзор литературы, посвящённой фор мированию и исследованию электронных свойств МНК на поверхности и в диэлектрических матрицах.

В разделе 1.2 описаны методик формирования структур с НК Au в плёнках SiO2/n-Si(001) и их исследований методом туннельной АСМ.

Структуры были изготовлены в Национальном исследовательском ядерном университете (НИЯУ) «МИФИ» к.ф.-м.н. А.В.Зенкевичем и к.ф.-м.н. Ю.Ю.Лебединским методом ИЛО. Также были сформированы плёнки SiO2:nc-Au/NaCl(001) для исследований методом просвечиваю щей электронной микроскопии (ПЭМ).

Структуры с НК Au в SiO2/Si формиро вались тремя способами:

1) Термическое окисление плёнок аморфного Si (a-Si) в среде О2. На по верхность n+-Si в СВВ при 300К после Рис. 2. ПЭМ изображения НК довательно осаждались слой a-Si тол- Au в SiO.

щиной 1 2 нм, слой Au номинальной толщиной 1 МС и покровный слой a-Si толщиной 1 2 нм. Структура отжигалась при температуре отжига То = 350С в атмосфере O2. Давле ние О2 составляло ~ 10–2 Торр, время отжига tо = 5 мин. При отжиге происходило окисление слоя a-Si и разрыв пленки Au с образованием НК Au. Согласно данным ПЭМ, НК Au, сформированные данным спо собом, имели сферическую форму, диаметр НК D = 2 4 нм.

2) Реактивное ИЛО Si в атмосфере О2. На поверхность n+-Si, покры тую естественным окислом толщиной 2 нм, при 300К осаждался слой Au. После этого структура отжигалась при То = 300С, tо = 5 мин. Со гласно данным АСМ, в процессе отжига происходил разрыв пленки Au и формирование НК. Последние закрывались покровным слоем SiO толщиной 2 нм, нанесенным при 300 К с помощью реактивного ИЛО путем распыления мишени Si в атмосфере O2 (давление ~10–2 Торр).

3) Окисление смеси а-Au—Si в плазме тлеющего разряда [15]. На подложках Si методом окисления в кислородной плазме (давление О2 ~ 10–2 Торр, напряжение между -80 образцом и контрэлектродом U = 800 В) формировалась плёнка -60 SiO2 толщиной 1,0 1,5 нм. На его поверхности формировался It, нА слой смеси а-Au—Si толщиной - 1,5 нм посредством попере -20 менного ИЛО Au и Si в СВВ при 300К, который затем окис лялся в кислородной плазме.

0 -2 -4 -6 - НК формировались вследствие Vg, B сегрегации Au в ходе окисле Рис. 4. ВАХ контакта АСМ зонда к по- ния. Соотношение Au:Si в ис верхности структуры SiO2(2,1 нм)/SiO2:

ходной смеси изменялось от 1: nc-Au(1,3 нм)/SiO2(1 нм)/Si. На вставке:

до 1:1. Затем поверх слоя токовое изображение структуры. 1—5:

SiO2:nc-Au формировался по точки измерения ВАХ.

верхностный слой a-Si толщиной 0,5 1,5 нм, который также окислялся в плазме тлеющего разряда. Согласно данным ПЭМ и АСМ, НК, сфор мированные данным способом, имели сплюснутую форму, латеральные размеры D = 2 7 нм, высоту H = 0,7 1,5 нм и монокристаллическую структуру (рис. 2). Толщина подстилающего и покровного слоёв SiO контролировалась методом рентгеновской фотоэлектронной спектро скопии (РФЭС) in situ в процессе роста.

Исследования методом туннельной АСМ проводились с помощью СВВ СЗМ Omicron UHV AFM/STM LF1 в составе СВВ комплекса Omicron Multiprobe S. Давление в камере СЗМ составляло 10–10 Торр.

В разделе 1.3 приведены результаты исследований механизма формирования токовых изображений НК Au в плёнках SiO2/Si. На токо вых изображениях структур SiO2:nc-Au/n+-Si наблюдались участки по вышенной проводимости (токовые каналы), обусловленные туннелиро ванием электронов из зонда в Si подложку через НК Au (рис. 3). Таким образом, была показан возможность визуализации и туннельной спек троскопии единичных МНК в диэлектрических плёнках на проводящих подложках методом туннельной АСМ. Значительно бльшие, по срав нению с размерами НК Au, определенными методом ПЭМ, размеры токовых изображений НК объясняются эффектом конволюции [16]. С целью выяснения связи размеров токовых изображений НК с их пара метрами, а также с условиями эксперимента, было проведено моделиро вание процесса туннелирования электронов между АСМ зондом и НК на основе теории [17]. Было установлено, что размеры токовых изобра жений НК определяются, в первую очередь, размером области контакта острия АСМ зонда с поверхностью диэлектрической плёнки, а также расстоянием от НК до поверхности плёнки.

В разделе 1.4 приводятся результаты исследований методом тун нельной АСМ эффекта кулоновской блокады туннелирования электро нов между АСМ зондом и Si подложкой через индивидуальные НК Au в плёнках SiO2. В ВАХ контакта АСМ зонда 2,2 nA с Pt покрытием к поверхности плёнок SiO2:nc-Au/Si (рис. 4) наблюдалась особен ности в виде последовательности ступеней, связанные с кулоновской блокадой тунне лирования через НК Au. Были сделаны оценки размеров НК из периода кулонов 0 nA ской лестницы VCB. Поскольку для иссле- Рис. 3.Токовое изображение дованных структур размер области контак- структуры SiO2:nc-Au/Si.

та острия АСМ зонда c плёнкой SiO2 (оце ненный из решения задачи Герца [18]) Dp D, АСМ зонд аппроксимировался бес It, нА конечной проводящей плоскостью. Для расчёта ёмкости НК — зонд и НК — под ложка использовались модели сферической капли и сплюснутого эллипсоида враще- Vg, В ния. Полученные оценки D 2,4 нм для cсферических НК (VCB 0,4 В) и D = 2,1 Рис. 5. ВАХ контакта АСМ 3,2 нм для сплюснутых НК (VCB = 0,39 зонда с Pt покрытием к структуре SiO2 (1,5 нм)/SiO2:

0,24 В) согласуются с данными ПЭМ.

nc-Au(1,6 нм)/ SiO2(1,8 нм)/ Также впервые наблюдались эффек- n+-Si.

ты зависимости периода кулоновской лест ницы от полярности напряжения между АСМ зондом и подложкой и от положения АСМ зонда относительно границ токового изображения НК, связанные соответственно с модуляцией толщины ОПЗ на границе Si/SiO2 под влиянием потенциала АСМ зонда и с уменьшением ёмкости зонд—НК по мере удаления зонда от НК.

В разделе 1.5 изложены результаты исследований методом тун нельной АСМ явления резонансного туннелирования электронов через НК Au достаточно малой толщины (~ 1 нм) в плёнке SiO2/Si. На ВАХ контакта АСМ зонда с Pt покрытием к поверхности структур SiO2:nc Au/n+-Si, измеренных в токовых каналах (рис. 5), наблюдались пики, связанные с резонансным туннелированием электронов между зондом и Si подложкой через НК Au. Интерпретация результатов эксперимента основывалась на одномерной модели резонансного туннелирования в + Pt SiO2 Au SiO2 n -Si x 7 x40 - расчет Е, эВ It, нА - 10 эксперимент (z) - 3 Т(Е) EF - 1 - Ec Ec - 10 -1 3 4 5 - 012345678 0 1 2 3 45 6 7 8 V g, B z, нм E, эB а б в Рис. 6. Расчётные зонная диаграмма и огибающая волновой функции электрона (z) 3-го резонансного состояния (а) и спектр туннельной прозрачности (б) структуры Pt/SiO2/Au/SiO2/n+-Si (Vg = 4,6 В);

пример аппроксимации экспери ментальной ВАХ контакта АСМ зонда с Pt покрытием к структуре SiO2(1,5 нм)/ SiO2:nc-Au(1,6 нм)/SiO2(1,8 нм)/n+-Si (300 К) расчётной (в).

двухбарьерной структуре (рис. 6а). Применимость одномерной модели обоснована тем, что НК в исследованных структурах, по данным АСМ, имели сплюснутую форму. Обычно для расчёта спектра туннельной прозрачности двухбарьерных структур T(Е) используют метод транс фер-матриц [19]. Однако данный метод неприменим для объектов, ис следованных в настоящей работе, поскольку в них туннелирование про исходило в режиме сильного поля: V ~ Eb/e, где Eb — характерная высо та потенциальных барьеров в структуре (рис. 6а), V — падение напря жения на них. Поэтому расчёт T(Е) для структур SiO2/Au/SiO2 (рис. 6б) проводился на основе решения уравнения Шрёдингера в приближении эффективной массы. Решения уравнения Шрёдингера в слоях SiO2 вы бирались в виде линейной комбинации функций Эйри. Также учитыва лось падение части Vg на ОПЗ в Si вблизи границы Si/SiO2 путём реше ния уравнения Пуассона.

На рис. 6в приведен пример аппроксимации экспериментальной ВАХ контакта АСМ зонда к поверхности структуры SiO2(1,5 нм)/ SiO2:nc-Au(1,6 нм)/SiO2(1,8 нм)/n+-Si расчётной. Параметрами аппрок симации были толщины покровного слоя SiO2 dc, НК Au H и подсти лающего слоя SiO2 du, а также диаметр НК D. Наилучшее согласие меж ду расчётной и экспериментальной ВАХ (рис. 6в) было достигнуто при dc 1,1 нм, du 1,1 нм, H 1,3 нм и D 3,1 нм, что согласуется с дан ными ПЭМ, АСМ и РФЭС. Пики на экспериментальной ВАХ сущест венно шире, чем на расчётной, что связано с неоднородностью НК по толщине, а также электрон-электронным рассеянием в НК.

Глава 2 посвящена исследованиям самоформирующихся КТ и колец In(Ga)As/GaAs(001).

В разделе 2.1 приводится обзор литературы, посвящённой иссле дованиям процессов роста, электронных, оптических и фотоэлектриче ских свойств гетероструктур с КТ и квантовыми кольцами In(Ga)As/GaAs(001).

В разделе 2.2 описаны методики выращивания и характеризации ГС с КТ и квантовыми кольцами In(Ga)As/GaAs(001). ГС были выраще ны методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении в Лаборатории эпитаксиальной технологии НИФТИ ННГУ к.ф.-м.н. Б.Н.

Звонковым. С целью повышения однородности КТ InAs/GaAs(001) по размерам, применялось легирование слоя КТ в процессе роста лазерным распылением Bi.

В п. 2.2.2 описаны методики исследования морфологии поверх ностных КТ InAs/GaAs(001) методом АСМ. Предварительные исследо а б Рис. 7. АСМ изображения КТ InAs/GaAs(001): а — необработанное;

б — после деконволюции.

вания проводились в атмосферных условиях при помощи АСМ TopoMetrix Accurex TMX 2100 и NT MDT Solver Pro. Поскольку значе ния радиуса кривизны острия используемых АСМ зондов Rр = 10 нм были сравнимы с характерными размерами КТ, значения латераль ных размеров КТ на АСМ изображениях (30 60 нм) были существенно завышены в силу эффекта конволюции (рис. 7а). Для определения ре альных размеров КТ использовалось программное обеспечение для кор рекции конволюционных артефактов (деконволюции), разработанное к.ф.-м.н. Д.И.Овчинниковым и д.ф.-м.н. А.А.Бухараевым (Казанский физико-технический институт (КФТИ) им. Е.К.Завойского КНЦ РАН) [16]. Было установлено, что КТ InAs/GaAs(001), выращенные методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении при температу ре Tр = 530C имели пирамидальную форму с длиной стороны основа ния L = 16 2 нм, высоту H = 6 1 нм и стороны основания, ориентиро ванные вдоль 100 (рис. 7б), т.е. имели сходные параметры с КТ InAs/GaAs(001), полученными методом МЛЭ в сходных условиях [2].

В п. 2.2.3 приводятся результаты исследования процесса форми рования квантовых колец InGaAs/GaAs(001) методом MOC-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении. 3,8 nm Обычно для получения квантовых колец InGaAs/GaAs(001) методом МЛЭ КТ InAs/GaAs(001) заращивают покровным слоем GaAs толщиной dc `~ 10 нм с по следующим отжигом при To 600C [20].

300 nm 0 nm В настоящей работе было установлено, Рис. 8. АСМ изображение ГС с что в процессе МОС-гидридной эпитак КТ InAs/GaAs(001), заращен сии при атмосферном давлении кванто- ными покровным слоем GaAs вые кольца формируются непосредствен- толщиной dc = 10 нм.

50 pA 6 nm окисел КТ InAs n-GaAs W2C eVg n+ -GaAs EF 200 nm 200 nm Ec 0 pA 0 nm а б в Рис. 9. АСМ (а) и токовое (б) изображения поверхности гетероструктуры с КТ InAs/GaAs(001). Vg = – 3,7 В;

зонная диаграмма контакта АСМ зонда с Pt покры тием к поверхности КТ InAs/n-GaAs/n+-GaAs(001) (в).

но в ходе заращивания КТ InAs/GaAs(001) покровным слоем GaAs при Tp 600C, без послеростового отжига (рис. 8), что связано с большей скоростью поверхностной диффузии In и Ga в МОС гидридной эпитак сии.

В п.2.2.4 описаны оригинальные методики исследования морфо логии КТ и квантовых колец In(Ga)As/GaAs(001), заращенных покров ным слоем GaAs, методом удаления покровного слоя селективным жид костным травлением с последующим исследованием травленой поверх ности методом АСМ в жидкой среде.

Разработанные методики используют процессы самоформирова ния клина травления в мениске на границе травящего раствора и возду ха и обеспечивают полное удаление покровного слоя GaAs при сохра нении нанообъектов In(Ga)As неповреждёнными. Практическое значе ние разработанных методик заключается в том, что, как было установ -0. 300 | -0. -0.3 | d, pA/B | E, эВ 2 -0. -0. -0. 0 1 2 3 4 0 1 2 3 Vg, B Vg, В а б Рис. 10. Туннельные спектры КТ InAs/GaAs(001) в точках 1 и 2 (Рис. 14а) (а);

расчётная зависимость положения уровня Ферми в материале покрытия ACМ зонда относительно дна зоны проводимости GaAs на границе с собственным окислом (рис. 12в) от Vg (б). На оси ординат отмечены энергии уровней размер ного квантования электронов (300К) в КТ InAs/GaAs(001) с L = 16 нм [22].

1 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm а б в г Рис. 11. АСМ изображение (а) и карты дифференциальной проводимости d(x, y) (б — г) КТ InAs/GaAs(001). Vg, В: б — 2,3;

в — 3,1;

г — 3,6. Снизу приведены расчётные поверхности |(x, y, z)|2 = 0,65 для соответствующих размерно квантованных состояний электронов в КТ InAs/GaAs(001) с L = 17,8 нм [22].

лено при исследовании процесса заращивания КТ InAs/GaAs(001) по кровным слоем, последнее может существенно изменять морфологию КТ. Разработанные методики примялись в исследованиях транспортных свойств ГС In(Ga)As/GaAs(001) [А11-А16].

В разделе 2.3 изложены результаты исследований электронной структуры КТ InAs/GaAs(001) методом туннельной АСМ.

В п.2.3.1 приводятся результаты исследований состояний зоны проводимости в КТ InAs/GaAs(001). КТ были выращены на поверхности n-GaAs(3 нм)/n+-GaAs(001) (рис. 9в). Исследования методом туннельной АСМ проводились м.н.с. КФТИ КНЦ РАН П.А.Бородиным с помощью СВВ СЗМ Omicron VT AFM/STM в составе СВВ комплекса Omicron Multiprobe P при 300K с использованием Si АСМ зондов с покрытием W2C. На токовых изображениях поверхности ГС с КТ наблюдалось уве личение It в местах расположения КТ (рис. 9б), связанное с туннелиро ванием электронов между ACM зондом и размерно-квантованными со стояниями в КТ через слой естественного окисла (рис. 9в). Дифферен циальная проводимость контакта АСМ зонда к поверхности образца [17] dI t x, y, V g x, y, E F eV g x, y, E F eV g, (1) d x, y, V g dV g где — локальная плотность состояний (ЛПС) на поверхности образца, — огибающие волновых функций размерно-квантованных состояний в КТ, EF — уровень Ферми в образце (рис. 9в). Таким образом, экспери ментально измеренные методом туннельной АСМ зависимости d(x, y, Vg) отражают пространственное и энергетическое распределение ЛПС в КТ, т.е. метод туннельной АСМ позволяет экспериментально измерить энергии и пространственную конфигурацию плотности вероятности огибающих волновых функций размерно-квантованных состояний в КТ.

В [21] методом сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии (СТМ/СТС) в СВВ исследована ЛПС в КТ InAs/GaAs(001), выращенных методом МЛЭ in situ. Найдено, что электронная структура поверхност ных КТ InAs/GaAs(001) удовлетворительно описывается теорией [22]. В настоящей работе подобные измерения были впервые выполнены для КТ InAs/GaAs(001), выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении. Поскольку исследуемые структуры были выращены ex situ, и, следовательно, были покрыты слоем естественного окисла, формировавшимся при переносе образцов из ростовой установ ки в СЗМ, такие измерения могли быть выполнены только методом тун нельной АСМ, применение метода СТМ/СТС для этой цели невозмож но.

На туннельных спектрах d(Vg), полученных численным диффе ренцированием экспериментальных ВАХ It(Vg) с нелинейным сглажива нием, наблюдаются максимумы (рис. 10а), соответствующие уровням размерного квантования в КТ. Cсоответствие между значениями Vg, при которых наблюдались пики на кривых d(Vg) (рис. 10а) и энергиями уровней размерного квантования в КТ (рис. 10б) устанавливалась путём решения одномерного уравнения Пуассона с учётом падения части Vg на 0. | | | Ev 1(x2) EF | | р+-GaAs | eVg 10 |020 | E, эВ 0. d, нА/В | | | р-GaAs | W2C | - КТ InAs - окисел 0. 0 1 2 3 0 1 2 3 Vg, В Vg, В а б в Рис. 12. Зонная диаграмма (а) и дифференциальные ВАХ (б) контакта АСМ зонда с покрытием W2C к поверхности КТ InAs/GaAs/р+-GaAs(001);

1, 2 — точ ки измерения ВАХ (Рис. 13а);

расчётная зависимость положения уровня Ферми в материале покрытия ACМ зонда относительно потолка валентной зоны GaAs на границе с собственным окислом от Vg (в). Кружками на оси ординат отмече ны энергии уровней размерного квантования дырок (300К) в КТ InAs/GaAs(001) с L = 16 нм [22].

1 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm а б в г Рис. 13. АСМ изображение (а) и карты d(x, y) (б — г) КТ InAs/GaAs/p+GaAs(001).

–Vg, В: б — 1,4;

в — 2,6;

г — 3,8. Снизу приведены расчётные поверхности |(x, y, z)|2 = 0,65 для соответствующих размерно-квантованных состояний дырок в КТ InAs/ GaAs(001) с L = 17,8 нм [22].

ОПЗ контакта зонд-образец (рис. 9в) [23]. Также была показана необхо димость учёта заряда на поверхностных состояниях на границе полу проводника с собственным окислом [24].

Путём сравнения карт d(x, y) (рис. 11б—г), полученных при зна чениях Vg, соответствующих максимумам на кривых d(Vg) (рис. 10а), с расчётными огибающими волновых функций размерно-квантованных электронных состояний в КТ [22] были идентифицированы некоторые состояния электронов в КТ (рис. 11).

В п. 2.3.2 приводятся результаты GaAs c| исследований дырочных состояний - WL| в КТ InAs/GaAs(001). Такие иссле 010|-- дования были впервые выполнены 110| S, отн. ед.

- 10 010| в рамках настоящей работы. КТ 000| для исследования дырочных со 000| стояний были выращены на по - 10 смачивающий верхности GaAs/p+-GaAs(001) (рис.

слой InAs 12а). Особенности на туннельных 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1. h, эВ спектрах КТ InAs/GaAs/p+-GaAs Рис. 14. Спектр ФЧ (300К) ГС с КТ In при Vg 0 (рис. 12б) связаны с экс As/GaAs(001), выращенной методом МОС-гидридной эпитаксии при атмо- тракцией электронов с размерно квантованных дырочных состоя сферном давлении.

400 диаметр кольца 17 nm 3,8 nA DR = 300 нм d, нА/В DR = 100 нм 0 nA 0 1 2 300 nm 300 nm Vg, В 0 nA 0 nm а б в Рис. 15. АСМ (а) и токовое (б) изображения поверхности ГС InGaAs /GaAs(001) с квантовыми кольцами. Vg = 1,9 В;

в — туннельные спектры квантовых колец.

ний КТ в свободные состояния в зоне проводимости материала покры тия АСМ зонда (рис. 12а). Расстояние по оси Vg между особенностями на туннельных спектрах КТ InAs/GaAs/p+-GaAs (рис. 12б) значительно меньше, чем на туннельных спектрах КТ InAs/GaAs/n+-GaAs (рис. 11а), что соответствует результатам расчётов [22]: расчётные энергетические расстояния между уровнями размерного квантования электронов в КТ InAs/GaAs(001) составляют 50 60 мэВ (рис. 10б), тогда как для дыроч ных — 10 15 мэВ (рис. 12в).

Как и для КТ InAs/GaAs/n+-GaAs, путём сравнения карт d(x, y) (рис. 13б—г), полученных при значениях Vg, соответствующих макси мумам на кривых d(Vg) (рис. 12б), с расчётными огибающими волно вых функций размерно-квантованных дырочных состояний в КТ [22] были идентифицированы некоторые дырочные состояния в КТ (рис. 13).

Таким образом, было показано, что электронная структура поверхност ных КТ InAs/GaAs(001), выращенных методом МОС-гидридной эпитак сии при атмосферном давлении, удовлетворительно описывается моде лью [22], так же, как и выращенных методом МЛЭ [21].

В п.2.3.3 приводится результаты практического использования полученных методом туннельной АСМ данных об электронной струк туре КТ InAs/GaAs(001), выращенных методом МОС-гидридной эпи таксии при атмосферном давлении, для интерпретации спектров их ФЧ.

В спектрах ФЧ ГС с КТ InAs/GaAs(001), выращенных методом МОС гидридной эпитаксии с лазерным легированием Bi проявляются пики, связанные с межзонными оптическими переходами между электронны ми и дырочными размерно-квантованными состояниями в КТ (рис. 14).

Однако оставалось неустановленным, переходы между какими именно состояниями проявляются в спектрах ФЧ. Полученные методом тун нельной АСМ данные в совокупности с результатами [22] позволили идентифицировать уровни.

InGaAs 100 нм 100 нм 100 нм 50 ??

50 ??

б в г E, эВ Ec() 0. |r20| 0. |r10| 100 50 ??

нм 100 нм 100 нм -150 -100 -50 0 50 100 150 100 ??

50 ??

, нм а д е ж Рис. 16. а — геометрия, профили потенциала и ЛПС | ()|2 (качественно), б — ж модельные латеральные распределения ЛПС размерно-квантованных состоя ний электронов |m(, )|2 для квантовых колец In0,35Ga0,65As/GaAs(001) прямо угольного сечения: без учета (б, д) и с учётом (в, г, е, ж) пьезоэлектрического поля. т: б, в, г — 1;

д, е. ж — 2. : в, е — 1;

г, ж — 2.

В разделе 2.4 приведены результаты исследований методом тун нельной АСМ электронной структуры квантовых колец InGaAs/GaAs(001). Подобные исследования были впервые выполнены в настоящей работе. ГС с квантовыми кольцами InGaAs/GaAs(001) были получены методом МОС гидридной эпитаксии при атмосферном давле нии (рис. 15а). Кольца меньшего диаметра (150 200 нм) формируются при заращивании КТ InAs, а большего диаметра ( 300 нм) — при зара щивании дислоцированных кластеров InGaAs, образующихся в резуль тате коалесценции КТ InAs в процессе роста. Оценка молярной доли In x в материале колец по лазер фотодетектор К СЗМ спектральному положению жидкостная АСМ- контроллеру головка Smena B пиков фотолюминесценции V g СТМ и краёв полос ФЧ колец на усилитель основании модели [25] да- АСМ ёт х 0,35. зонд образец Наблюдаемая угло- масло чашка вая зависимость токовых Петри изобаржений квантовых Рис. 17. Схема микроскопии сопротивления колец (рис. 15б) связана с растекания на поперечных сколах в масле.

2.72 m m k In0,49Ga0,51P 0,3 m GaAs 0,2 m КЯ In0,2Ga0, 8As 6 nm GaAs 0,54 m 1.36 m m k КЯ In0,2Ga0,8As 7 nm GaAs 0,2 m In0, 49Ga0,51P 0,3 m 1 m 1 m 0m m k 0mkm 1.36 mkm 2.72 mkm а б в Рис. 18. АСМ (а) и ЛСМ (б) изображения скола в масле и схема (в) лазерной ГС InGaP/GaAs/InGaAs.

асимметрией формы колец (рис. 15а). В радиально-симметричных коль цах (группа симметрии Кюри С) угловая зависимость огибающих элек тронных состояний выражается членом exp(il), где — угол, l — це лое число, а |exp(il)|2 1.

В настоящей работе был впервые рассмотрен ещё один фактор, приводящий к угловой зависимости ЛПС в квантовых кольцах InGaAs/GaAs: пьезоэлектрическое поле в упруго-напряжённом InGaAs, понижающее симметрию потенциала носителей до C2v [22]. Проведено моделирование влияния пьезополя на угловую зависимость ЛПС в кван товых кольцах в рамках теории возмущений. Невозмущённые огибаю щие вычислялись по модели кольца прямоугольного сечения с конечной глубиной потенциальной ямы (рис. 16а) [25]. Модельный возмущающий пьезопотенциал выбирался в виде V() = V0cos(2), он удовлетворяет группе симметрии C2v. В таком виде данная задача аналогична извест ной задаче о плоском ротаторе в однородном электрическом поле. Мо p +-GaAs 0,2m 0.2 1 p-In0,4 9Ga0,51P 0,3 m 3 2 51 0.1 p-GaAs 0,2 m 4 p +-GaAs 0,27 m КЯ In0,2Ga0,8As 6 nm 0.0 I, nA n+ -GaAs 0,27 m КЯ In 0,2 Ga0,8 As 7 nm 5 n-GaAs 0,2 m -0. 6 n-In0,49 Ga0,5 1P 0,3 m -0. -10 -5 0 5 10 1 m n-GaAs 0,2 m Vg, B а вб а б Рис. 19. ВАХ (а) контакта АСМ зонда с Pt покрытием к сколу лазерной ГС InGaP/GaAs/InGaAs (в) в масле. Номера кривых соответствуют номерам ночек на АСМ изображении поверхности скола (б).

20 pA 40 nA 50 nm 500 nm 0 nA 0 pA а б Рис. 20. ЛСМ (а) и токовое (б) изображения скола ГС с 6-слойным массивом КТ InAs/GaAs(001) в масле. Vg = 3 В.

дельные карты ЛПС |m(, )|2 (, — полярные координаты в плос кости поверхности образца, = |l|) имеют ту же симметрию, что и воз мущающий пьезопотенциал, в то время как в отсутствие возмущения они радиально-симметричны (рис. 16).

В Главе 3 описан метод исследования полупроводниковых нано структур — микроскопия сопротивления растекания (МСР) на попереч ных сколах в защитной жидкой среде, разработанный в настоящей рабо те.

В разделе 3.1 приведен обзор публикаций, посвящённых иссле дованию структуры, морфологии, состава и ЛПС в ГС на базе соедине ний А3В5 (КЯ, КТ и пр.) методом СВВ СТМ на поперечных сколах (Х СТМ).

В разделе 3.2 описаны методики исследований. Использовался СЗМ NT-MDT Solver Pro со специализированной жидкостной головкой Smena B, оснащенной СТМ-предусилителем, позволяющим измерять ток через АСМ зонд (рис. 17). Исследуемые структуры укреплялись вертикально в микротисках в чашке Петри, заполненную вакуумным маслом ВМ-1, и скалывалась под слоем масла, который предохранял скол от окисления на воздухе, и сканировалась в контактной моде Si АСМ зондом с Pt покрытием.

В разделе 3.3 приведены результаты исследований лазерных ГС на базе GaAs с КЯ In0,2Ga0,8As в активной области и ограничивающими слоями In0,49Ga0,51P (рис. 18в). ГС были выращены методом МОС гидридной эпитаксии при атмосферном давлении в НИФТИ ННГУ к.ф. м.н. Б.Н.Звонковым. Показана возможность визуализации на АСМ изо бражениях КЯ InGaAs и ограничивающих слоёв InGaP (рис. 18а). Фор мирование нанорельефа поверхности скола связано с релаксацией упру гих напряжений в слоях InGaAs. Также показана возможность визуали зации свеллинга поверхности скола, обусловленного релаксацией упру гих напряжений в слоях InGaAs, методом латерально-силовой мик а б в г Рис. 21. АСМ изображения поверхности ГС с наноостровками SiGe/Si(001), выращенных методом СМЛЭ-ГФЭ. Tр, С: а — 500;

б — 600;

в — 700;

г — 800.

роскопии (ЛСМ) (рис. 18б). Также было показано, что ширина эффек тивной щели в ВАХ контакта металлизированного АСМ зонда к по верхности скола лазерной ГС (рис. 18а) соответствует ширине запре щённой зоны материла в точке контакта, а положение краёв щели — типу и уровню легирования материала. Таким образом, было показано, что возможности метода МСР на поперечных сколах в масле в области исследования лазерных ГС не уступают возможностям метода X-СТМ в СВВ [26], в то время как метод МСР в масле существенно проще, де шевле в реализации и производительнее.

В разделе 3.4 приведены результаты исследований методом МСР на поперечных сколах в масле ГС с многослойными массивами КТ InAs/GaAs(001), выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении. На токовых изображениях поверхности скола наблюдается увеличение It в местах расположения слоёв КТ (рис. 20).

Особенности на токовом изображении размером 10 15 нм были связа ны с дислоцированными кластерами InGaAs.

Глава 4 посвящена исследованию самоформирующихся остров ков SiGe/Si(001), выращенных методом СМЛЭ-ГФЭ.

В разделе 4.1 приведён обзор литературы, посвящённой исследо ваниям процессов роста, морфологии и электронных свойств самофор 3 b 10 H~(tp-t0) b 2 D~(tp-t0) 10 b=0,33-0, H, нм b=0,45-0, D, ни Ns, (cм ) - -b Ns~(tp-t0) b=0,27-0, 10 -1 -1 10 10 -1 10 10 10 tp, мин. tp, мин. tp, мин.

а б в Рис. 22. Зависимости средних значений высоты H, размера D и поверхно стной плотности Ns наноостровков SiGe/Si(001), выращенных методом СМЛЭ ГФЭ, от tр. Tр, С:, — 700;

— 800. рр, 10–3 Торр: – 5;

, – 9.

а б в г Рис. 23. АСМ (а) и КМ (б) изображения поверхности ГС с наноостровками Si1– хGeх/Si(001);

карты распределения x (в) и (г) по поверхности ГС. Тр = 800С, pр = 910–4 Торр, tр = 2 мин. dc, нм: a — 0;

б—г — 40.

мирующихся наноостровков SiGe/Si(001).

В разделе 4.2 приводится описание методик выращивания и ха рактеризации ГС с островками SiGe/Si(001). ГС были выращены в НИФТИ ННГУ к.ф.-м.н. С.А.Денисовым и м.н.с. В.Ю.Чалковым под руководством д.ф.-м.н. В.Г.Шенгурова. Параметры процесса роста ост ровков, которые определяли значение номинальной толщины слоя Ge dGe, варьировались в пределах: температура подложки Tр = 500 800 С, давление GeH4 в ростовой камере pр = 510–4 1,310–3 Торр, время на пуска GeH4 в ростовую камеру tр = 0,25 5 мин. Значения dGe определя лась методом резерфордовского обратного рассеяния (РОР). Измерения РОР были выполнены м.н.с. П.С.Черных в НИИ ЯФ МГУ.

В разделе 4.3 приводится результаты исследования методом АСМ зависимости морфологии островков SiGe/Si от условий роста (Tр, pр и tр). Зависимости параметров морфологии островков, выращенных в диапазоне Tр = 700 800C, от tр описываются степенной функции (tр – t0)b (рис. 22), что характерно для процесса переконденсации (остваль довского созревания) в ходе роста [27]. Таким образом, хотя островки в процессе СМЛЭ-ГФЭ зарождаются по механизму Странски-Крастанова (значение dWL 4,8 МС при Тр = 700С), морфология островков, выра щенных при Tр = 700 800C, опреде- Интенсивность (отн. ед.) Ge-Ge Si-Ge ляется процессами переконденсаци в Si ходе роста, что связано с влиянием газовой атмосферы в ростовой камере, наличие которой приводит к увеличе- 650 нию скорости поверхностной диффу- зии адатомов Ge. Показатель степени b уменьшается с увеличением Тр и pр, 200 300 400 500 - k - k, cм т. е. с увеличением влияния факторов, Рис. 24. Микрорамановские спек увеличивающих скорость поверхност- тры ГС с наноостровками SiGe/ ной диффузии (рис. 22), что согласу- Si(001). Тр = 800С.

0. 1. 0. rel 0. x 0. 0. 0. 0 1 23 4 0 1 23 4 tp, мин tp, мин а б Рис. 25. Зависимости x (a) и rel (б) (rel = /full(х), full(х) —упругая дефор мация псевдоморфного слоя Si1–xGex/Si(001)) в наноостровках Si1–xGex/Si(001) (, ) и в смачивающем слое (,) от tр. Тр, С:, — 700,, — 800.

ется с теорией Чакраверти [27]. При Тр = 500 600 C зависимостей, подобных приведённых на рис. 22 не наблюдалось, вероятно, вследст вие уменьшения скорости поверхностной диффузии при пониженных Tр.

Как и для островков, выращенных методами МЛЭ и ГФЭ, для островков, поученных методом СМЛЭ-ГФЭ, было характерно бимо дальное распределение по размерам. При dGe 10 МС подобное распре деление обусловлено сосуществованием на поверхности куполообраз ных и т. наз. супер-дом островков. Также рассмотрена роль увеличения аспектного отношения островков SiGe/Si(001) AR в ходе роста как аль тернативного (по отношению к формированию дислокаций несоответ ствия) механизмы релаксации упругой деформации в островках SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ-ГФЭ при Tр = 700 800C.

В разделе 4.4 приводятся результаты исследований состава и уп ругой деформации островков SiGe/Si(001), выращенных методом СМЛЭ-ГФЭ при Tр = 700 800C, от условий роста. Островки SeGe с целью предотвращения их окисления на воздухе были заращены по oкисел Ec p+ -Si GeSi Si EF Ev eVg Pt а б в Рис. 26. АСМ (а) и токовое (б) изображения ГС с островками SiGe/Si(001). Тр = 700С. Vg = 2,0 В;

зонная диаграмма контакта АСМ зонда с Pt покрытием к на ноостровку SiGe/ p-Si/p+-Si (в).

а б в г Рис. 27. АСМ (а) и токовые (б—г) изображения островка SiGe/Si(001). Vg, В: б — 0,1;

в — 0,5;

г — 1,0. 1, 2 — точки измерения туннельных спектров на рис. 29.

кровным слоем Si толщиной dc 40 нм. В настоящей работе для опре деления атомной доли Ge x и упругой деформации материала индиви дуальных островков SiGe/Si(001) был впервые применён метод конфо кальной рамановской микроскопии (КРМ). Измерения КРМ были вы полнены н.с. Каф. ФПиО ННГУ А.В.Неждановым с помощью мик ро/спектроскопического комплекса NT-МDT Integra Spectra при 300К.

Длина волны тестирующего излучения составляла 473 нм.

Была продемонстрирована возможность визуализации на конфо кальных микроскопических (КМ) изображениях островков SiGe разме рами 100 нм (рис. 23б) и измерения микрорамановских спектров ин дивидуальных островков (рис. 24). Расщепление линий Ge—Ge и Si— Ge было связано с наличием у островков SiGe/Si(001), выращенных ме тодом СМЛЭ-ГФЭ, приповерхностного слоя, обогащённого Ge [28].

По соотношению интенсивностей и рамановским сдвигам линий Ge—Ge и Si—Ge по [29] были опреде- 35 oкисел Ec лены значения x и в материале ост- p+-Si E 30 Ge Si F ровков (рис. 25). Уменьшение x и Ev eVg с ростом tр и Тр было связано с d, нA/В Pt диффузией Si из подложки внутрь островков в процессе роста [30]. Кро- ме того, уменьшение в островках при tр = 1 2 мин было связано с трансформацией куполообразных ост ровков в супер-дом островки, а при tр Vg, B = 4 5 мин (так же, как и уменьшение в смачивающем слое) — с коалес- Рис. 28. Туннельные спектры КТ Ge/Si(001). Tр = 500С. На вставке:

ценцией островков.

Полученные методом КРМ кар- зонная диаграмма контакта АСМ + ты пространственного распределения зонда с Pt покрытием к КТ Ge/p Si(001).

2 1 EvSiGe dIt /dVg / (It /Vg ) dIt /dVg / (It /Vg ) dIt /dVg / (It /Vg ) 1 2 EvSi 6 EcSi EvSi EvSiGe EcSiGe EvSiGe EcSi EcSiGe 2 ПС EvSi ПС EcSi EcSiGe ПС 0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0. -1.0 -0.5 0.0 0. E, эВ E, эВ E, эВ а б в Рис. 29. Нормированные туннельные спектры dIt/dVg/(It/Vg) островков SiGe (1) и поверхности между островками (2). Tр, С: а — 600;

б — 700;

в — 800.

рамановских сдвигов линий Ge—Ge и Si—Ge по поверхности образцов были пересчитаны по [29] в карты x и (рис. 24в и г, соответствен но), на которых островки SiGe проявляются как области локального уменьшения x и на фоне смачивающего слоя.

В разделе 4.5 приводятся результаты исследований методом тун нельной АСМ пространственного и энергетического распределения ЛПС в самоформирующихся островках SiGe/Si(001). В рамках настоя щей работы такие исследования были проведены впервые. Образцы для исследования методом туннельной АСМ были выращены на подложках p+-Si(001). На поверхность буферного слоя p+-Si осаждался спейсорный слой p-Si (~1015 см–3) толщиной 3 нм, на поверхности которого фор мировались островки SiGe. Измерения методом туннельной АСМ про водились при помощи СВВ комплекса Omicron Multiprobe P при 300K в КФТИ КНЦ РАН к.ф.-м.н. Н.И.Нургазизовым под руководством д.ф. м.н. А.А.Бухараева.

На токовых изображениях ГС SiGe/Si(001) (рис. 27б) наблюда лись области увеличения It, положение которых соответствует остров кам SiGe на АСМ изображении (рис. 26а), связанные с туннелировани ем электронов из заполненных состояний в валентной зоне SiGe в сво 500 50 Ev, мэВ 1 Ec, мэВ - - 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0. 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0. x x а б Рис. 30. Зависимости разрыва зоны проводимости Ec (а) и валентной зоны Ev (б) между наноостровков Si1–xGex/Si(001) от x (300K).

бодные состояния над уровнем Ферми в материале покрытия АСМ зон да (Pt) (рис. 26в). Вид токовых изображений островков зависит от Vg (рис. 27). При Vg 0 (случай экстракция электронов из состояний вбли зи потолка валентной зоны в SiGe, рис 26в), токовое изображение имеет округлую форму (рис. 27б). C увеличением Vg симметрия изображения становится подобной C2v (рис. 27в), а затем — C4v (рис. 27г), что связано с изменением ЛПС валентной зоны в SiGe вследствие релаксации упру гих напряжений на рёбрах островка. В туннельных спектрах островков Ge/Si(001), выращенной при Tр = 500С с D = 40 80 нм и H = 4 8 нм (рис. 21а), наблюдались пики, связанные с туннелированием электронов из заполненных размерно-квантованных дырочных состояний в КТ Ge/Si(001) в свободные состояния в материале покрытия зонда (рис. 28).

На рис.30 приведены нормированные туннельные спектры dIt/dVg/(It/Vg) островков SiGe/Si(001), выращенных при Tр = 600 800C, и к поверхности между островками. Зависимость положения уровня Ферми в материале покрытия зонда относительно края зоны проводи мости на границе структуры с естественным окислом E = Ec – EFPt (рис.

26в) от Vg рассчитывалась, как и для ГС InAs/GaAs, путём решения од номерного уравнения Пуассона [23].

В отличие от КТ InAs/GaAs(001) и квантовых колец InGaAs/GaAs(001), а также КТ Ge/Si(001) в туннельных спектрах ост ровков SiGe/Si(001), выращенных при Tр = 600 800C, с латеральными размерами D 100 нм и высотой H 20 нм не наблюдается участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Это свидетельст вует, что размерное квантование не оказывает существенного влияния на энергетический спектр островков SiGe указанных размеров. Из нор мированных туннельных спектров были определёны зависимости раз рыва зоны проводимости Ec и валентной зоны Ev между островками Si1–xGex/Si(001) и Si от x (рис. 30). Значения x определялись мето дом КРМ на образцах с островками, выращенными в тех же условиях (раздел 4.4). Как следует из рис. 30а, поверхностные островки Si1xGex/Si(001) c x 0,24 и 0,32 проявляет свойства ГС I рода. Традици онно считается, что псевдоморфные ГС Si1–xGex/Si(001) относятся ко II роду [31]. Однако, в ряде теоретических и экспериментальных работ сообщалось, что при малых значениях х псевдоморфные слои Si1– xGex/Si(001) являются ГС I рода. И в том, и в другом случае абсолютные значения разрыва зоны проводимости Ec на границе Si1xGex/Si(001) при x 0,5 не превышает нескольких десятков мэВ [32].

На рис. 30а приведены теоретические зависимости Ec и Ev от x, рассчитанные для частично релаксированных островков Si1– xGex/Si(001) при 300K по модели [33], согласно которой ГС Si1– xGex/Si(001) относятся к I роду при 0 x 0,36. Минимумы зоны прово димости в SiGe образуют долины 4. Качественно, результаты туннель ной спектроскопии согласуются с теорией [33], хотя количественные абсолютные значения Ec при соответствующих значениях x больше расчётных, вероятно, вследствие частичной релаксации упругих напря жений на рёбрах и вершинах островков. На рис. 30б приведена расчёт ная зависимость Ev между островками Si1–xGex/Si(001) и Si от x, рас считанная по [33], которая также удовлетворительно согласуется с экс периментальной, что свидетельствует о справедливости выводов о ха рактере зависимости Eс(x).

В Заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Методом туннельной АСМ впервые исследованы туннельные спек тры индивидуальных нанокластеров Au в толще и на поверхности сверхтонких (2 5 нм) плёнок SiO2/Si. Показано, что метод туннельной АСМ позволяет визуализировать металлические нанокластеры в толще диэлектрической плёнки и изучать туннельный электронный транспорт через индивидуальные нанокластеры.

2. Разработана модель формирования токовых изображений металли ческих нанокластеров, встроенных в диэлектрическую плёнку, при ис следовании методом туннельной АСМ. Установлено, что размер токо вых изображений нанокластеров определяется размерами области кон такта острия АСМ зонда к поверхности диэлектрической плёнки.

3. В туннельных спектрах индивидуальных нанокластеров Au в толще плёнок SiO2/Si обнаружены особенности в виде последовательности ступеней и/или в виде пиков, связанные с кулоновской блокадой тунне лирования и с резонансным туннелированием электронов через нанок ластеры Au размерами 2 3 и ~ 1 нм, соответственно.

4. Методом туннельной АСМ исследована электронная структура по верхностных квантовых точек и колец In(Ga)As/GaAs(001), выращен ных методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении. В туннельных спектрах квантовых точек и колец наблюдались пики, свя занные с туннелированием электронов через размерно-квантованные состояния в квантовых точках и кольцах. Токовые изображения кванто вых точек и колец при напряжениях между зондом и подложкой, соот ветствующих максимумам на туннельных спектрах, отражают про странственное распределение локальной плотности размерно квантованных состояний в квантовых точках и кольцах.

5. Разработан новый метод исследования гетероструктур In(Ga)As/GaAs(001) с квантовыми ямами и точками: микроскопия со противления растекания на поперечных сколах в защитной жидкой среде. Показана возможность визуализации квантовых ям и точек на АСМ и токовых изображениях, а также измерения ВАХ контакта АСМ зонда к поверхности скола и идентификации на ней слоёв различного состава и типа проводимости. Данный метод может быть простой, недо рогой и перспективной альтернативой методу СТМ на поперечных ско лах в СВВ в области исследований гетероструктур на основе полупро водниковых соединений типа A3B5.

6. Методом АСМ изучена зависимость морфологии самоформирую щихся островков SiGe/Si(001), полученных методом СМЛЭ-ГФЭ, от условий роста. Установлено, что существенное влияние на морфологию островков, выращенных в диапазоне температур 700 800С, оказыва ют процессы переконденсации, чему способствует газовая атмосфера в ростовой камере, наличие которой увеличивает скорость поверхностной диффузии.

7. Впервые метод конфокальной рамановской микроскопии применён для определения состава и упруго-напряжённого состояния индивиду альных островков SiGe/Si(001). Показана возможность измерения спек тров рамановского рассеяния от индивидуальных островков SiGe/Si(001) размерами 100 нм и более. Установлена зависимость соста ва и упругой деформации материала самоформирующихся островков SiGe/Si(001), выращенных методом СМЛЭ-ГФЭ при температуре 800С, от условий роста.

8. Впервые методом туннельной АСМ исследовано пространственное и энергетическое распределения локальной плотности электронных со стояний в самоформирующихся островках SiGe/Si(001). Установлено, что поверхностные островки Si1–хGeх/Si(001) при х 0,45 проявляют свойства гетероструктур I рода.

В Приложении приведён список научных работ автора по теме диссертации.

A1. B.N.Zvonkov, I.A.Karpovich, N.V.Baidus, D.O.Filatov, S.V.Morozov, Yu.Yu.Gushina. Surfactant effect of bismuth in the MOVPE growth of the InAs quantum dots on GaAs. Nanotechnology 11, 221 (2000).

A2. И.А.Карпович, Д.О.Филатов, С.В.Морозов, Н.В.Байдусь, Б.Н. Звон ков, Ю.Ю.Гущина. О связи спектров фотоэлектрической чувствитель ности и фотолюминесценции с геометрическими параметрами слоя квантовых точек в гетероструктурах InAs/GaAs. Известия РАН: Серия физическая, 63, 313 (2000).

A3. Н.В.Байдусь, Б.Н.Звонков, Д.О.Филатов, Ю.Ю.Гущина, И.А. Карпо вич, А.В.Здоровешцев. Исследование процесса заращивания нанокла стеров InAs в гетероструктурах с квантовыми точками GaAs/lnAs, полу ченных методом газофазной эпитаксии. Поверхность, 2000, №7, с.71.

A4. Б.Н.Звонков, И.А.Карпович, Н.В.Байдусь, Д.О.Филатов, С.В. Моро зов. Влияние легирования слоя квантовых точек InAs висмутом на мор фологию и фотоэлектронные свойства гетероструктур GaAs/InAs, полу ченных газофазной эпитаксией. ФТП 35, 92 (2001).

A5. И.А.Карпович, А.П.Горшков, С.Б.Левичев, С.В.Морозов, Б.Н. Звон ков, Д.О.Филатов. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками в системе полупроводник-электролит. ФТП 35, (2001).

A6. I.A.Karpovich, N.V.Baidus, B.N.Zvonkov, S.V.Morozov, D.O.Filatov, A.V.Zdoroveishev. Morphology and photoelectronic properties of the InAs/GaAs surface quantum dots grown by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy. Nanotechnology 12, 425 (2001).

A7. В.А.Кульбачинский, Р.А.Лунин, В.Г.Кытин, А.В.Голиков, А.В. Де мин, В.А.Рогозин, Б.Н.Звонков, С.М.Некоркин, Д.О.Филатов. Электри ческий транспорт и замороженная фотопроводимость в слоях квантовых точек в структурах InAs/GaAs. ЖЭТФ 120, 933 (2001).

A8. И.А.Карпович, Н.В.Байдусь, Б.Н.Звонков, Д.О.Филатов, С.Б. Леви чев, А.В.Здоровейщев, В.А.Перевощиков. Исследование квантовых то чек InAs, встроенных в матрицу GaAs, методом атомно-силовой микро скопии с использованием селективного химического травления. Вест ник ННГУ им. Н.И.Лобачевского. Серия «Физика твердого тела» 2001, №1, С. 130.

A9. I.A.Karpovich, S.B.Levichev, S.V.Morozov, B.N.Zvonkov, D.O.Filatov, A.P.Gorshkov, A.Yu.Ermakov. Photoelectric spectroscopy of InAs/GaAs quantum dot structures in a semiconductor/electrolyte system. Nanotechnolo gy 13, 445 (2002).

A10. И.А.Карпович, С.Б.Левичев, С.В.Морозов, Б.Н.Звонков, Д.О. Фи латов, А.П.Горшков, А.Ю.Ермаков. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупро водник/электролит. Известия РАН, Серия физическая 65, 186 (2002).

A11. В.А.Кульбачинский, Р.А.Лунин, В.А.Рогозин, А.В.Голиков, В.Г.

Кытин, Б.Н.Звонков, С.М.Некоркин, Д.О.Филатов, А.де Виссер. Пере ход квантовый эффект Холла-изолятор в системе InAs/GaAs квантовых точек. ФТТ 46, 725 (2003).

A12. V.A.Kulbachinskii., R.A.Lunin, V.A.Rogozin, V.G.Kytin, B.N.

Zvonkov, S.M.Nekorkin, D.O.Filatov, A. de Visser. Magnetic-field-induced quantum Hall—insulator transition and persistent photoconductivity in InAs/GaAs quantum dot layers. Physica E 17, 159 (2003).

A13. V.A.Kulbachinskii;

., R.A.Lunin, V.A.Rogozin, B.N.Zvonkov, D.O.

Filatov, A. de Visser Magnetic-field-induced quantum Hall effect – Hall in sulator transition and hopping conductivity in InAs/GaAs quantum dot layers.

Physica E 18, 116 (2003).

A14. V.A.Kulbachinskii, R.A.Lunin, V.G.Kytin, V.A.Rogozin, P.V.Gurin, B.N.Zvonkov, D.O.Filatov. Persistent photoconductivity in quantum dot lay ers in InAs/GaAs structures. Phys. Stat. Sol. (c) 2003, № 4, Р.1297.

A15. G.M.Minkov, O.E.Rut, A.V.Germanenko, A.A.Sherstobitov, B.N.

Zvonkov, V.I.Shashkin, O.I.Khrykin, D.O.Filatov. Transverse negative magnetoresistance of two-dimensional structures in the presence of a strong in-plane magnetic field: Weak localization as a probe of interface roughness.

Phys. Rev. B 70, 035304 (2004).

A16. А.В.Германенко, Г.М.Миньков, О.Э.Рут, В.А.Ларионова, Б.Н.

Звонков, В.И.Шашкин, О.И.Хрыкин, Д.О.Филатов. Влияние шерохова тости двумерных гетероструктур на слабую локализацию. ФТТ 47, (2005).

A17. Д.А.Антонов, Д.О.Филатов, А.В.Зенкевич, Ю.Ю.Лебединский.

Исследование электронных свойств нанокластеров Au в SiO2 методом комбинированной сканирующей туннельной / атомно-силовой микро скопии. Известия РАН: Серия физическая 71, 61 (2007).

A18. Д.О.Филатов, М.В.Круглова, М.А.Исаков, С.В.Сипрова, M.О. Ма рычев, В.Г.Шенгуров, С.П.Светлов, В.Ю.Чалков, С.А.Денисов. Морфо логия и фотолюминесценция самоформирующихся нанокластеров GeSi/Si, выращенных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии в среде германа. Известия РАН: Серия физическая 72, (2008).

A19. Е.Е.Щербакова, М.А.Исаков, Д.А.Воронцов, Д.О.Филатов. Иссле дование гетероструктур InGaAs/GaAs c квантовыми ямами и точками методом комбинированной СТМ/АСМ на сколах в жидкости. Поверх ность: рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2008, №8, с.620.

A20. М.А.Лапшина, Д.О.Филатов, Д.А.Антонов. Формирование токово го изображения при исследовании металлических нанокластеров в ди электрических пленках методом комбинированной СТМ/АСМ. Поверх ность: рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2008, №8, C. 616.

A21. А.В.Зенкевич, Ю.Ю.Лебединский, А.А.Тимофеев, В.Н.Неволин, Д.А.Антонов, Д.О.Филатов, Г.А.Максимов. Формирование сверхтонких нанокомпозитных структур SiO2:Au методом импульсного лазерного осаждения. Перспективные материалы, 2008, №4, C. 5.

А22. Д.О.Филатов, М.В.Круглова, М.А.Исаков, С.В.Сипрова, M.О. Ма рычев, В.Г.Шенгуров, В.Ю.Чалков, С.А.Денисов. Фотолюминесценция нанокластеров GeSi/Si, формирующихся в процессе сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии в среде германа. ФТП 42, 1116 (2008).

А23. Д.О.Филатов, М.В.Круглова, М.А.Исаков, С.В.Сипрова, М.О. Ма рычев, В.Г.Шенгуров, В.Ю.Чалков, С.А.Денисов. Фотолюминесценция самоформирующихся нанокластеров в гетероструктурах GeSi/Si, выра щенных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии в среде GeH4. Неорганические материалы 44, 1287 (2008).

A24. П.А.Бородин, А.А.Бухараев, Д.О.Филатов, Д.А.Воронцов, М.А.

Лапшина. Визуализация локальной плотности состояний в квантовых точках InAs/GaAs методом комбинированной СТМ/АСМ. Поверхность:

рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009, №9, с. 71.

A25. М.А.Исаков, Д.О.Филатов, М.О.Марычев, В.Г.Шенгуров, В.Ю.

Чалков, С.А.Денисов. Особенности процесса роста и фотолюминесцен ции самоформирующихся островков GeSi/Si(001), выращенных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии в среде GeH4. Вест ник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. Серия "Физика твёрдого тела", 2010, №5. с. 36.

А26. D.O.Filatov, M.A.Lapshina, M.A.Isakov, P.A.Borodin, A.A.Bukharaev.

Tunnelling AFM study of the local density of states in the self assembled In(Ga)As/GaAs(001) quantum dots and rings. J. Phys. Conf. Series, 245, 012017 (2010).

А27. D.O.Filatov, M.A.Lapshina, D.A.Antonov, O.N.Gorshkov, A.V.

Zenkevich, Yu.Yu.Lebedinskii. Resonant tunnelling through individual Au nanoclusters embedded in ultrathin SiO2 films studied by Tunnelling AFM. J.

Phys. Conf. Series, 245, 012018 (2010).

А28. А.И.Машин, А.В.Нежданов, Д.О.Филатов, М.А.Исаков, В.Г. Шен гуров, В.Ю.Чалков, С.А.Денисов. Конфокальная рамановская микро скопия самоформирующихся островков GeSi/Si(001). ФТП 44, (2010).

А29. П.A.Бородин, A.A.Бухараев, Д.O.Филатов, M.A.Исаков, В.Г. Шен гуров, В.Ю.Чалков, С.A.Денисов. Исследование локальной плотности состояний в самоформирующихся островках GeSi/Si(001) методом ком бинированной сканирующей туннельной/атомно-силовой микроскопии.

ФТП, 45, 414 (2011).

А30. Д.О.Филатов, П.А.Бородин, А.А.Бухараев. Исследование локаль ной плотности электронных состояний в квантовых кольцах InGaAs/GaAs методом комбинированной СТМ/АСМ. Поверхность.

Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2011, №6, С.44.

А31. I.A.Karpovich, N.V.Baidus, B.N.Zvonkov, D.O.Filatov, S.B.Levichev, A.V.Zdoroveishev, V.A.Perevoshikov. Investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots by SPM combined with selective chemical etching. Phys. Low Dim. Structures 2001, №3/4, p. 341.

А32. I.A. Karpovich, A.V. Zdoroveichev, A.P.Gorshkov, D.O. Filatov, R.N.

Skvortsov. AFM investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots with in situ monitoring of etching process by photoelectric and photoluminescence spectroscopy. Phys. Low-Dim. Structures 2003, №3/4, Р. 191.

А33. I.A.Karpovich, B.N.Zvonkov, N.V.Baidus’, S.V.Tikhov, D.O.Filatov.

Tuning the Energy Spectrum of the InAs/GaAs Quantum Dot Structures by Varying the Thickness and Composition of a Thin Double GaAs/InGaAs Cladding Layer // Trends in Nanotechnology Research / Nova Science, New York, 2004. p. 173-208.

А34. A.Zenkevich, Yu.Lebedinskii, O.Gorshkov, D.Filatov, D.Antonov.

Structural and Electron Transport Properties of Ultrathin SiO2 Films with Embedded Metal Nanoclusters Grown on Si // Advances in Diverse Industrial Applications of Nanocompositess / Vienna: InTech, 2011. p. 317-340.

А35. D.O.Filatov, M.A.Isakov, V.G.Shengurov, M.O.Marychev, A.V.Nezdanov, A.I.Mashin. Photoluminescence of the Self Assembled GeSi/Si(001) Nanoislands Grown by Sublimation Molecular Beam Epitaxy in GeH4 Ambient // Photoluminescence: Applications, Types and Efficacy / New York: Nova Science, 2012. P. 12 – 63.

А36. D.Filatov, V.Shengurov, N.Nurgazizov, P.Borodin, A.Bukharaev. Tun neling Atomic Force Microscopy of Self-Assembled In(Ga)As/GaAs Quan tum Dots and Rings and of GeSi/Si(001) Nanoislands // Fingerprints in the Optical and Transport Properties of Quantum Dots. Ed. A. Al-Ahmadi. Rije ka: InTech, 2012. P. 273-298.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Ж.И.Алферов. ФТП 32, 3 (1998).

2. Н.Н.Леденцов, В.М.Устинов, В.А.Щукин и др. ФТП 32, 385 (1998).

3. С. Binns. Surf. Sci. R 44, 1 (2001).

4. A.L.Stepanov, I.B.Khaibullin. Rev. Adv. Mater. Sci. 9, 109 (2005).

5. W.A. de Heer. Rev. Mod. Phys. 65, 611 (1993).

6. К. К. Лихарев. Микроэлектроника 16, 195 (1987).

7. V.P.Halperin. Rev. Mod. Phys. 58, 533 (1986).

8. H.I.Hanafi et al. IEEE Trans. Electron Devices ED 43, 1553 (1996).

9. L.Pavesi. J. Phys.: Cond. Matt. 15, R1169 (2003).

10. Y.Shiraki, A.Sakai. Surf. Sci. R. 59, 153 (2005).

11. I.Berbezier, A.Ronda. Surf. Sci. R. 64, 47 (2009).

12. G.Binnig. Rev. Mod. Phys. 71, S324 (1999).

13. D.A.Antonov et al. PLDS, 2004, №1/2, p.139.

14. U.Schwalke. ECS Trans. 11, 301 (2007).

15. A.V.Zenkevich et al. Appl. Surf. Sci. 255, 5355 (2009).

16. А.А.Бухараев и др. Микроэлектроника 26, 163 (1997).

17. J.Tersoff, D.B.Hamann. Phys. Rev. B 31, 805 (1985).

18. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Теория упругости. Наука, 1987.

19. R.Tsu, L.Esaki. Appl. Phys. Lett. 22, 562 (1973);

20. A.Lorke, R.J.Luyken. Physica B 256, 424 (1998).

21. T.Maltezopoulos et al. Phys.Rev.Lett. 91, 196804 (2003).

22. O.Stier, M.Grundmann, D.Bimberg. Phys. Rev. B 59, 5688 (1999).

23. R.M.Feenstra, J.A.Stroscio. J. Vac. Sci. Technol. B 5, 923 (1987).

24. H.Hasegawa, T.Sawada. Thin Solid Films 103, 119 (1983).

25. Z.Barticevic, M.Pacheco, A.Latge. Phys. Rev. B. 62, 6963 (2000).

26. В.С.Эдельман. ПТЭ, 1989, № 5, с. 25.

27. B.K.Chakraverty. J. Phys. Chem. Solids 28, 2413 (1967).

28. G.A.Maximov, Z.F.Krasil’nik, A.V.Novikov et al. // Nanophysics, Nanoclusters, and Nanodevices. Nova Science, 2006. - p. 87.

29. J.Grnen, R.Carles, S.Christiansen. Appl. Phys. Lett. 71, 3856 (1997).

30. X.Z.Liao, J.Zou, D.J.H.Cockayne et al. Phys. Rev. B 60, 15605 (1999).

31. А.В.Двуреченский, А.И.Якимов. ФТП 35, 1143 (2001).

32. M.El Kurdi, S.Sauvage, G.Fishman. Phys. Rev. B 73, 195327 (2006).

33. В.Я. Алёшкин, Н.А. Бекин. ФТП 31, 171 (1997).