Исследование изменения c течением времени морфологии поверхности структур GeSi с помощью сканирующей зондовой микроскопии Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

УДК 539.25

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ C ТЕЧЕНИЕМ ВРЕМЕНИ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ СТРУКТУР GeSi С ПОМОЩЬЮ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ

В. А. Силантьева Научный руководитель - Г. А. Александрова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

С помощью атомно-силовой микроскопии проведен анализ состояния поверхности структур GeSi в 2013 и 2015 гг., измерены шероховатость и параметры наблюдаемых структур. Исследована динамика изменения рельефа поверхности за период 2013-2015 гг.

Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, топография, структуры GeSi.

INVESTIGATION OF THE CHANGES OF MORPHOLOGY GeSi SURFACE STRUCTURES IN TIME BY ATOMIC FORCE MICROSCOPY

V. A. Silanteva Scientific supervisor - G. A. Alexandrova

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

In this paper analysis of GeSi surface structures in 2013 and 2015 years was performed by using atomic force microscopy, roughness and the parameters of the observed structures were measured. Dynamics of changes of the surface topography was investigated for the period 2013-2015.

Keywords: atomic force microscopy, topography, GeSi structures.

Гетероструктуры GeSi на основе двух элементарных полупроводников становятся важным элементом современной микроэлектроники. В свою очередь, появление новых материалов и твердотельных структур требуют выработки новых модельных представлений о поведении в них дефектов и построения теории формирования их физико-механических свойств. Также очень важны знания о процессах, происходящих на поверхности используемых материалов с течением времени, так как они могут негативно отразиться на работе всего устройства в целом. Можно сказать, что экспериментальные и теоретические исследования атомной структуры, свойств и поведения дефектов: дислокаций, точечных дефектов, включений и границ раздела во многом подготовили происходящий сейчас прорыв в области развития высоких технологий, в том числе и в космической отрасли.

Целью данной работы является исследование динамики изменения поверхности структур GeSi методом сканирующей атомно-силовой микроскопии (АСМ).

Образцы для исследований представляли собой кремневую подложку, на которую производилось осаждение буферного слоя кремния толщиной 150 нм. Затем на него осаждался твердый раствор Ge03Si07 толщиной при температуре 300 °С. Толщина этого слоя для разных образцов составляла 10, 30, 50, 100 А. Последним слоем осаждали твердый раствор Ge03Si07 толщиной 0,5 мкм при температуре 500 °С.

Далее образцы подверглись химической обработке, и потом было проведено исследование морфологии поверхности. Исследование проводилось на атомно-силовом микроскопе NTEGRA Aura. Сканирующая зондовая нанолаборатория NTEGRA Aura - уникальная исследовательская платформа, разработанная для проведения комплексных экспериментов, включающих широкий спектр методов сканирующей зондовой микроскопии.

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

Были получены АСМ-изображения поверхности описанных образцов, проведен качественный анализ морфологии образцов в зависимости от толщины твердого раствора Ое0,3810,7, проведено сравнение результатов с результатами, полученными для этих же образцов в 2013 году.

Показано, что на поверхности всех образцов присутствуют небольшие по площади углубления. Вероятнее всего, наблюдаемые ямки являются пронизывающими дислокациями.

Установлено, что в измерениях 2013 и 2015 гг. с увеличением толщины подслоя твердого раствора Ое038107 количество ямок на поверхности, их радиус, глубина и степень заполнения уменьшаются, уменьшается и шероховатость поверхности. В то время как за период 2013-2015 гг. шероховатость для каждого образца практически не изменилась. Также было отмечено, что для всех образцов, кроме образца с толщиной подслоя 10 А, глубина ямок и их радиус со временем уменьшились.

Библиографические ссылки

1. Гуткин М. Ю., Овидько И. А. Дефекты и механизмы пластичности наноструктурных и некристаллических материалах. СПб. : Янус, 2000.

2. Александрова Г. А., Пьяновская Е. П. Сканирующая зондовая микроскопия в анализе поверхности твердых тел : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. 84 с.

3. Мошников В. А., Спивак Ю. М. Атомно-силовая микроскопия для нанотехнологии и диагностики : учеб. пособие. СПб. : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2009. 80 с.

© Силантьева В. А., 2015