Вплив пружних деформацій у епітаксійному гетеропереході Sі-Gе з квантовими точками Gе на ефект розмірного квантування - Автореферат

Розвиток фізики низькорозмірних систем і нанотехнології відкрив можливості створення засобами “зонної інженерії” структур нанометрового масштабу (надґраток, квантових ям, квантових дротів і квантових точок), у яких проявляються ефекти розмірного квантування. У квантових точках реалізується граничний випадок розмірного квантування, коли носії заряду обмежені у просторі в усіх трьох вимірах і модифікація електронних властивостей матеріалу найбільш виражена. Незрозумілим на сьогоднішній день залишається питання як саме напруження впливають на ефекти розмірного квантування в таких системах і чи існує можливість їх контролювати. Дисертаційну роботу виконано в рамках бюджетних тем Інституту хімії поверхні НАН України: “Хімічна фізика поверхні розподілу нанорозмірних гетерогенних кластерно-зібраних систем” (№ держ. реєстрації 0199U002300); “Синтез, модифікування, фізико-хімічні дослідження систем пониженої розмірності та композитів на їх основі” (№ держ. реєстрації 0102U000875); “Нанохімічні процеси одержання дисперсних матеріалів і композитів на їх основі” (№ держ. реєстрації 0103U000876); “Супрамолекулярна хімія на межі розподілу фаз” (№ держ. реєстрації 0103U006289). Мета роботи полягає у дослідженні явищ на поверхні епітаксійних гетеросистем з суттєвою різницею постійних ґратки та визначенні впливу пружних напружень, що виникають в острівцевій плівці, на характер росту та розмірні параметри КТ Ge на підкладинах Si(100) та Si(111).У першому розділі дисертації наведено аналіз механізмів формування гетероепітаксійних систем з наявністю розузгодження за постійними ґратки між вирощуваною плівкою і підкладиною. За наявності розузгодження між матеріалами вирощуваної плівки і підкладини механізм росту також залежить від напружень у плівці, що виникають внаслідок розузгодження за постійними ґратки f = а2 - а1/ а1 між підкладиною 1 і вирощуваною плівкою 2. У цьому випадку в залежності від термодинаміки росту процеси, що відбуваються на поверхні, пояснюються трьома механізмами: Франка-Ван дер Мерве, Странського-Крастанова і Фольмера-Вебера, що відповідають росту рівномірно напруженої плівки докритичної товщини, формуванню дислокаційних релаксованих острівців і росту бездислокаційних когерентно напружених острівців, відповідно Показано, що напруження можуть також трансформувати зонну структуру в області гетеропереходу (ширину забороненої зони і викривлення зон), впливаючи таким чином на рухливість носіїв заряду і локалізуючі потенціали, а також на зонну структуру самих КТ Ge. Наведено короткий огляд сучасного стану дослідження структурних, електронних, оптичних та фізичних властивостей гетероструктур із КТ за допомогою різних методик: атомної силової мікроскопії, просвічуючої електронної мікроскопії, скануючої електронної мікроскопії, рентгенівської дифракції і спектроскопії рентгенівського поглинання, дифракції швидких електронів, комбінаційного розсіювання, досліджень фотопровідності, фотолюмінесценції, вольт-фарадних характеристик, спектроскопії глибоких рівнів і ін.У дисертаційній роботі наведено результати дослідження впливу напружень, що виникають в області гетеропереходу Si-Ge внаслідок розузгодження за постійними ґратки між Si і Ge, на ефекти розмірного квантування в системах із квантовими точками Ge на Si.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі наведено результати дослідження впливу напружень, що виникають в області гетеропереходу Si-Ge внаслідок розузгодження за постійними ґратки між Si і Ge, на ефекти розмірного квантування в системах із квантовими точками Ge на Si. Гетероструктури з квантовими точками є одними з найбільше інтенсивно досліджуваних нанообєктів завдяки своїм надзвичайним електронним й фізичним властивостям.