Исследование проводящих и полупроводниковых образцов методами сканирующей зондовой микроскопии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

На рис. 1 представлены схемы поперечного сечения полученных структур в одном цикле. Образцы состоят из следующих слоев: 1 — подложка 81(100), 2 — буферный слой кремния, 3 — слой ве0,3810,7, 4 -слой ве. Таким образом, были получены структуры с разной температурой осаждения верхнего слоя ве.
Поток (5е и в!
4)
3)1
2)
О
Ge- 300 & quot-С, 400 & quot-С, 500 & quot-С
GcmSII. -: 40 А. 500 & quot-С
буферный r. Hiii Si 100 им, 70″ & quot-С
Si (lOO) подложка
Рис. 1. Схема поперечного сечения образца
Рис. 2. График зависимости критической толщины от температуры (квадратные точки — huts островки, круглые точки — domes островков)
По картинам ДБЭ анализировалось поверхностное состояние, на которой в результате осаждения Ge были определены переходные моменты 2D-3D и huts -domes островков. На рис. 2 показан график зависимости критической толщины от температуры (квадратные точки — huts островки, круглые точки — domes островков).
Первая фаза 2D означает послойный рост метаста-бильного, псевдоморфного, смачивающего слоя, при котором пленка Ge испытывает сжатие в плоскости поверхности и растяжение в направлении роста. Вторая фаза Hut означает появления граненых островков с фасетками {105}, которые имеют средний размер в основании 15 нм, а в высоту 1,5 нм. Третью фаза Dome означает появление островков с более сложной огранкой, и имеют размер в основании около 100 нм и в высоту 10 нм. С увеличением температуры от 300 оС до 500 оС толщина перехода 2D — huts увеличивается в обоих случаях. И с увеличением температуры от 300 оС до 500 оС толщина перехода huts — domes уменьшается.
Библиографические ссылки
1. Shallow acceptors in Ge/Ge Si strained multilayer heterostructures with quantum wells / V. I. Gavrilenko, I. V. Erofeeva, A. L. Korotkov et al. // JETP Letters. 1997. Vol. 65. No. 2.
2. Мелкие акцепторы в ненапряженных гетерост-руктурах Ge/Gei-xSix с квантовыми ямами / В. Я. Алешкин, Б. А. Андреев, В. И. Гавриленко и др. // Физика и техника полупроводников. 2000. Т. 34. Вып. 5.
3. Фотоэлектрические свойства наноструктур GeSi/Si: учеб. пособие / Д. О. Филатов, М. А. Исаков и др. 2010.
© Есин М. Ю., Тимофеев В. А., 2014
УДК 6−022. 532
М. О. Заев, А. Ю. Игуменов Научный руководитель — Г. А. Александрова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДЯЩИХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОБРАЗЦОВ МЕТОДАМИ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
Исследована поверхность образцов высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и 81(111) методом атомно-силовой микроскопии (АСМ), определены высоты кристаллографических ступеней. На исследуемых образцах продемонстрирована возможность определения типа материала с помощью метода туннельной спектроскопии.
Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) -один из распространенных методов исследования рельефа и физических свойств поверхности твердых тел с высоким пространственным разрешением [1].
В рамках данной работы исследован образец ВОПГ, применяющийся в качестве гидрофобной или проводящей подложки, калибровочной решетки в
СЗМ [2−4] и образец 81(111), как распространенный материал современной полупроводниковой микро- и наноэлектроники [5].
С помощью метода АСМ были получены изображения рельефа поверхности образцов ВОПГ и 81(111) (рис. 1), отображающие кристаллографические ступени.
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
Рис. 1. АСМ изображения ВОПГ площадью 3×3 мкм (а) и Si (111) площадью 5×5 мкм (б)
Рис. 2. Туннельные вольт-амперные характеристики (ВАХ) для образцов ВОПГ (а) и 81(111) (б)
Высота кристаллографических ступеней была измерена в нескольких точках и для образца ВОПГ составила от 0,22 нм (что соответствует литературным данным [3- 4]) до 2,97 нм (что может быть вызвано неравномерным снятием верхнего слоя при подготовке образца). Для образца 81(111) (0,24 ± 0,07) нм, что соответствует литературным данным [5].
Так же были получены зависимости туннельного тока от напряжения для данных образцов, с помощью туннельной спектроскопии (рис. 2). Туннельный спектр для образца ВОПГ является характерным для проводящих образцов [1- 6], для образца 81(111) — для полупроводниковых [7−10]. Для полупроводниковых образцов ширина запрещенной зоны определяется по диапазону напряжения, в котором туннельный ток равен нулю, из графика на рис. 2, б видно, что ширина запрещенной зоны для данного образца составляет около 8 эВ, что близко к литературному значению для диоксида кремния 9 эВ [11]. Это может быть вызвано образованием слоя естественного окисла на поверхности образца.
Таким образом, методом АСМ исследован рельеф поверхности образцов ВОПГ и 81(111), измерена высота кристаллографических ступеней, которая согласуется с литературными данными. Получены туннельные спектры характерные для проводящего образца ВОПГ и полупроводникового 81(111). По спек-
тру, полученному на образце 81(111), определена ширина запрещенной зоны, величина которой свидетельствует об образование слоя естественного окисла.
Библиографические ссылки
1. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: учеб. пособие. М.: Техносфера, 2005. 144 с.
2. Синицына О., Яминский И. Высокоориентированный пиролитический графит // Наноиндустрия.
2011. Вып. 6.
3. Аномальная проводимость террас на поверхности графита / Г. Мешков, О. Синицына, В. Швец [и др.] // Наноиндустрия. 2011. Вып. 1.
4. Дмитриев А. Г. Ван-дер-Ваальсова поверхность 1п8е как возможный стандарт нанорельефа в метрологии нанообъектов // Журнал технической физики.
2012. Т. 82, вып. 8.
5. Латышев А. В., Асеев А. Л. Моноатомные ступени на поверхности кремния // Успехи физических наук. 1998. Т. 168, вып. 10.
6. Васильев С. Ю., Денисов А. В. Особенности тун-нельно-спектроскопических измерений в конфигурации воздушного сканирующего туннельного микроскопа // Журнал технической физики, 2000. Т. 70, вып. 1.
7. Локальная туннельная спектроскопия теллурида свинца в сканирующем туннельном микроскопе /
A. О. Голубок, Д. Н. Давыдов, Е. П. Мусихина [и др.] // Письма в ЖТФ. 1991. Т. 17, вып. 2.
8. Сканирующая туннельная спектроскопия пленок а-С: Н и а-С: Н (Си), полученных магнетронным распылением / Т. К. Звонарева, В. И. Иванов-Омский,
B. В. Розанов [и др.] // Физика и техника полупроводников, 2001. Т. 35, вып. 12.
9. Туннельная спектроскопия атомов примесей в монокристаллической полупроводниковой матрице / А. В. Картавых, Н. С. Маслова, В. И. Панов [и др.] //
Физика и техника полупроводников, 2000. Т. 34, вып. 4.
10. Демиховский В. Я., Филатов Д. О. Исследование электронных состояний в низкоразмерных структурах методами сканирующей зондовой микроскопии — Нижегород. гос. ун-т им. Н. И. Лобачевского, 2007.
11. Band gap. URL: http: //en. wikipedia. org/wiki/ Band_gap.
© Заев М. О., Игуменов А. Ю., 2014
УДК 538. 9
Ф. В. Зеленов, С. О. Коновалов Научный руководитель — М. И. Петров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОННО- И ДЫРОЧНОДОПИРОВАНЫХ
МАНГАНИТАХ ЛАНТАНА
Исследованы образцы манганитов лантана вида Ьа1-хАхМп03 (где, А — примесный металл Бг или Се, х — степень допирования), полученные методом твердофазного синтеза: измерено удельное сопротивление образцов Ьао, 97Бго0оМпО3 и Ьа097Се010зМпО3, магниторезестивный эффект для этих образцов и концентрация носителей заряда и их подвижность для образца Ьа0,1д7Се0103МпО3.
Совершенствование производства, оснащение современных предприятий электрооборудованием и различной аппаратурой невозможно без дальнейшего развития производства и освоения новых материалов. Прогресс в энергетической отрасли тесно связан с созданием и освоением новых материалов, обладающих самыми разнообразными механическими и электрофизическими свойствами. Свойства материала определяются его внутренним строением, которое, в свою очередь, зависит от состава и характера предварительной обработки. Рациональный выбор электротехнических материалов и правильное их использование невозможно без подробного исследования связи их структур со свойствами и электрофизическими процессами, протекающими в этих материалах в условиях тепловых, магнитных, электромагнитных и других энергетических воздействий [1].
Особый интерес для использования в электронике и электротехнике представляют металлооксидные соединения. Этот интерес обусловлен рядом специфических физико-химических свойств, в первую очередь, высокой электропроводностью, повышенной каталитической активностью, антиферромагнитными и ферромагнитными свойствами соединений. Интересными объектами в ряду подобных соединений яв-
ляются манганиты. Манганиты представляют собой оксидные соединения ЯМпО3 (Я — трёхвалентный редкоземельный ион), обладающие структурой перов-скита и содержащие ионы марганца Мп. С точки зрения практического применения, создание элементов спинтроники и увеличение плотности записи информации на магнитные носители, очень интересными являются твёрдые растворы манганитов Я1-хАхМпОЗ (А — щелочной ион, обычно двухвалентный) проявляющие колоссальное магнитосопротив-ление (КМС), т. е. увеличение магнитосопротивления на сотни тысяч процентов при комнатных температурах [2].
В данной работе рассматриваются соединения Ьа1-хАхМпО3, в которых в качестве допирующих элементов выбраны 8 г и Се, обеспечивающих, соответственно, дырочную и электронную проводимости. Степень допирования для каждого образца была выбрана 0,03. Данные образцы соединения Ьа1-хАхМпО3 были получены методом твёрдофазного синтеза, проходившего в четыре этапа: первый отжиг происходил при температуре 9000 °C, каждый последующий при повышении температуры на 1000 °C. Из полученных таблеток выпиливались образцы в форме плоских прямоугольных параллелепипедов.
Измеренные характеристики полученных образцов
Вид соединения Удельное сопротивление р, Ом-см Падение напряжения в магнитном поле ди, % Концентрация носителей n, см-3 Подвижностью, см2/(В-с)
La0)97Ce0)03MnO3 2,77−10−3 1,8 5,41 020 5,510−2
La0)97Sr0)03MnU3 3,8−10−3 5,8 — -

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой